得益于建筑学的发展,现代楼层越建越高,高层楼房可以最大化地增加土地利用率。但是,当发生火灾时,对高层楼房火灾的扑救一直是个难题。无人直升机有着载重量大、高机动性、高安全性的特征,将其作为灭火装置的载体运用于高层楼房火灾的扑救是极佳的选择。随动式消防水炮可以实现自动跟踪定位火源、自动灭火的目标,现代消防水炮多以固定式消防水炮为主,对随动式消防水炮的研究仍处于起步阶段。因此,随动式消防水炮具有很大的研究价值,也是未来消防领域的发展趋势。本文依托吉林省科技发展计划项目“重载荷智能化消防无人机关键技术研究”,针对高层火灾的扑救这一消防领域的难题,设计了一款以无人直升机为载体,以随动式消防水炮为喷射装置的机载灭火装置。根据项目中各项指标要求,完成了无人直升机机载灭火装置的结构设计。借助于有限元分析软件,完成了对灭火装置的静力学和动力学仿真分析,验证了灭火装置结构的合理性。完成了对装置整体的控制系统设计。本文完成的研究工作主要包括以下几个部分:(1)阐明了本文研究背景和研究意义,概述了航空消防和消防水炮的国内外研究现状,总结了不同产品的优缺点,提出了最优方案。(2)对无人直升机机载灭火装置的实际工况进行了分析,将装置整体分为消防水炮、供液系统、连接机构和水箱四个部分,分别对这四个部分的结构进行了详细的设计,并对相关部件进行了选型设计。在结构部分设计完毕后,对装置整体做质量校核,验证了其总重量小于无人直升机的最大载重量。(3)利用有限元分析软件,对灭火装置连接机构中的消防平台板和立柱这两个关键部件在静态工况下的受力情况进行了仿真分析,验证了灭火装置的强度满足要求。(4)利用有限元分析软件,对灭火装置连接机构整体进行了模态分析,计算出了连接机构前六阶固有频率的数值,并与无人直升机的工作频率作对比分析,验证了连接机构受无人直升机工作频率的影响较小且不会发生共振现象。(5)根据无人直升机机载灭火装置的工作特点,设计了一套完整的控制系统,使得装置在执行灭火任务时能够达到自动定位跟踪火源,自动灭火的目标。控制系统的控制器选用三菱FX系列的PLC,辅以PID控制,使无人直升机机载灭火装置的控制系统切实可行。本文所研究和设计的无人直升机机载灭火装置,满足项目的各项指标要求。论文的研究成果为无人直升机机载灭火装置在高层楼房灭火中的实际应用奠定了基础,同时为同种装置的研究设计提供了参考。