CN106882386B - 一种飞机的起降方式及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种飞机的起降方式及其装置，属于航空技术领域，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；所述固定翼飞机上有GPS导航装置、惯性传感器、红外发光器、通信模块和吸附面；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、真空发生器、吸盘、连接杆和连接杆垂直装置。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
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，尤其涉及飞机的起降方式及其装置。
背景技术
随着低空空域的开放，飞机市场规模将飞速增长，固定翼飞机及多旋翼飞行器都有着各自的优缺点；固定翼飞机飞行过程安全、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；出于对安全性和续航能力的考虑，固定翼飞机成为人们出行的首选，但受场地的限制，大多数客户无法满足自己的飞行欲望，这样大大的限制了固定翼飞机的发展及普及。
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垂直降落的问题。
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、通信模块和吸附面；所述起落架在机身腹部的下面，能收进机身腹部，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吸附面旁边，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；所述吸附面位于经过固定翼飞机重心铅垂线的机身顶部，材质是容易被吸盘吸附的材料，形状是容易被吸盘吸附的形状，吸附面的面积吸盘面积要大，用于被吸盘吸附。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、真空发生器、吸盘、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吸附面中心的水平距离，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；所述真空发生器位于连接杆上，是利用正压气源产生负压的一种的真空元器件；所述吸盘位于连接杆的下端，通过真空发生器将吸盘内的空气吸走使吸盘内产生负气压，从而与机身吸合面吸牢的装置；所述连接杆是多旋翼飞行器与固定翼飞机连接的装置，位于多旋翼飞行器的中部，与多旋翼飞行器垂直，真空发生器和吸盘之间的连接杆为中空结构；所述连接杆垂直装置能让连接杆始终保持与地面垂直，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°~30°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°；所述多旋翼飞行器停放台是多旋翼飞行器停放的平台。
所述吸盘有个4个结构相同且呈十字形对称分布，分别是上吸盘、下吸盘、左吸盘和右吸盘。
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，当红外发光器出现在图像中的正下方位置时，连接杆和吸附面中心对齐，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器校准位置，慢慢下降，待吸盘和吸附面接触后，真空发生器把连接杆和吸盘内的空气吸走，使吸盘内产生负压气，从而将吸附面吸牢，多旋翼飞行器吊拉着固定翼飞机起飞，飞到设定高度时，多旋翼飞行器向前加速，到设定速度时，固定翼飞机的动力系统启动，多旋翼飞行器与固定翼飞机保持相对静止，固定翼飞机和多旋翼飞行器加速到能让固定翼飞机飞行时，真空发生器充气进吸盘，使吸盘和吸附面分开，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。
一种飞机的起降方式，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，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，多旋翼飞行器起飞，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设定距离时，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飞行器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之后，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器的飞行姿态以及速度，当红外发光器出现在图像中的正下方位置时，连接杆和吸附面中心对齐，固定翼飞机和多旋翼飞行器相对静止飞行设定时间后，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器慢慢下降，待吸盘和吸附面接触后，真空发生器把连接杆和吸盘内的空气吸走，使吸盘内产生负压气，从而将吸附面吸牢，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，固定翼飞机降落后，吸盘和吸附面分开，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是固定翼飞机和多旋翼飞行器的对接示意图；图3是吸盘和连接杆的结构示意图；图4是多旋翼飞行器停放台和多旋翼飞行器的结构示意图；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，11-红外热像仪，200-真空发生器，100-吸盘，1001-上吸盘，1002-左吸盘，1003-下吸盘，1004-右吸盘，12-多旋翼飞行器停放台，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，300-吸附面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体说明：一种飞机的起降装置，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和吸附面300；起落架17在机身16腹部的下面，能收进机身16腹部，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，位于机身内16部；红外发光器15位于吸附面300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；吸附面300位于固定翼飞机重心延长线的机身16顶部，材质是容易被吸盘100吸附的材料，形状是容易被吸盘100吸附的形状，吸附面300的面积要比呈十字形状对称分布的4个吸盘100面积要大，用于被吸盘100吸附。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、真空发生器200、吸盘100、连接杆4和连接杆垂直装置2。所述飞行控制计算机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到吸附面300中心的水平距离，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；所述真空发生器200位于连接杆4上，是利用正压气源产生负压的一种的真空元器件；所述吸盘100位于连接杆4的下端，吸盘有个4个结构相同且呈十字形对称分布，分别是上吸盘1001、下吸盘1003、左吸盘1002和右吸盘1004，是通过真空发生器200将吸盘100内的空气吸走使吸盘100内产生负气压，从而与机身16吸合面300吸牢的装置；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，真空发生器200和吸盘100之间的连接杆4为中空结构；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°~30°的缺口60，缺口中间有块挡板70，使连接杆垂直装置2能转摆角度不超过10°；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，是通过上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4和吸附面300中心对齐，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，待吸盘100和吸附面300接触后，真空发生器200把连接杆4和吸盘100内的空气吸走，使吸盘100内产生负压气，从而将吸附面吸牢，多旋翼飞行器7带走固定翼飞机21起飞，飞到设定高度时，多旋翼飞行器7向前加速，到设定速度时，固定翼飞机21的动力系统启动，多旋翼飞行器7与固定翼飞机21保持相对静止，固定翼飞机21和多旋翼飞行器7加速到能让固定翼飞机21飞行时，真空发生器200充气进吸盘100，使吸盘100和吸附面300分开，多旋翼飞行器7向上飞，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飞行器停放台12。
一种飞机的降落方式，是通过所述起降装置来实现的：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，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，多旋翼飞行器7起飞，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还有设定距离时，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提供的信息以及红外热像仪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，当红外发光器15出现在图像中的正下方位置时，连接4和吸附面300中心对齐，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7器慢慢下降，待吸盘100和吸附面300接触后，真空发生器200把连接杆4和吸盘100内的空气吸走，使吸盘100内产生负压气，从而将吸附面300吸牢，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，吸盘100和吸附面300分开，多旋翼飞行器7独自返回多旋翼飞行器停放台12。
Claims (4)
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）；所述固定翼飞机（21）包括机身（16）、起落架（17）、GPS导航装置（19）、惯性传感器（18）、红外发光仪（15）、通信模块（20）和吸附面（300）；所述起落架（17）在机身（16）腹部的下面，能收进机身（16）腹部，能在固定翼飞机（21）降落时使用；所述GPS导航装置（19）是固定翼飞机（21）的定位系统；所述惯性传感器（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；所述红外发光仪（15）位于吸附面（300）旁边，用于发出红外光信号；所述通信模块（20）是固定翼飞机（21）与外界信息连接的装置；所述吸附面（300）位于经过固定翼飞机（21）重心铅垂线的机身（16）顶部，材质是容易被吸盘（100）吸附的材料，形状是容易被吸盘（100）吸附的形状，吸附面（300）的面积比吸盘（100）面积要大，用于被吸盘（100）吸附；所述多旋翼飞行器（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）、真空发生器（200）、吸盘（100）、连接杆（4）和连接杆垂直装置（2）；所述飞行控制计算机（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（11）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仪（15）到吸附面（300）中心的水平距离，能接收和汇聚被测物体发射的红外辐射并转换成电信发送给飞行控制计算机（1）形成温度信息和图像信息，用于识别捕捉红外发光仪（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（16）内部；所述多旋翼GPS导航装置（5）是多旋翼的定位系统；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；所述真空发生器（200）位于连接杆（4）上，是利用正压气源产生负压的一种的真空元器件；所述吸盘（100）位于连接杆（4）的下端，通过真空发生器（200）将吸盘（100）内的空气吸走使吸盘（100）内产生负气压，从而与机身（16）吸合面吸牢的装置；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，真空发生器（200）和吸盘（100）之间的连接杆（4）为中空结构；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）的顶端的两侧，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°~30°的缺口，缺口中间有块挡板，使连接杆垂直装置（2）能转摆角度不超过10°。
2.根据权利要求1所述的一种飞机的起降装置，其特征在于：所述吸盘（100）有个4个结构相同且呈十字形对称分布，分别是上吸盘（1001）、下吸盘（1003）、左吸盘（1002）和右吸盘（1004）。
3.一种飞机的起飞方式，其特征在于：当固定翼飞机（21）需要起飞时，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）（20）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（4）和吸附面中心对齐，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器（7）校准位置，慢慢下降，待吸盘（100）和吸附面接触后，真空发生器把连接杆（4）和吸盘（100）内的空气吸走，使吸盘（100）内产生负压气，从而将吸附面吸牢，多旋翼飞行器（7）吊拉着固定翼飞机（21）起飞，飞到设定高度时，多旋翼飞行器（7）向前加速，到设定速度时，固定翼飞机（21）的动力系统启动，多旋翼飞行器（7）与固定翼飞机（21）保持相对静止，固定翼飞机（21）和多旋翼飞行器（7）加速到能让固定翼飞机（21）飞行时，真空发生器充气进吸盘（100），使吸盘（100）和吸附面分开，多旋翼飞行器（7）向上飞，固定翼飞机（21）独立飞行，多旋翼飞行器（7）通过多旋翼GPS导航装置定位的起点信息独自返回多旋翼飞行器停放台（12）。
4.一种飞机的降落方式，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），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，多旋翼飞行器（7）起飞，飞行控制计算机计算出固定翼飞机（21）的航线，向固定翼飞机（21）靠拢；在与固定翼飞机（21）还有设定距离时，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（18）和多旋翼飞行器（7）惯性传感器（18）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，飞行控制计算机根据GPS导航装置、多旋翼GPS导航装置、惯性传感器（18）、多旋翼惯性传感器（6）提供的信息以及红外热像仪（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，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器（7）的飞行姿态以及速度，当红外发光器（15）出现在图像中的正下方位置时，连接杆（4）和吸附面中心对齐，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，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器（7）慢慢下降，待吸盘（100）和吸附面接触后，真空发生器把连接杆（4）和吸盘（100）内的空气吸走，使吸盘（100）内产生负压气，从而将吸附面吸牢，然后固定翼飞机（21）的动力系统熄火同时打开起落架，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，吸盘（100）和吸附面分开，多旋翼飞行器（7）独自返回多旋翼飞行器停放台（12）。
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