壓縮空氣式彈射裝置也叫提拉式彈射裝置（Lift ejection device），它是將作為能源的壓縮空氣貯存在高壓氣罐(高壓室)中，通過復(fù)雜的閥門管路系統(tǒng)控制進(jìn)入發(fā)射筒(低壓室)的壓縮空氣量，使目標(biāo)體能按規(guī)定的加速度及筒口速度彈射出筒。壓縮空氣彈射的優(yōu)點(diǎn)有：壓縮氣體瞬間膨脹性大、功率密度高；彈射壓力變化平穩(wěn)；工質(zhì)溫度低，無需熱防護(hù)措施；內(nèi)彈道簡(jiǎn)單可控；隱蔽無光，有利于提高生存能力、成本低廉等。
壓縮空氣彈射系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種飛行器的冷發(fā)射，可應(yīng)用于探空、彈道及運(yùn)載發(fā)射、無人機(jī)等，可提升其飛行高度或航程，可替代易爆、有污染的彈射系統(tǒng)。如果將彈射器用作無人機(jī)的輔助起飛動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)在特殊環(huán)境下起飛，可擴(kuò)大飛行半徑和巡航時(shí)間等目的。特別是對(duì)于復(fù)雜氣候條件下的艦載無人機(jī)，彈射是首要選擇的起飛方式，目前國(guó)外壓縮空氣彈射器尚無技術(shù)細(xì)節(jié)報(bào)道，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)也尚未有成熟的壓縮空氣彈射器樣機(jī)或產(chǎn)品報(bào)道，因此，研發(fā)彈射器具有極為重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
近日，工程熱物理研究所儲(chǔ)能研發(fā)中心在壓縮空氣彈射研究方面取得重要進(jìn)展，完成了壓縮空氣彈射器的研制、集成與測(cè)試，并完成了該彈射器在無人機(jī)的彈射起飛中的應(yīng)用測(cè)試工作。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了系統(tǒng)性的理論與實(shí)驗(yàn)研究、以及彈射器樣機(jī)的研制工作。開展彈射系統(tǒng)的總體優(yōu)化設(shè)計(jì)，掌握彈射器總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；搭建壓縮空氣彈射原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，獲得詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；開展非穩(wěn)態(tài)計(jì)算流體力學(xué)仿真研究，揭示彈射過程壓縮氣體作用機(jī)理；開展壓縮空氣彈射樣機(jī)的研制，針對(duì)無人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景，完成了彈射測(cè)試，具備工程化應(yīng)用的能力。
壓縮空氣彈射原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及彈射速度如圖1所示，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)彈射加速度可達(dá)40g以上，彈射速度達(dá)70m/s以上。通過非穩(wěn)態(tài)計(jì)算流體力學(xué)研究獲得了彈射過程的空氣壓力分布與速度分布隨時(shí)間的變化，闡明了壓縮空氣的作用過程與加速度變化規(guī)律。進(jìn)一步開展了彈射器的研制，圖2為設(shè)計(jì)圖，圖3為實(shí)物圖，彈射器滑軌角度可調(diào)，圖3 a)為無人機(jī)彈射準(zhǔn)備階段，b)為彈射完畢，無人機(jī)脫離彈射器起飛。彈射測(cè)試結(jié)果如圖4所示，通過動(dòng)態(tài)壓力變送器測(cè)得的彈射過程空氣壓力變化，通過高頻加速度傳感器以及速度傳感器測(cè)試彈射過程的速度與加速度。該彈射器彈射50kg的無人機(jī)，加速度達(dá)10g以上，彈射速度達(dá)21m/s以上，超過了該類型無人機(jī)的失速速度，能夠使之順利起飛。
通過不同條件的多次測(cè)試顯示該彈射器的彈射時(shí)間為100～500ms，一次彈射準(zhǔn)備時(shí)間2～3分鐘，設(shè)備成本低，單次彈射成本低，重復(fù)性好。