CN106379552B - 基于系留气球的小型无人机收放方法 - Google Patents

基于系留气球的小型无人机收放方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106379552B
CN106379552B CN201610850616.7A CN201610850616A CN106379552B CN 106379552 B CN106379552 B CN 106379552B CN 201610850616 A CN201610850616 A CN 201610850616A CN 106379552 B CN106379552 B CN 106379552B
Authority
CN
China
Prior art keywords
small
small drone
drone
tethered balloon
unmanned aerial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610850616.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106379552A (zh
Inventor
赵昌霞
荣海春
周喜军
吴晴
李翔
张军红
谢奎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 38 Research Institute
Original Assignee
CETC 38 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 38 Research Institute filed Critical CETC 38 Research Institute
Priority to CN201610850616.7A priority Critical patent/CN106379552B/zh
Publication of CN106379552A publication Critical patent/CN106379552A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106379552B publication Critical patent/CN106379552B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/12—Ground or aircraft-carrier-deck installations for anchoring aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

本发明涉及无人机收放技术领域，具体涉及一种基于系留气球的小型无人机收放方法，包括以下步骤：将小型无人机安装在系留气球下部；使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；起动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；系留气球携带小型无人机降落。本发明通过上述方案，降低了小型无人机的收放装置的要求，从而增加了小型无人机的有效载荷重量，提高了小型无人机的起降精度，为小型无人机的收放提供了一种可靠而可行的方法。

Description

基于系留气球的小型无人机收放方法
技术领域
本发明涉及无人机收放技术领域，具体涉及一种基于系留气球的小型无人机收放方法。
背景技术
无人机根据起飞重量的不同，可分为微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机，本发明专利主要针对起飞重量在5kg～80kg的小型无人机。小型无人机目前一般采用起飞方式主要有滑跑起飞、弹射起飞、火箭助推起飞等方式，一般采用的下降方式主要有滑跑降落、降落伞回收、翼伞回收、撞网回收和绳钩回收等方式。采用滑跑起飞、降落的小型无人机对起降场地要求较高，需要一定长度的平整地面或跑道，同时由于起飞段的加速度要求，发动机在滑行段的功率远大于无人机爬升、巡航所需的功率，存在“大马拉小车”的缺点；弹射起飞或火箭助推起飞由于起飞段瞬时过载可达到3倍，易对无人机机体结构造成损伤，一般情况下采用该形式起飞的无人机的寿命仅为20-30个架次，造成较大的浪费。伞降回收即无人机在回收区上空打开自带降落伞降落到指定区域，受环境及气象条件影响降落偏差较大，同时降落伞重量和安装空间降低了机载设备的有效载荷重量和机身空间。翼伞回收是通过冲压空气翼伞使无人机滑翔到指定地点然后利用地面辅助牵拉系统牵引无人机精确着陆，该回收方式对翼伞控制操作性要求高。撞网回收是让无人机滑降到降落区域设置的拦截网中实现拦阻回收，地面回收装置体积大，结构复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对小型无人机更为高效轻便的收放方法，可有效降低小型无人机的收放装置重量，提高无人机的有效载荷重量，简化收放过程，提高定点收放精度。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于系留气球的小型无人机收放方法，包括以下步骤：
步骤1：将小型无人机安装在系留气球下部；
步骤2：使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；
步骤3：起动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；
步骤4：小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；
步骤5：完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；
步骤6：系留气球携带小型无人机降落。
优选的，在步骤1中，根据小型无人机的外形尺寸、起飞重量及重心位置的性能指标要求，使用绳索或安装支架将小型无人机安装在系留气球下部。
优选的，在步骤2中，使用系留气球携带小型无人机升至高度H，按照能量守恒定律，存在以下公式：
其中：
m为小型无人机的起飞重量；
Hs为小型无人机的飞行安全高度；
F为下滑阶段的飞行阻力；
s为下滑阶段的前飞距离，s＝(H-Hs)/tanθ，其中θ为下滑阶段的下滑角；
vs为小型无人机的安全速度；
则H应满足以下要求：
优选的，所述小型无人机的飞行安全高度Hs为15m；小型无人机的安全速度vs为失速速度的1.2倍。
优选的，在步骤5中，小型无人机完成任务后，进入返航航线，主要包括两个阶段：下降阶段和定常下滑跟踪阶段；在下降阶段，小型无人机依靠舵面下降至回收高度；在定常下滑跟踪阶段，小型无人机根据系留缆绳上的差分GPS或北斗传感器获取缆绳的位置，控制舵面进入定常下滑并跟踪缆绳位置，在小型无人机到达发动机熄火点后，关闭发动机，依靠惯性进行绳钩回收。
本发明的技术效果在于：通过上述方案，区别于现有的小型无人机收放方法，采用系留气球进行小型无人机的收放，降低了小型无人机的收放装置的要求，从而增加了小型无人机的有效载荷重量，提高了小型无人机的起降精度，为小型无人机的收放提供了一种可靠而可行的方法。
附图说明
图1是本发明中小型无人机放飞前的结构示意图；
图2是本发明中小型无人机回收前的飞行轨迹示意图；
图3是本发明中小型无人机的典型的飞行剖面图；
图4是本发明中小型无人机回收时的结构示意图；
图5是本发明的操作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1～5所示，一种基于系留气球的小型无人机收放方法，包括以下步骤：
步骤1：将小型无人机12安装在系留气球10下部；
步骤2：使用系留气球10将小型无人机12升空到一定高度，此时系留气球10通过系留缆绳11连接在系留塔13上。
步骤3：起动小型无人机12动力装置后，释放小型无人机12；
步骤4：小型无人机12俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；
步骤5：完成飞行任务后，小型无人机12使用导航定位系统(如GPS、北斗、GLONASS等)或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳11位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳11；
步骤6：系留气球10携带小型无人机12降落。
优选的，在步骤1中，根据小型无人机12的外形尺寸、起飞重量及重心位置的性能指标要求，使用绳索或安装支架将小型无人机12安装在系留气球10下部。
优选的，在步骤2中，使用系留气球10携带小型无人机12升至高度H，按照能量守恒定律，存在以下公式：
其中：
m为小型无人机12的起飞重量；
Hs为小型无人机12的飞行安全高度，一般为15m；
F为下滑阶段的飞行阻力；
s为下滑阶段的前飞距离，s＝(H-Hs)/tanθ，其中θ为下滑阶段的下滑角；
vs为小型无人机12的安全速度，一般为失速速度的1.2倍；
则H应满足以下要求：
优选的，在步骤5中，小型无人机12完成任务后，从自动返航点121进入返航航线，主要包括两个阶段：下降阶段122和定常下滑跟踪阶段123；在下降阶段122，小型无人机12依靠舵面下降至回收高度；在定常下滑跟踪阶段123，小型无人机12根据系留缆绳11上的差分GPS或北斗传感器125获取缆绳11的位置，控制舵面进入定常下滑并跟踪缆绳11位置，在小型无人机12到达发动机熄火点124后，关闭发动机，依靠惯性进行绳钩回收。
本发明通过上述方案，区别于现有的小型无人机收放方法，采用系留气球10进行小型无人机12的收放，降低了小型无人机12的收放装置的要求，从而增加了小型无人机12的有效载荷重量，提高了小型无人机12的起降精度，为小型无人机12的收放提供了一种可靠而可行的方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将小型无人机安装在系留气球下部；
步骤2：使用系留气球将小型无人机升空到一定高度；
步骤3：启动小型无人机动力装置后，释放小型无人机；
步骤4：小型无人机俯冲加速至安全速度后，使用尾翼控制其进入平飞状态；
步骤5：完成飞行任务后，小型无人机使用导航定位系统或自带的光电载荷或雷达判断系留缆绳位置，并采用自带的绳钩钩挂住系留缆绳；
步骤6：系留气球携带小型无人机降落；
其中，步骤5中，小型无人机完成任务后，进入返航航线，主要包括两个阶段：下降阶段和定常下滑跟踪阶段，小型无人机根据系留缆绳上的差分GPS或北斗传感器获取缆绳的位置，控制舵面进入定常下滑并跟踪缆绳位置，在小型无人机到达发动机熄火点后，关闭发动机，依靠惯性进行绳钩回收。
2.根据权利要求1所述的基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于：在步骤1中，根据小型无人机的外形尺寸、起飞重量及重心位置的性能指标要求，使用绳索或安装支架将小型无人机安装在系留气球下部。
3.根据权利要求1所述的基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于，在步骤2中，使用系留气球携带小型无人机升至高度H，按照能量守恒定律，存在以下公式：
mg(H-Hs)-Fs＝mvs 2/2
其中：
m为小型无人机的起飞重量；
Hs为小型无人机的飞行安全高度；
F为下滑阶段的飞行阻力；
s为下滑阶段的前飞距离，s＝(H-Hs)/tanθ，其中θ为下滑阶段的下滑角；
vs为小型无人机的安全速度；
则H应满足以下要求：
4.根据权利要求3所述的基于系留气球的小型无人机收放方法，其特征在于：所述小型无人机的飞行安全高度Hs为15m；小型无人机的安全速度vs为失速速度的1.2倍。
CN201610850616.7A 2016-09-26 2016-09-26 基于系留气球的小型无人机收放方法 Active CN106379552B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610850616.7A CN106379552B (zh) 2016-09-26 2016-09-26 基于系留气球的小型无人机收放方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610850616.7A CN106379552B (zh) 2016-09-26 2016-09-26 基于系留气球的小型无人机收放方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106379552A CN106379552A (zh) 2017-02-08
CN106379552B true CN106379552B (zh) 2019-03-12

Family

ID=57935915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610850616.7A Active CN106379552B (zh) 2016-09-26 2016-09-26 基于系留气球的小型无人机收放方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106379552B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111392056A (zh) * 2017-09-25 2020-07-10 罗晓晖 升气球放飞飞机
CN107651208B (zh) * 2017-10-12 2020-04-28 智凌云科技（北京）有限公司 一种系留无人机及系留无人机系统
CN108045543B (zh) * 2017-12-12 2021-08-24 中国科学院工程热物理研究所 无人机的投放系统
CN108082438B (zh) * 2017-12-12 2021-04-13 中国科学院工程热物理研究所 无人机投放时初速度的获取方法及装置
CN109358645B (zh) * 2018-11-19 2021-07-06 南京航空航天大学 一种小型舰载无人机自适应绳钩回收制导航路及制导方法
CN110901940B (zh) * 2019-12-02 2021-02-19 航天新气象科技有限公司 一种超矮型探空气球自动释放装置
CN111077903B (zh) * 2019-12-12 2021-11-16 南京航空航天大学 一种基于窗口决策的高容错性的天钩回收方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1716670A (en) * 1922-06-27 1929-06-11 Lawrence Sperry Aircraft Compa Device for launching and landing aeroplanes from and upon suspended positions
US4753400A (en) * 1987-02-13 1988-06-28 Pioneer Systems, Incorporated Shipboard air vehicle retrieval apparatus
US6874729B1 (en) * 1999-07-23 2005-04-05 Advanced Aerospace Technologies, Inc. Launch and recovery system for unmanned aerial vehicles
US7264204B1 (en) * 2005-12-12 2007-09-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Unmanned aerial vehicle catcher
CA2949115A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 Engineered Arresting Systems Corporation Unmanned air vehicle recovery system

Also Published As

Publication number Publication date
CN106379552A (zh) 2017-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106379552B (zh) 基于系留气球的小型无人机收放方法
US8028952B2 (en) System for shipboard launch and recovery of unmanned aerial vehicle (UAV) aircraft and method therefor
CN106560396B (zh) 无人驾驶飞行器的空中发射和/或回收以及相关的系统和方法
EP2874875B1 (en) Unmanned aerial vehicle and method of launching
US8540183B2 (en) Aerovehicle system including plurality of autogyro assemblies
US8366037B2 (en) Towable aerovehicle system with automated tow line release
CN204507269U (zh) 一种拦截空中飞行器的无人机
US20170320592A1 (en) Apparatus and method for launch and recovery of an unmanned aerial vehicle
CN103640696B (zh) 垂降无人机及其控制方法
CN104554754A (zh) 车船上多功能钓机臂起降系统及钓机臂飞机空中起降方法
CN112902759A (zh) 一种反无人机系统
CN107512394A (zh) 一种尾坐式垂直起降无人机及飞行控制方法
US20040031880A1 (en) Aircraft and propulsion system for an aircraft, and operating method
CN114194387A (zh) 一种共轴反桨双旋翼式空中移动跑道
CN105292472A (zh) 多用途软翼无人机
CN108082438B (zh) 无人机投放时初速度的获取方法及装置
Skitmore Launch and Recovery System for Improved Fixed-Wing UAV Deployment in Complex Environments
Dickard Mini-RPV Recovery System Conceptual Study
JP2010173401A (ja) 無人航空機の回収方法及びその設備
WO2025188261A1 (en) Parafoil winged autonomous aircraft with vertical takeoff capability
CN111221344A (zh) 一种基于仿生学中的眼镜蛇抬头和鱼鹰返渔船动作的无人机在海上着陆的方法
CN112849411B (zh) 一种太阳能无人机的抛飞方法
CN214747527U (zh) 一种反无人机系统
Fujiwara et al. Flight plan and flight test results of experimental SST vehicle NEXST-1
Devalla et al. Performance analysis of a powered parafoil unmanned aerial vehicle using open loop flight test results and analytical results

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant