多用途柔性冲压翼伞无人机系统

1.多用途柔性冲压翼伞无人机系统，其特征在于，主要包括：柔性冲压翼伞(1)、舱体(2)、螺旋桨(12)、滑撬式起落架(15)和地面发射装置；
柔性冲压翼伞(1)的下部通过伞绳(10)连接舱体(2)，其中该伞绳直接固定连接于舱体上，所述螺旋桨设置在该舱体的一侧上；
舱体(2)内部安装有控制机构(13)、模块化任务舱(14)和发动机(11)；
螺旋桨(12)安装在舱体(2)的尾部；
滑橇式起落架(15)安装在舱体(2)下部；
模块化任务舱(14)中搭载完成不同用途所需要的设备；
控制机构(13)包括：GPS导航系统，其根据预先设定的目标位置参数和定位参数，引导无人机自主飞行并降落在目标区；
控制机构(13)还包括：接收在目标区安置的超高频无线电信标发出的无线电信号自主进行寻的飞行的电子设备；
控制机构(13)还包括：接收地面遥控系统发出的无线电信号操纵所述伞绳以控制飞行的驱动电路和伺服机构；
该无人机通过地面发射装置发射，
地面发射装置主要包括：牵引车(3)、发射固定底座(5)、螺旋桨护框(4)、收紧绞盘(6)、收紧带(7)和发射脱离机构(8)；
其中，发射固定底座(5)设于牵引车(3)上；待发射的多用途柔性冲压翼伞无人机置于发射固定底座(5)上，并通过收紧带(7)与收紧绞盘(6)连接；螺旋桨护框(4)仅设在发射固定底座(5)的前端；发射脱离机构(8)设于发射固定底座(5)中部，位于待发射无人机下方；
该无人机设有地面遥控系统，其控制该柔性冲压翼伞无人机飞行到预定高度后，按照预定航线飞行至任务目标坐标点，在任务目标点盘旋并完成任务后，按照预定路线返回到目的地空域，并判断高度信息以及着陆场风向信息，采用雀降的方式实现定点降落；
其中，所述螺旋桨护框用于防护伞绳与螺旋桨缠绕，螺旋桨护框的下边缘与设置的防护锁紧机构固定，防护锁紧机构的另一端与发射固定底座连接；
其中，牵引车启动滑跑，柔性冲压翼伞受空气升力而升空，当柔性冲压翼伞上升到牵引车正上方的空中之后，将防护锁紧机构解锁，螺旋浆护框放倒至水平位置，在牵引车加速滑跑到预定速度之后，拔出发射脱离机构的插销，所述无人机与发射固定底座完全脱离，发射升空。

多用途柔性冲压翼伞无人机系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及无人驾驶飞行器领域，具体而言，是涉及一种改进的多用途柔性冲压翼伞无人机。\n背景技术\n[0002] 传统的无人机机翼均为固定机翼，这种无人机造价昂贵、相对载荷小、维护使用复杂，需要大量的配套设施，并且要对操作人员进行长时间的专业培训，因此，传统的无人机一般用于高空军事侦察等特殊用途。\n[0003] 为了适应多方面的需求，人们研究制造了各种各样的飞行器。中国人民解放军空降兵研究所的发明专利ZL 93202125.5(授权公告号CN 2204774Y)公开了一种动力飞行柔性冲压翼伞，该动力飞行柔性冲压翼伞用于飞行表演、广告宣传、边防巡逻和娱乐飞行，这种飞行器虽然用柔性冲压翼伞取代了固定机翼，但并不是无人机。\n[0004] 在传统无人机的基础上，结合冲压翼伞结构，出现了遥控动力柔性冲压翼伞，这是一种无人飞行器，与传统的固定翼无人机相比，具有重量轻、造价低、库存方便等优点。它可以从地面由车辆拖拽起飞，对起飞场地和着陆场地要求低；也可以从空中投放，在复合式运输系统中完成重要任务；此外还可用于勘测和侦查地面形势，进行空中大气污染采样以及火山监测等。但是，这种遥控动力柔性冲压翼伞的飞行距离短，并且只能在可视范围内飞行，也就是说，虽然做到了无人驾驶，但与真正意义上的无人机相比，功能上还存在极大的差距。\n[0005] 因此，目前迫切需要有一种安全可靠、容易操纵、成本低廉、通过遥控和自主导航能使飞行距离长达200千米的柔性冲压翼伞多用途无人机。\n发明内容\n[0006] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明引入传统飞艇的特点，采用高新的飞行控制技术，提供一种全新的多用途柔性冲压翼伞无人机，能实现多种任务载荷下的自主导航飞行，飞行距离达200千米，可采用地面牵引发射和飞机空投发射两种发射方式，具有安全可靠、容易操纵、成本低等优点。\n[0007] 为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：\n[0008] 一种多用途柔性冲压翼伞无人机，其特征在于，主要包括：柔性冲压翼伞、舱体、螺旋桨和滑撬式起落架；\n[0009] 柔性冲压翼伞的下部通过伞绳连接舱体；\n[0010] 舱体内部安装有控制机构、模块化任务舱和发动机；\n[0011] 螺旋桨安装在舱体的尾部；\n[0012] 滑橇式起落架安装在舱体下部；\n[0013] 模块化任务舱中搭载完成不同用途所需要的设备；\n[0014] 控制机构包括：GPS导航系统，其根据预先设定的目标位置参数 和定位参数，引导无人机自主飞行并降落在目标区；\n[0015] 控制机构还包括：接收在目标区安置的超高频无线电信标发出的无线电信号自主进行寻的飞行的电子设备；\n[0016] 控制机构还包括：接收地面遥控系统发出的无线电信号操纵降落伞绳以控制飞行的驱动电路和伺服机构。\n[0017] 本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机可以通过地面发射装置发射，[0018] 地面发射装置主要包括：牵引车、发射固定底座、螺旋桨护框、收紧绞盘、收紧带和发射脱离机构；\n[0019] 发射固定底座设于牵引车上；待发射的多用途柔性冲压翼伞无人机置于发射固定底座上，并通过收紧带与收紧绞盘连接；螺旋桨护框设在发射底座的前端；发射脱离机构设于固定底座中部，位于待发射无人机下方。\n[0020] 本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机也可以通过安装在飞机上的空投装置发射。\n[0021] 本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机设有地面遥控系统，其控制该柔性冲压翼伞无人机飞行到预定高度后，按照预定航线飞行至任务目标坐标点，在任务目标点盘旋并完成任务后，按照预定路线返回到目的地空域，并判断高度信息以及着陆场风向信息，采用雀降的方式实现定点降落。\n[0022] 按照上述技术方案，本发明采用的导航系统有三种：通过GPS导航系统自主飞行并降落在目标区；或者在目标区安置超高频无线电信 标，通过获取无线电信号实施自主寻的飞行；也可以随时切换为地面人员手动控制模式，通过电子伺服系统操纵降落伞绳来控制其飞行方向，最终实现精确着陆。\n[0023] 按照上述技术方案，所述的模块化任务舱舱位于柔性冲压翼伞无人机舱体内部，可携带组合燃料箱，货箱或固定电子物品，在全封闭飞行器中保证有效荷载量自身持久力的简单平衡。\n[0024] 按照上述技术方案，本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机采用冲压式柔性冲压翼伞作为升力体，以螺旋桨进行驱动，在柔性冲压翼伞下部，通过伞绳连接悬挂舱体，舱体上安装有柔性冲压翼伞操纵机构、发动机和螺旋桨等。\n[0025] 与现有技术相比，本发明的柔性冲压翼伞无人机具有以下有益效果：\n[0026] 1.通过引入传统飞艇的特点和采用遥控自主导航等高新飞行控制技术，使系统安全可靠；\n[0027] 2.飞行高度从十几米到几千米，飞行距离可达200千米，并且具有发射方式多样、巡航时间长、飞行范围广、体积小、重量轻、使用便捷、用途多种多样等优点；\n[0028] 3.使用领域广泛，包括多任务载荷搭载、实时通信中继、紧急空投物资、持续战场检测、搜索与救援、电子战、自然灾害预防与处理、科学勘查、公安边防等。\n[0029] 4.结构简单、操作控制容易，载荷量大，是一种非常有效的空中平台和物品投送平台。\n附图说明\n[0030] 图1是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机在车载状态下的斜视图。\n[0031] 图2是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机的结构示意图。\n[0032] 图3是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机与地面牵引发射装置的连接示意图。\n[0033] 图4是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机地面发射升空示意图。\n[0034] 图5是本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机空投发射示意图。\n[0035] 图6是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机的控制系统框图。\n[0036] 图中：1-柔性冲压翼伞，2-舱体，3-牵引车，4-螺旋桨护框，5-发射固定底座，\n6-收紧绞盘，7-收紧带，8-发射脱离机构，9-1-横杆，9-2-连接杆，10-伞绳，11-发动机，\n12-螺旋桨，13-控制机构，14-模块化任务舱、15-滑撬式起落架。\n具体实施方式\n[0037] 下面结合附图说明本发明的实施例。\n[0038] 图1是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机在车载状态下的斜视图，图2是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机的结构示意图。参看图1和图2，本实施例的多用途柔性冲压翼伞无 人机包括：柔性冲压翼伞1、舱体2、螺旋桨12和滑撬式起落架15；柔性冲压翼伞1的下部通过伞绳10连接舱体2；舱体2内部安装有控制机构13、模块化任务舱14和发动机11；螺旋桨12安装在舱体2的尾部；滑橇式起落架15安装在舱体2下部；模块化任务舱14中搭载完成不同用途所需要的设备；控制机构13包括：GPS导航系统，其根据预先设定的目标位置参数和定位参数，引导无人机自主飞行并降落在目标区；控制机构13还包括：接收在目标区安置的超高频无线电信标发出的无线电信号自主进行寻的飞行的电子设备；控制机构13还包括：接收地面遥控系统发出的无线电信号操纵降落伞绳以控制飞行的驱动电路和伺服机构。\n[0039] 本实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机通过地面发射装置发射。\n[0040] 图3是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机与地面牵引发射装置的连接示意图，图4是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机地面发射升空示意图。参看图3和图4，在本实施例中，地面发射装置主要包括：牵引车3、发射固定底座5、螺旋桨护框4、收紧绞盘6、收紧带7和发射脱离机构8；发射固定底座5设于牵引车3上；待发射的多用途柔性冲压翼伞无人机置于发射固定底座5上，并通过收紧带7与收紧绞盘6连接；螺旋桨护框4设在发射底座5的前端；发射脱离机构8设于固定底座5中部，位于待发射无人机下方。\n[0041] 更具体地说，本实施例的地面发射采用地面牵引车3牵引发射，在牵引车3上设有呈框架结构的发射固定底座5，首先进行柔翼多用途无人机的组装，即，在舱体2上安装柔性冲压翼伞1、螺旋桨12 和滑橇式起落架15，然后将该柔翼无人机置于发射固定底座5上；柔翼无人机的舱体2通过收紧带7与收紧绞盘6连接，收紧绞盘6固定在牵引车3上；\n在发射底座5的前端设有螺旋桨护框4，用于防护伞绳10与螺旋桨12缠绕，螺旋桨护框4的下边缘与防护锁紧机构固定连接，防护锁紧机构的另一端与发射底座5连接；具体连接方式如下：防护锁紧机构包括连接杆9-2和与发射底座5连接的横杆9-1，横杆9-1上设有卡口，连接杆9-2的一端与横杆9-1铰接，连接杆9-2的另一端与螺旋桨护框4固定连接，连杆9-2上设有与横杆9-1上的卡口相适配的卡销；当连接杆9-2的卡销插入横杆9-1上的卡口时，螺旋桨护框4与舱体2垂直，当连接杆9-2的卡销与横杆9-1上的孔处于分开状态时，螺旋桨护框4与无人机飞行体2平行；所述的收紧带7通过发射脱离机构8与舱体2连接。\n[0042] 以下叙述本实施例的柔性冲压翼伞无人机地面发射升空的过程：牵引车3启动滑跑，柔性冲压翼伞1受空气升力而升空，当柔性冲压翼伞1上升到牵引车3正上方的空中之后，将防护锁紧机构解锁，螺旋桨护框4放倒至水平位置；在牵引车3加速滑跑到预定速度之后，拔出发射脱离机构8的插销，柔性冲压无人机与发射底座5完全脱开，发射升空。\n[0043] 本实施例明的多用途柔性冲压翼伞无人机采用冲压式柔性冲压翼伞1作为升力体，以螺旋桨12驱动。在柔性冲压翼伞1下部，通过伞绳10连接悬挂舱体2，舱体2上安装有柔性冲压翼伞1的操纵机构、发动机11及螺旋桨12等。\n[0044] 本实施例的模块化任务舱14位于柔性冲压翼伞无人机舱体2的 内部，携带组合燃料箱，货箱或固定电子器件，在全封闭飞行器中保证有效荷载量自身持久力的简单平衡。\n[0045] 图6是本发明一个实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机的控制系统框图。如图6所示，本实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机设有地面遥控系统，其控制该柔性冲压翼伞无人机飞行到预定高度后，按照预定航线飞行至任务目标坐标点，在任务目标点盘旋并完成任务后，按照预定路线返回到目的地空域，并判断高度信息以及着陆场风向信息，采用雀降的方式实现定点降落。\n[0046] 本实施例的多用途柔性冲压翼伞无人机的控制系统由导航系统、遥控系统及控制机构13三部分组成，各部分采用模块化结构设计，控制电路及硬件系统刚性连接固定于机载控制机构13内，机载控制机构13外还设有操纵伞绳3的出口及GPS天线；控制终端为一台六通道Futaba遥控器和地面工作站。柔性冲压翼伞无人机的导航系统分为三种导航方式：通过GPS导航系统自主飞行并降落在目标区；或者在目标区安置超高频无线电信标，通过获取无线电信号实施自主寻的飞行；也可以随时切换为地面人员手动控制模式，通过电子伺服系统操纵伞绳10来控制其飞行方向，最终实现精确着陆。控制终端的六通道Futaba遥控器中，四个通道分别控制柔性冲压翼伞左操纵绳、柔性冲压翼伞右操纵绳、油门和熄火，其余两个通道用来控制与任务设备有关的操作。控制机构13采用模糊控制的原理，通过获得的偏航角度，设定合理的控制率。操纵伞绳10对柔性冲压翼伞1进行调整。另外，采用绞盘结构，利用直流电动机构、大功率控制器件、高效能源供应，满足对柔性冲压翼伞无人机的操纵要求。在高度控制方 面，则根据柔性冲压翼伞的操纵特点，采用调节油门的方式来控制柔性冲压翼伞无人机的飞行高度，当高度超出预定高度范围的时候，通过开大或减小油门来升高或者减低高度。\n[0047] 本实施例的滑撬式起落架15具有较强的缓冲性能，能够完全吸收对柔性冲压翼伞无人机产生的冲击，因此可以实现无人机安全回收。\n[0048] 在降落时，本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机所需要的降落场地面积较小，大致与普通直升机所需场地相当，因此可选择的降落地点多范围大、更加安全可靠。\n[0049] 图5是本发明的多用途柔性冲压翼伞无人机空投发射示意图。不言而喻，本领域的技术人员完全可以参照图5和本发明的说明书内容实施空投发射。