CN104760705A - 车载飞行器起降装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载飞行器起降装置，包括机载装置和车载装置；机载装置设置在飞行器底部，包括着陆凸座、牵引装置、牵引球、电动绞盘和起降控制器；车载装置固定在车辆顶部，包括降落凹坪、落球孔、锁定装置和检测反馈装置；机载装置的着陆凸座和车载装置的降落凹坪均呈开口向上的漏斗形状，两者可内嵌配合。本发明在无人干预下，实现飞行器在移动中的降落平台上能够安全快速地对准、降落、锁紧，同时具有运输自动锁紧和随时起飞能力，保证了飞行器在运动中起降及运输固定的可靠性。

Description

车载飞行器起降装置

技术领域

本发明涉及一种起降装置，特别是一种车载飞行器起降装置。

背景技术

无人飞行器在自主起飞与自主着陆研究和应用方面，各国的科研单位进行了广泛的探索，国内外先进的无人直升机基本上具备了普通的陆基起降的能力，有部分无人直升机实现了在海面风的影响下跟踪移动舰船并实现无人干涉下的自主舰面起降，已经初步达到工程实用的要求。

目前能在运动中平台上直升机着陆装置主要是直升机着舰系统，主要包括拉降式着舰装置和“鱼叉—格栅”式着舰装置。

其中，拉降式着舰系统主要包括直升机和舰船上的引索、绞车、主探管、尾探管和控制台。直升机准备降落时，直升机放下主探管，引索绳引入拉降索到直升机内卡住后，收紧拉降索，拉直升机下落。直升机着舰后，插入夹紧机构，固定直升机，以上过程需由驾驶室中的控制台进行操作控制。

“鱼叉—格栅”式着舰系统是由直升机底部的“鱼叉”锁紧机构与舰船甲板上的“格栅”组成。直升机在空中悬停，伸出“鱼叉”勾住“格栅”，通过系留模式，液压驱动把直升机拉在甲板上。

上述两种动平台降落装置对降落时刻的工况较为严格，“拉降式”着舰系统要求舰船横向摇摆角在±31°内，纵向俯仰在±8°内，甲板上下波动速度小于6m/s；而“鱼叉—格栅”式着舰装置更为苛刻，要求舰船横向摇摆角在±8°内，纵向俯仰在±2°内。而且这两种着舰系统均需要人工干预下才能完成。

上述两种动平台降落装置可适应于一定海风海况条件下的直升机舰船起降。但无人直升机在陆基上的运动车辆上起降过程，甚为复杂。除风况影响外，路况复杂性也会引起着陆平台的横向及纵向摇摆角和摇摆角速率、上下波动速度和范围均比舰船更为恶劣，运动速度变化更快等；而且由于受无人直升机和车辆的承载能力和空间范围限制，起降装置对重量和体积均为严格的限制要求，以上两种动平台降落装置均不适应于无人直升机在车辆上的起降需求。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于一种车载飞行器起降装置。

实现本发明目的的技术方案为：一种车载飞行器起降装置，包括机载装置和车载装置；

所述机载装置包括着陆凸座、电动绞盘、牵引装置、牵引球和起降控制器，所述着陆凸座固定设置在飞行器舱外底部，所述电动绞盘和起降控制器均设置在着陆凸座内，所述牵引球通过牵引装置与电动绞盘相连；

所述车载装置包括降落凹坪、落球孔、锁定装置和检测反馈装置；所述降落凹坪固定设置在车辆顶部，所述落球孔设置在降落凹坪的底部，口径大于牵引球直径；所述锁定装置和检测反馈装置设置在落球孔的圆柱壁侧面，锁定装置高于检测反馈装置；

机载装置的着陆凸座和车载装置的降落凹坪均呈开口向上的漏斗形状，两者可内嵌配合；当牵引球落入落球孔，触发检测反馈装置向起降控制器发送进孔信息，起降控制器激发锁定装置锁定，电动绞盘收紧牵引装置，完成降落。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)本发明在采用嵌入式处理器实现起降全程的流程控制，无需人工干预情况可实现自主可靠稳定的起飞和降落，且自动锁紧便于运输安全和任何时刻起飞时自由脱放，解决了飞行器在运输工具上的起降过程的安全性问题；

(2)本发明的着陆对接装置，采用上口大下口小漏斗形状的着陆凸座和降落凹坪，两者易于对准且可内嵌配合，只需拉紧牵引绳即可实现飞行器的固定，并且有利于牵引球快速滑入落球孔，加快着陆效率；

(3)本发明的装置中采用牵引绳引导起降，不仅有利于着陆时保障飞行器对降落点跟踪高精度；避免飞行器在车辆顶部的起飞侧倒危险，因而本装置对起降和路基车辆工作状态没有苛刻的要求，可在车辆静止、行车、拐弯、起伏路等均可安全、精确地起飞和降落；

(4)本发明的机载装置上选用部件的质量均较轻，因此机载装置具有质量轻，结构简单、易拆卸、维修方便、成本低，满足机载设备对质量的限制要求，具有重要的工程价值；

(5)本发明具有很广泛的适应性，不仅仅适用于无人直升机，也可适于多旋翼飞行器、倾转旋翼飞行器、固定翼的飞行器、有人驾驶飞行器等起降过程，而且对降落的平台可有多种，可在舰艇、其它有人或无人飞行器、坦克等运输交通工具等任何可着陆的地方能够成功起降。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明降落准备状态示意图；

图3是本发明降落完成或运输锁定状态示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种车载飞行器起降装置，包括机载装置2和车载装置3；

结合图2，所述机载装置2包括着陆凸座5、电动绞盘6、牵引装置7、牵引球8和起降控制器，所述着陆凸座5固定设置在飞行器1舱外底部，所述电动绞盘6和起降控制器均设置在着陆凸座5内，所述牵引球8通过牵引装置7与电动绞盘6相连；

所述车载装置3包括降落凹坪9、落球孔10、锁定装置11和检测反馈装置12；所述降落凹坪9固定设置在车辆4顶部，所述落球孔10设置在降落凹坪9的底部，口径大于牵引球8直径；所述锁定装置11和检测反馈装置12设置在落球孔10的圆柱壁侧面，锁定装置11高于检测反馈装置12；

结合图3，机载装置的着陆凸座和车载装置的降落凹坪均呈开口向上的漏斗形状，两者可内嵌配合；

当牵引球8落入落球孔10，触发检测反馈装置12向起降控制器发送进孔信息，起降控制器激发锁定装置11锁定，电动绞盘6收紧牵引装置7，完成降落。

所述飞行器既可以是无人直升机，也可以是多旋翼飞行器、倾转旋翼飞行器、固定翼的飞行器、有人驾驶飞行器等飞行器。

进一步地，所述落球孔的数量至少为一个，每个落球孔均对应一个锁定装置和检测反馈装置。

所述着陆凸座5和降落凹坪9为配合部件，可为锥面柱，或者为可内嵌配合的笼架结构部件。

所述电动绞盘6通过支架设置在着陆凸座5内中央位置偏上部位。

所述牵引装置7为绳缆、链条、钢丝、关节臂、连杆中的一种。

所述起降控制器为全自动控制装置或者为手动控制装置，可对降落过程进行人工干预。

所述降落凹坪9通过支架固定设置在车辆4顶部。

所述锁定装置11为电动插销、电磁铁、液压阀中的一种，用于锁定牵引球。

所述检测反馈装置12为红外对射传感器、激光对射传感器、霍尔传感器中的一种。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

结合图1，以无人直升机降落在车辆顶部为例，车载飞行器起降装置包括机载装置2和车载装置3；

结合图2，机载装置2部分安装在无人直升机1舱底部，由着陆凸座5、牵引绳7、牵引球8、电动绞盘6和起降控制器；着陆凸座5固定设置在无人直升机舱外底部，所述电动绞盘6和起降控制器均设置在着陆凸座5内，所述牵引球8通过牵引装置7与电动绞盘6相连；

车载装置3固定被降落的车辆4上，包括降落凹坪9、落球孔10、电动插销11和检测反馈装置12；降落凹坪9通过支架固定设置在车辆4顶部，落球孔10设置在降落凹坪9的底部，口径大于牵引球8直径；所述锁定装置11和检测反馈装置12设置在落球孔10的圆柱壁侧面，锁定装置11高于检测反馈装置12；其中，检测反馈装置12为红外对射传感器；

机载装置的着陆凸座5和车载装置的降落凹坪9为配合部件，均为开口向上的漏斗形状，两者可内嵌配合；

起降控制器是以单片机嵌入式处理器为主处理芯片，检测和处理起降过程中的信号，起降流程的控制和与无人直升机间命令交互。

根据无人飞行器的体积、重量增加落球孔的数量，每个落球孔上均有红外对射传感器和电动插销，用于探测、锁定或者释放牵引球。

当无人直升机1准备降落时向车辆4靠近，同时电动绞盘6通电工作放下牵引球8、电动插销11打开插销。无人直升机1借助于其他定位设备如DGPS，图像处理等方法获取车辆相对位置并粗略跟踪，短暂悬停降落凹坪9上方，此刻无人直升机1可垂直下降或者电动绞盘6快速释放牵引绳7，牵引球8减低了高度可投入到降落凹坪9内，因降落凹坪9呈大开口漏斗形，牵引球8很快滑入到落球孔内10，检测反馈装置12检测到牵引球8已经进入该落球孔10内，此刻电动插销11迅速闭合，落球孔10出口被挡住，以免牵引球8滑出。然后，车载装置3部分通过数传电台未列出向机载飞行控制器发送牵引球8被锁定反馈信息。机载飞行控制器收到反馈信息后，无人直升机1适当加大升力，切换跟踪车辆的控制模式变为姿态水平保持模式，启动电动绞盘6收紧牵引绳7，直至上下两装置的四周对接贴合，然后电动绞盘6停止工作并断电，完成降落过程。

在整个降落过程中，若车辆4或直升机1感知判断出现紧急情况，无法继续降落，可随时终止着降过程，打开电动插销11，快速释放牵引球8使得直升机1迅速复飞，然后可以再次作降落尝试，从而保障了降落的安全和可靠性。

图3为无人直升机1降落完成或运输锁定状态，电动绞盘6的自锁力保证了上下两装置的不脱离，漏斗状的四周面贴合有效保证了在车辆4对无人直升机1的安全运输。

实施起飞工作时，无人直升机1启动起飞程序，加大到一定升了后，牵引球8被锁定情况下，电动绞盘6慢慢释放绳索，着陆凸座5随着无人直升机一起升空，达到一定高度后，打开电动插销11，快速释放牵引球8使得直升机1完成起飞，进入空域。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车载飞行器起降装置，其特征在于，包括机载装置(2)和车载装置(3)；

所述机载装置(2)包括着陆凸座(5)、电动绞盘(6)、牵引装置(7)、牵引球(8)和起降控制器，所述着陆凸座(5)固定设置在飞行器(1)舱外底部，所述电动绞盘(6)和起降控制器均设置在着陆凸座(5)内，所述牵引球(8)通过牵引装置(7)与电动绞盘(6)相连；

所述车载装置(3)包括降落凹坪(9)、落球孔(10)、锁定装置(11)和检测反馈装置(12)；所述降落凹坪(9)固定设置在车辆(4)顶部，所述落球孔(10)设置在降落凹坪(9)的底部，口径大于牵引球(8)直径；所述锁定装置(11)和检测反馈装置(12)设置在落球孔(10)的圆柱壁侧面，锁定装置(11)高于检测反馈装置(12)；

机载装置的着陆凸座和车载装置的降落凹坪均呈开口向上的漏斗形状，两者可内嵌配合；当牵引球(8)落入落球孔(10)，触发检测反馈装置(12)向起降控制器发送进孔信息，起降控制器激发锁定装置(11)锁定，电动绞盘(6)收紧牵引装置(7)，完成降落。

2.根据权利要求1所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述落球孔的数量至少为一个，每个落球孔均对应一个锁定装置和检测反馈装置。

3.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述着陆凸座(5)和降落凹坪(9)为配合部件，可为锥面柱，或者为可内嵌配合的笼架结构部件。

4.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述电动绞盘(6)通过支架设置在着陆凸座(5)内中央位置偏上部位。

5.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述牵引装置(7)为绳缆、链条、钢丝、关节臂、连杆中的一种。

6.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述起降控制器为全自动控制装置或者为手动控制装置，可对降落过程进行人工干预。

7.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述降落凹坪(9)通过支架固定设置在车辆顶部。

8.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述锁定装置(11)为电动插销、电磁铁、液压阀中的一种，用于锁定牵引球。

9.根据权利要求1或2所述的车载飞行器起降装置，其特征在于，所述检测反馈装置(12)为红外对射传感器、激光对射传感器、霍尔传感器中的一种。