CN106882384A - 一种飞机的起降方式及其装置 - Google Patents

Abstract

一种飞机的起降方式及其装置，属于航空技术领域，尤其涉及一种固定翼飞机起降方式及其装置。起降装置包括固定翼飞机、多旋翼飞机和多旋翼飞机停放台；固定翼飞机上有GPS导航装置、惯性传感器、红外发光二极管、通信模块和连接端；连接端包括卡扣装置；多旋翼飞机包括飞行控制计算机、多旋翼惯性传感器、红外热像仪、多旋翼GPS导航装置、多旋翼通信模块、连接杆和连接杆垂直装置；连接杆包括连接杆头。多旋翼飞行器吊拉固定翼飞机升空后分离，实现固定翼飞机的起飞；多旋翼飞行器飞到空中与固定翼飞机组合，吊拉固定翼飞机的降落。本发明能让多旋翼飞行器和固定翼飞机实现空中和地面对接，解决了传统固定翼飞机不能垂直起飞和垂直降落的问题。

Description

一种飞机的起降方式及其装置

技术领域

一种飞机的起降方式及其装置，属于航空技术领域。具体涉及飞机起降方式及其装置。

背景技术

固定翼飞行器及多旋翼飞行器都有着各自的优缺点；固定翼飞行器飞行过程安全、飞行速度快、航程远和运载能力大的特点，但起降过程都需要用到跑道且无法在空中悬停；多旋翼飞行器能垂直起降、技术简单、机动灵活、操作简单及飞行震动小，但续航时间短和安全性低；虽然目前也有一些将固定翼和多旋翼组合起来的飞行器，如CW-20大鹏，但也只是强硬的将两个组合起来利用各自的优点，起降时采用多旋翼模式，高速巡航时采用固定翼模式，然而这样也增加了飞行器的负担，降低了飞行性能。

发明内容

本发明的目的是克服传统的固定翼飞机的上述不足，本发明利用多旋翼飞行器优点，让多旋翼飞行器和固定翼飞机实现空中和地面对接，解决了传统固定翼飞机不能垂直起飞和降落的问题。

一种飞机的起降装置，包括固定翼飞机、多旋翼飞行器和多旋翼飞行器停放台；所述固定翼飞机包括机身、起落架、GPS导航装置、惯性传感器、红外发光器、通信模块和连接端；所述起落架在机身腹部的下面，能收进机身，能在固定翼飞机降落时使用；所述GPS导航装置是固定翼飞机的定位系统；所述惯性传感器具有测量固定翼飞机的加速度、倾斜度、振动和转摆等信息的功能，位于机身内部；所述红外发光器位于连接端的旁边，用于发出红外光信号；所述通信模块是固定翼飞机与外界信息连接的装置；所述连接端是固定翼飞机与多旋翼飞行器连接的装置，位于经过固定翼飞机重心的铅垂线置于机身顶部，能在多旋翼飞行器拉起固定翼飞机悬停时使多旋翼飞行器和固定翼飞机相对平衡；所述连接端包括卡扣装置，所述卡扣装置位于连接端的内部，用于锁紧连接杆头。所述多旋翼飞行器包括飞行控制计算机、多旋翼惯性传感器、红外热像仪、多旋翼GPS导航装置、多旋翼通信模块、连接杆和连接杆垂直装置；所述飞行控制计算机是多旋翼飞行器的控制中心，包括图像识别处理系统和温度识别处理系统，飞行控制计算机能处理红外热像仪采集到的温度数据并转换成温度读数和图像，分别连接红外热像仪、多旋翼惯性传感器、多旋翼GPS导航装置和多旋翼通信模块；所述红外热像仪位于连接杆的下半部分，红外热像仪到连接杆的水平距离等于红外发光器到连接端的水平距离，能接收和汇聚被测物体发射的红外辐射并转换成电信号发送给飞行控制计算机形成温度信息和图像信息，用于识别捕捉红外发光器的位置；所述多旋翼惯性传感器具有测量多旋翼飞行器的加速度、倾斜度、振动和转摆等信息的功能，位于多旋翼飞行器机身内部；所述多旋翼GPS导航装置是多旋翼飞行器的定位系统；所述多旋翼通信模块是多旋翼飞行器与外界信息连接的装置；所述连接杆是多旋翼飞行器与固定翼飞机连接的装置，位于过多旋翼飞行器的中心的竖直线上，与多旋翼飞行器垂直；所述连接杆包括连接杆头，连接杆头是多旋翼飞行器与固定翼飞机连接的部位，位于连接杆的下端；所述连接杆垂直装置能让连接杆始终保持是竖直状态，位于连接杆的顶端的两侧，与多旋翼飞行器连接，与多旋翼飞行器连接的部位有20度到30度的缺口，缺口中间有块挡板，使连接杆垂直装置能转摆角度不超过10度。所述多旋翼飞行器停放台是多旋翼飞行器停放的平台。

所述连接端呈漏斗形状。

所述连接杆头呈锥形，有两个凹槽。

一种飞机的起飞方式，是通过起降装置来实现的：当固定翼飞机需要起飞时，通过通信模块发出信号给多旋翼飞行器，多旋翼飞行器通过多旋翼通信模块接收到信号，同时接收到固定翼飞机的GPS导航位置信息，多旋翼飞行器起飞飞到固定翼飞机上方，惯性传感器和多旋翼惯性传感器的信息实时共享，同时红外热像仪捕捉红外发光器的位置，飞行控制计算机确定固定翼飞机与多旋翼飞行器之间的位置关系，在红外发光器出现在图像中的正下方位置时，连接杆头和连接端对齐，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器校准位置，慢慢下降，使连接杆头进入连接端，然后卡扣装置进入连接端的凹槽位置，多旋翼飞行器与固定翼飞机之间的连接锁住之后多旋翼飞行器吊拉着固定翼飞机起飞，飞到一定高度时，飞到一定高度时，固定翼飞机的动力系统启动，多旋翼飞行器向前加速，当固定翼飞机速度达到起飞速度时，卡扣装置松开，连接杆头和连接端脱离，多旋翼飞行器向上飞，固定翼飞机独立飞行，多旋翼飞行器通过多旋翼GPS导航装置定位的起点信息独自返回多旋翼飞行器停放台。

一种飞机的降落方式，是通过起降装置来实现的：当固定翼飞机需要降落时，通过通信模块发出信号给多旋翼飞行器，多旋翼飞行器起飞，同时接收到固定翼飞机的GPS导航位置信息、航线信息和速度信息，飞行控制计算机计算出固定翼飞机的航线，向固定翼飞机靠拢。在与固定翼飞机还有一定距离时，多旋翼飞行器前进方向作180度转弯，把航向转到固定翼飞机飞行方向，固定翼飞机是水平飞行的。当多旋翼飞行器和固定翼飞机位置相对靠近时，多旋翼飞行器通过接收到的GPS导航装置共享信息确定固定翼飞机的位置信息并飞到固定翼飞机的前方上空，并在前方做好对接准备。在固定翼飞机和多旋翼飞行器比较靠近时，通过GPS导航装置和多旋翼GPS导航装置的GPS信号进行高度粗对准 ，然后惯性传感器和多旋翼惯性传感器的信息实时共享，同时红外热像仪捕捉红外发光器的位置，飞行控制计算机根据GPS导航装置、多旋翼GPS导航装置、惯性传感器、多旋翼惯性传感器提供的信息以及红外热像仪捕捉的到红外发光器的位置信息计算出固定翼飞机与多旋翼飞行器之间的空间位置关系后，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器的飞行姿态以及速度，当红外发光器管出现在图像中的正下方位置时，连接杆头和连接端对齐，固定翼飞机和多旋翼飞行器相对静止飞行一段时间后，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器慢慢下降，使连接杆头进入连接端。连接杆头插入连接端之后，卡扣装置进入连接杆头的凹槽位置锁住连接杆头，然后固定翼飞机的动力系统熄火同时打开起落架，多旋翼飞行器带着固定翼飞机慢慢减速飞到指定的降落地点后，卡扣装置松开，连接端和连接杆头分离，多旋翼飞行器独自返回多旋翼飞行器停放台。

本发明能利用多旋翼飞行器能垂直起降和灵活机动的优点，让固定翼飞机和多旋翼飞行器实现空中和地面对接，解决了传统固定翼飞机不能垂直起飞和垂直降落的问题，并且能在空中完成加速的过程，减少了固定翼飞机所需跑道的建设，极大的节约了资源，有利于固定翼飞机的普及。

附图说明

图1是多旋翼飞行器结构示意图；图2是连接端和连接杆的结构示意图；图3是固定翼飞机和多旋翼飞行器的对接示意图；图4是多旋翼飞行器停放台的结构示意图；图5是连接杆垂直装置与多旋翼飞行器连接部位的截面结构示意图。

图中，1-飞行控制计算机，2-连接杆垂直装置，3-多旋翼通信模块，4-连接杆，5-多旋翼GPS导航装置，6-多旋翼惯性传感器，7-多旋翼飞行器，9-连接杆头，10-凹槽，11-红外热像仪，12-多旋翼飞行器停放台，13-卡扣装置，14-连接端，15-红外发光器，16-机身，17-起落架，18-惯性传感器，19-GPS导航装置，20-通信模块，21-固定翼飞机，60-缺口，70-挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明：一种固定翼飞机的起降装置，包括固定翼飞机21、多旋翼飞行器7和多旋翼飞行器停放台12；固定翼飞机21包括机身16、起落架17、GPS导航装置19、惯性传感器18、红外发光器15、通信模块20和连接端14；起落架17在机身16腹部的下面，能收进机身16，能在固定翼飞机21降落时使用；GPS导航装置19是固定翼飞机21的定位系统；惯性传感器18具有测量固定翼飞机21的加速度、倾斜度、振动和转摆等信息的功能，位于机身16内部；红外发光器15位于连接端14的旁边，用于发出红外光信号；通信模块20是固定翼飞机21与外界信息连接的装置；连接端14是固定翼飞机21与多旋翼飞行器7连接的装置，呈漏斗形状，位于经过固定翼飞机21重心铅垂线上且置于机身16顶部，能在多旋翼飞行器7拉着固定翼飞机21悬停时是多旋翼飞行器7和固定翼飞机21相对平衡；连接端14包括卡扣装置13，卡扣装置13在连接端14的内部，用于锁紧连接杆头9。多旋翼飞行器7包括飞行控制计算机1、多旋翼惯性传感器6、红外热像仪11、多旋翼GPS导航装置5、多旋翼通信模块3、连接杆4和连接杆垂直装置2；飞行控制计算机1是多旋翼飞行器7的控制中心，包括图像识别处理系统和温度识别处理系统，飞行控制计算机1能处理红外热像仪采集到的温度数据并转换成温度读数和图像，分别连接红外热像仪11、多旋翼惯性传感器6、多旋翼GPS导航装置5和多旋翼通信模块3；所述红外热像仪11位于连接杆4的下半部分，红外热像仪11到连接杆4的水平距离等于红外发光器15到连接端14的水平距离，能接收和汇聚被测物体发射的红外辐射并转换成电信号发送给飞行控制计算机1形成温度信息和图像信息，位于连接杆4的下半部分，用于识别捕捉红外发光器15的位置；所述多旋翼惯性传感器6具有测量多旋翼飞行器7的加速度、倾斜度、振动和转摆等信息的功能，位于多旋翼飞行器7机身内部；所述多旋翼GPS导航装置5是多旋翼飞行器7的定位系统；所述多旋翼通信模块3是多旋翼飞行器7与外界信息连接的装置；所述连接杆4是多旋翼飞行器7与固定翼飞机21连接的装置，位于多旋翼飞行器7的中心，与多旋翼飞行器7垂直；连接杆4包括连接杆头9，连接杆头9是多旋翼飞行器7与固定翼飞机21连接的部位，位于连接杆4的下端，有两个凹槽10，呈锥形；所述连接杆垂直装置2能让连接杆4始终保持与地面垂直，位于连接杆4的顶端两侧，与多旋翼飞行器7连接，与多旋翼飞行器7连接的部位有20度到30度的缺口60，缺口60中间有块挡板70，使连接杆垂直装置2能转摆角度不超过10度；所述多旋翼飞行器停放台12是多旋翼飞行器7停放的平台。

一种飞机的起飞方式，是通过所述起降装置来实现的：当固定翼飞机21需要起飞时，通过通信模块20发出信号给多旋翼飞行器7，多旋翼飞行器7通过多旋翼通信模块3接收到信号，同时接收到固定翼飞机21的GPS导航位置信息，多旋翼飞行器7起飞飞到固定翼飞机21上方，惯性传感器18和多旋翼惯性传感器6的信息实时共享，同时红外热像仪11捕捉红外发光器15的位置，飞行控制计算机1确定固定翼飞机21与多旋翼飞行器7之间的位置关系，当红外发光器15出现在图像中的正下方位置时，连接杆头9和连接端14对齐，飞行控制计算机1控制多旋翼飞行器7校准位置，慢慢下降，使连接杆头9进入连接端14，然后卡扣装置13进入连接端的凹槽10位置，多旋翼飞行器7与固定翼飞机21之间的连接锁住之后多旋翼飞行器7带动固定翼飞机21起飞，飞到一定高度时，固定翼飞机21的动力系统启动，多旋翼飞行器7向前加速，当固定翼飞机21速度达到起飞速度时，卡扣装置13松开，多旋翼飞行器7向上飞，连接杆头9和连接端14脱离，固定翼飞机21独立飞行，多旋翼飞行器7通过多旋翼GPS导航装置5定位的起点信息独自返回多旋翼停放台12。

一种飞机的降落方式，是通过所述的起降装置来实现的：当固定翼飞机21需要降落时，通过通信模块20发出信号给多旋翼飞行器7，多旋翼飞行器7起飞，同时接收到固定翼飞机21的GPS导航位置信息、航线信息和速度信息，飞行控制计算机1计算出固定翼飞机21的航线，向固定翼飞机21靠拢。在与固定翼飞机21还有一定距离时，多旋翼飞行器7前进方向作180度转弯，把航向转到固定翼飞机21飞行方向，固定翼飞机21是水平飞行的。当多旋翼飞行器7和固定翼飞机21位置相对靠近时，多旋翼飞行器7通过接收到的GPS导航装置19共享信息确定固定翼飞机21的位置信息并飞到固定翼飞机21的前方上空，并在前方做好对接准备。在固定翼飞机21和多旋翼飞行器7比较靠近时，通过GPS导航装置19和多旋翼GPS导航装置5的GPS信号进行高度粗对准，然后惯性传感器18和多旋翼惯性传感器6的信息实时共享，同时红外热像仪11捕捉红外发光器15的位置，飞行控制计算机1根据GPS导航装置19、多旋翼GPS导航装置5、惯性传感器18、多旋翼惯性传感器6和红外热像仪11捕捉的到红外发光器15的位置信息计算出固定翼飞机21与多旋翼飞行器7之间的空间位置关系之后，飞行控制计算机1控制多旋翼飞行器7的飞行姿态以及速度，当外发光二极管15出现在图像中的正下方位置时，连接杆头9和连接端14对齐，固定翼飞机21和多旋翼飞行器7相对静止飞行设定时间后，飞行控制计算机1控制多旋翼飞行器7慢慢下降，使连接杆头9进入连接端14。连接杆头9进入连接端之14后，卡扣装置13进入连接杆头的凹槽10位置锁住连接杆头9，然后固定翼飞机21的动力系统熄火同时打开起落架17，多旋翼飞行器7带着固定翼飞机21慢慢减速飞到指定的降落地点，固定翼飞机21降落后，卡扣装置13松开，连接端14和连接杆头9分离，多旋翼飞行器7独自返回多旋翼飞行器停放台12。

Claims (5)

1.一种飞机的起降装置，其特征在于：包括固定翼飞机（21）、多旋翼飞行器（7）和多旋翼飞行器停放台（12）；固定翼飞机（21）包括机身(16）、起落架(17)、GPS导航装置(19)、惯性传感器(18)、红外发光器(15)、通信模块(20)和连接端(14)；起落架(17)在机身(16）腹部的下面，能收进机身(16）；惯性传感器(18)位于机身(16）内部；红外发光器(15)位于连接端(14)的旁边；连接端(14)位于经过固定翼飞机（21）重心铅垂线的机身(16）顶部；连接端(14)包括卡扣装置(13)，卡扣装置(13)在连接端(14)的内部；多旋翼飞行器（7）包括飞行控制计算机(1)、多旋翼惯性传感器(6)、红外热像仪(11)、多旋翼GPS导航装置(5)、多旋翼通信模块(3)、连接杆(4)和连接杆垂直装置(2)；飞行控制计算机(1)包括图像识别处理系统和温度识别处理系统，它们连接红外热像仪(11)、多旋翼惯性传感器(6)、多旋翼GPS导航装置(5)和多旋翼通信模块(3)；所述红外热像仪(11)位于连接杆(4)的下半部分，红外热像仪(11)到连接杆(4)的水平距离等于红外发光器(15)到连接端(14)的水平距离，位于连接杆(4)的下半部分；所述多旋翼惯性传感器(6)位于多旋翼飞行器（7）机身内部；所述连接杆(4)经过多旋翼飞行器（7）的中心，与多旋翼飞行器（7）垂直；连接杆(4)包括连接杆头(9)，连接杆头(9)位于连接杆(4)的下端，有两个凹槽(10)；所述连接杆垂直装置(2)位于连接杆(4)的顶端两侧，与多旋翼飞行器（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种飞机的起降方式装置，其特征在于：所述连接端(14)呈漏斗形状。

3.根据权利要求1或2所述的一种飞机的起降方式装置，其特征在于：所述连接杆头呈锥形，有两个凹槽。

4.一种飞机的起飞方式，其特征在于：当固定翼飞机（21）需要起飞时，由通信模块(20)发出信号给多旋翼飞行器（7），多旋翼飞行器（7）通过多旋翼通信模块(3)接收到信号，同时接收到固定翼飞机（21）的GPS导航位置信息，多旋翼飞行器（7）起飞飞到固定翼飞机（21）上方，惯性传感器(18)和多旋翼惯性传感器(6)的信息实时共享，同时红外热像仪(11)捕捉红外发光器(15)的位置，飞行控制计算机(1)确定固定翼飞机（21）与多旋翼飞行器（7）之间的位置关系，当红外发光器(15)出现在图像中的正下方位置时，连接杆头(9)和连接端(14)对齐，飞行控制计算机(1)控制多旋翼飞行器（7）校准位置，慢慢下降，使连接杆头(9)进入连接端(14)，然后卡扣装置(13)进入连接端的凹槽(10)位置，多旋翼飞行器（7）与固定翼飞机（21）之间的连接锁住之后多旋翼飞行器（7）带动固定翼飞机（21）起飞，飞到一定高度时，固定翼飞机（21）的动力系统启动，多旋翼飞行器（7）向前加速，当固定翼飞机（21）速度达到起飞速度时，卡扣装置(13)松开，多旋翼飞行器（7）向上飞，连接杆头(9)和连接端(14)脱离，固定翼飞机（21）独立飞行，多旋翼飞行器（7）通过多旋翼GPS导航装置(5)定位的起点信息独自返回多旋翼停放台（12）。

5.一种飞机的降落方式，其特征在于：当固定翼飞机（21）需要降落时，通过通信模块(20)发出信号给多旋翼飞行器（7），多旋翼飞行器（7）起飞，同时接收到固定翼飞机（21）的GPS导航位置信息、航线信息和速度信息，飞行控制计算机(1)计算出固定翼飞机（21）的航线，向固定翼飞机（21）靠拢并调整方向与固定翼飞机（21）飞行方向一致；当多旋翼飞行器（7）和固定翼飞机（21）位置相对靠近时，多旋翼飞行器（7）通过接收到的GPS导航装置(19)共享信息确定固定翼飞机（21）的位置信息并飞到固定翼飞机（21）的前方上空，并在前方做好对接准备；在固定翼飞机（21）和多旋翼飞行器（7）比较靠近时，通过GPS导航装置(19)和多旋翼GPS导航装置(5)的GPS信号进行高度粗对准，然后惯性传感器(18)和多旋翼惯性传感器(6)的信息实时共享，同时红外热像仪(11)捕捉红外发光器(15)的位置，飞行控制计算机(1)根据GPS导航装置(19)、多旋翼GPS导航装置(5)、惯性传感器(18)、多旋翼惯性传感器(6)和红外热像仪(11)捕捉的到红外发光器(15)的位置信息计算出固定翼飞机（21）与多旋翼飞行器（7）之间的空间位置关系之后，飞行控制计算机(1)控制多旋翼飞行器（7）的飞行姿态以及速度，当外发光二极管15出现在图像中的正下方位置时，连接杆头(9)和连接端(14)对齐，固定翼飞机（21）和多旋翼飞行器（7）相对静止飞行设定时间后，飞行控制计算机(1)控制多旋翼飞行器（7）慢慢下降，使连接杆头(9)进入连接端(14)；连接杆头(9)进入连接端之（14）后，卡扣装置(13)进入连接杆头的凹槽(10)位置锁住连接杆头(9)，然后固定翼飞机（21）的动力系统熄火同时打开起落架(17)，多旋翼飞行器（7）带着固定翼飞机（21）慢慢减速飞到指定的降落地点，固定翼飞机（21）降落后，卡扣装置(13)松开，连接端(14)和连接杆头(9)分离，多旋翼飞行器（7）独自返回多旋翼飞行器停放台（12）。