CN105966637A - 一种固定翼无人机安全回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固定翼无人机安全回收装置，包括充气气囊跑道、减速毛毯、跑道防护沿和调节支架；所述充气气囊跑道上方铺设有减速毛毯；充气气囊跑道包括前段吸能减速跑道和后段倾斜减速跑道，且后段倾斜减速跑道所在平面和前段吸能减速跑道所在平面存在夹角，后段倾斜减速跑道下方通过调节支架对跑道的倾斜角度进行调节。本发明安装简单快速，操作容易便捷且要求低，占用资源少，能够重复使用且耐用，同时对无人机机身损害小，使得无人机可以在任何时间、任何较为宽阔的场地，尤其适用于野外不平整的场地进行安全降落回收，摆脱对传统固定跑道的依赖。同时可使无人机省去结构繁重的起落架结构，提高飞行灵活性、降落安全性及对使用环境的适应性。

Description

一种固定翼无人机安全回收装置
技术领域
本发明涉及一种适合固定翼无人机安全回收的可移动气囊跑道。
背景技术
目前，较大的固定翼无人机必须在较好的跑道上起降，这大大限制了无人机的使用。此外，无人机转向起落架因复杂冲击载荷极易发生故障，这对无人机的回收是致命的。军用固定翼无人机在野外作战，因为任务需要有时很难找到合适的起降场地，这也限制了其应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：较大(起飞重量在2—50Kg)固定翼无人机的使用必须依赖高质量跑道，这大大限制了其使用范围和成本。常规固定翼无人机回收也常发生各种故障，甚至导致无人机损坏。本发明专利以较低成本，使固定翼无人机可以随时随地回收，摆脱对高质量跑道的依赖，提高了无人机的任务灵活性，并大大提高无人机回收的安全性。
本发明的技术方案是：一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，包括充气气囊跑道、减速毛毯3、跑道防护沿和调节支架6；所述充气气囊跑道上方铺设有减速毛毯3；充气气囊跑道包括前段吸能减速跑道4和后段倾斜减速跑道5，且后段倾斜减速跑道5所在平面和前段吸能减速跑道4所在平面存在夹角，后段倾斜减速跑道5下方通过调节支架6对跑道的倾斜角度进行调节。
本发明进一步的技术方案是：所述调节支架6包括两组结构，每组结构位于后段倾斜减速跑道5下方的边缘两侧；每一组包括第一支撑架12、第二支撑架13、第三支撑架14、支架卡扣7、上侧撑杆8、下侧撑杆11、铰链9、卡扣槽10；上侧撑杆8和后段倾斜减速跑道5下方连接，下侧撑杆11位于地面；上侧撑杆8上设有卡扣槽10，铰链9连接第一支撑架12和第二支撑架13后通过支架卡扣7卡在卡扣槽10中，其中第一支撑架12另一端与上侧撑杆8铰接，第二支撑架13与第三支撑架14铰接，第三支撑架14与上侧撑杆8相互铰接，第一支撑架12、第二支撑架13、第三支撑架14和下侧撑杆11构成四连杆变形支架，用于后段倾斜减速跑道5的调节倾斜角度。
本发明进一步的技术方案是，所述卡扣槽10设为7个，通过支架卡扣7卡在不同的卡扣槽中使得后段倾斜减速跑道5倾斜角度进行调整。
本发明进一步的技术方案是，所述充气气囊跑道两侧设有跑道侧防护沿1。
本发明进一步的技术方案是，所述后段倾斜减速跑道5的一端设有跑道前防护沿2。
本发明进一步的技术方案是，所述前段吸能减速跑道4材料为橡胶材质制成。
本发明进一步的技术方案是，所述后段倾斜减速跑道5材料为比橡胶材质硬的材料制成。
发明效果
本发明的技术效果在于：本发明创新针对固定翼无人机回收困难而设计，安装简单快速，操作容易便捷且要求低，占用资源少，可大范围推广使用，能够重复使用且耐用，同时对无人机机身损害小，使得无人机可以在任何时间、任何较为宽阔的场地，尤其适用于野外不平整的场地进行安全降落回收，摆脱对不可移动的、价格高昂、难以维护的传统固定跑道的依赖。同时可使无人机省去结构繁重的起落架结构，大大增加了无人机使用的任务载荷、使用半径，提高飞行灵活性、保证执行任务多样性、降落的安全性及对各种使用环境的适应性。
附图说明
图1为可移动气囊跑道效果图；
图2气囊跑道可调节支架角度调节原理图
图3可调支架卡扣原理图
附图标记说明：1-跑道侧防护沿，2-跑道前防护沿，3-减速毛毯，4-前段吸能减速跑道，5-后段倾斜减速跑道，6-调节支架，7-支架卡扣，8-上侧撑杆，9-铰链，10-卡扣槽，11-下侧撑杆，12-第一支撑架，13-第二支撑架，14-第三支撑架。
具体实施方式
下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
1、参见图1-图3，本发明创新的主要目的在于为无人机提供一种可移动的回收装置。该装置由可充气气囊、毛毯、可折叠支架、固定装置组成。充气气囊放气后可以折叠。在气囊跑道的两侧和末端设有较高的内倾防护边缘。气囊跑道由水平跑道和倾斜跑道两部份组成，水平跑道弹性较大，可以采用橡胶材料，目的是吸收无人机水平和竖直方向上的撞击能量，并且铺设的毛毯可以使无人机减速。倾斜跑道材质比水平跑道材质硬，利用倾斜角使无人机的动能转化成势能，同时铺设毛毯使无人机减速。配套无人机机腹小面积贴附增阻材料无人机接触跑道后，增阻材料和跑道上毛毯之间具有较大的动摩擦系数。毛毯可以更快速更换。可以根据无人机不同的着陆速度，调节支架卡扣卡在不同的卡槽内，调节倾斜跑道的倾斜角(见图2、图3)。该跑道由可充气气囊跑道、减速毛毯、可调节支架等部件组成。气囊跑道由水平气囊和倾斜气囊两部分连接而成，每部分气囊长10—20米，宽6—8米，厚0.6—1.2米，其中具体尺寸可针对不同种类无人机而定，充气气囊放气后可折叠放置，可有效减少占用空间。气囊的两侧及倾斜气囊的最高侧均有向内倾斜的高度为1—2米的充气防护边沿。防护边沿内测的气囊跑道上覆盖并固定毛毯，利于无人机减速并减少对气囊的伤害。可折叠支架由不锈钢管或航空铝材结构制成，安装在倾斜气囊下部，由可以锁定的四连杆变形支架左右各一套，及中间连接架组成，可以支撑倾斜跑道气囊的压力，还可以改变跑道的坡度，有助于无人机减速。其中支架的上撑杆上均匀布置7个卡槽，使撑杆倾斜角可以固定在6°、10°、14°……26°、30°各个位置。整套系统折叠后只占很小的空间，可车载运输，且在到达目的地后可快速完成安装并投入使用。跑道气囊可用气泵快速充、放气，充气后气囊膨胀成无人机跑道。现在的加工技术足以完成对该气囊跑道的制作加工，并可以保证跑道可以多次重复使用。气囊跑道固定在地面上，防止无人机降落、滑跑时的力使跑道移动。跑道的末端用支架支撑，保证气囊跑道拥有一定的坡度，利于无人机减速，并且跑道坡度可调，以适应各种速度的无人机回收。本装置的使用过程为：首先，装有各类系统的车辆驶进相对空旷的区域，放飞无人机后，无人机进入任务空域作业，在完成作业任务后，车辆可以转移至更加适合任务要求的场地对无人机进行回收。首先将折叠好的跑道铺展开，然后用气泵对跑道充气，对接、固定好跑道后，铺上毛毯，并将毛毯在气囊上固定牢固，然后就可以对无人机进行安全回收。由于不同无人机降落时水平方向速度不同，以跑道和飞机之间摩擦系数0.5为例，当无人机的速度大约在10m/s以下时，可以省去倾斜跑道，速度在10m/s以上时，需安装倾斜跑道，并且可调节支架的角度随着无人机降落速度的增大而增大，当无人机速度在17m/s时，倾斜跑道倾斜角应调到最大值30度，如图2所示。
气囊跑道对无人机的保护功能：
飞机正常下滑角为3°，在普通跑道上，这个下滑角能保证飞机以平稳姿态接地，起落架传给机身的集中载荷尽可能小。但很多情况下，无人机可能以非正常姿态着陆，常见的如速度过高、有坡度降落或者降落有弹跳等，这种非正常着陆常导致飞机结构损坏，有时可能对飞机结构产生致命性损伤。现假设无人机的下降垂直速度为5m/s，此时飞机将以非常大的下滑角接地，因为气囊跑道具有可抗冲击性，飞机的纵向动能一部分将会被气囊吸收，另一部分将转化成水平动能，大大减小了非正常着陆对飞机结构的损坏。
传统的固定翼无人机必须配备起落架，而转向起落架由于经常承受复杂的冲击载荷，转向机构发生故障的风险很大，一旦转向机构发生故障，飞机无法保证在跑道上转向，也就根本不可能完成正常降落回收，只能以飞机结构损坏告终。本发明创新可以让固定翼无人机省去起落架，减少降落发生故障的概率。
本发明创新设计中，首先跑道具有向内倾斜的坡度，保证无人机的降落轨迹在跑道中心线附近，另外跑道的两侧有防护边缘气囊，可以从根本上防止无人机滑出跑道。
本发明创新公开了一种可移动气囊跑道，该跑道由可充气气囊、毛毯、可折叠支架等组成。充气气囊放气后可以折叠，气囊的两侧和前侧有防护边，气囊上面覆盖毛毯，利于无人机减速并减少对气囊的伤害。气囊跑道由水平跑道和倾斜跑道两部份组成，水平跑道弹性较大，目的是吸收无人机水平和竖直方向上的撞击能量，并且铺设的毛毯可以使无人机减速。倾斜跑道材质相对较硬，利用倾斜角使无人机的动能转化成势能，同时铺设毛毯使无人机减速。可折叠支架除了维持气囊跑道的外形外，还可以改变跑道的坡度，利于无人机减速。无人机机腹加装阻尼器，也利于无人机的减速。整套系统折叠后只占很小的体积，可以装进车内运输，到达目的地后可以快速安装使用。本发明创新针对固定翼无人机起降困难而设计，操作简单快速，无人机可以在任何时间、任何宽阔的场地安全降落回收，摆脱对不可移动的、价格高昂的传统跑道的依赖，并可使无人机省去结构繁重的起落架，大大增加了无人机使用的灵活性、降落的安全性及对各种环境的适应性。
以上所述，仅为本发明创新的较佳实施例而已，并非用于限定本发明创新的保护范围。

Claims (7)

1.一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，包括充气气囊跑道、减速毛毯(3)、跑道防护沿和调节支架(6)；所述充气气囊跑道上方铺设有减速毛毯(3)；充气气囊跑道包括前段吸能减速跑道(4)和后段倾斜减速跑道(5)，且后段倾斜减速跑道(5)所在平面和前段吸能减速跑道(4)所在平面存在夹角，后段倾斜减速跑道(5)下方通过调节支架(6)对跑道的倾斜角度进行调节。
2.如权利要求1所述的一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，所述调节支架(6)包括两组结构，每组结构位于后段倾斜减速跑道(5)下方的边缘两侧；每一组包括第一支撑架(12)、第二支撑架(13)、第三支撑架(14)、支架卡扣(7)、上侧撑杆(8)、下侧撑杆(11)、铰链(9)、卡扣槽(10)；上侧撑杆(8)和后段倾斜减速跑道(5)下方连接，下侧撑杆(11)位于地面；上侧撑杆(8)上设有卡扣槽(10)，铰链(9)连接第一支撑架(12)和第二支撑架(13)后通过支架卡扣(7)卡在卡扣槽(10)中，其中第一支撑架(12)另一端与上侧撑杆(8)铰接，第二支撑架(13)与第三支撑架(14)铰接，第三支撑架(14)与上侧撑杆(8)相互铰接，第一支撑架(12)、第二支撑架(13)、第三支撑架(14)和下侧撑杆(11)构成四连杆变形支架，用于后段倾斜减速跑道(5)的调节倾斜角度。
3.如权利要求2所述的一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，所述卡扣槽(10)设为7个，通过支架卡扣(7)卡在不同的卡扣槽中使得后段倾斜减速跑道(5)倾斜角度进行调整。
4.如权利要求1所述的一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，所述充气气囊跑道两侧设有跑道侧防护沿(1)。
5.如权利要求1所述的一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，所述后段倾斜减速跑道(5)的一端设有跑道前防护沿(2)。
6.如权利要求1所述的一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，所述前段吸能减速跑道(4)材料为橡胶材质制成。
7.如权利要求6所述的一种固定翼无人机安全回收装置，其特征在于，所述后段倾斜减速跑道(5)材料为比橡胶材质硬的材料制成。
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