CN106882388A - 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，尤其涉及飞机的起降方式及其装置。其装置，包括固定翼飞机、多旋翼飞行器，所述固定翼飞机包括机身、起落架、支撑杆、连接棒、GPS导航装置、惯性传感器、红外发光器、通信模块和连接端；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；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优点，利用多旋翼飞行器与固定翼飞机组合，为固定翼飞机的起降方式提供新方案。

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，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，利用多旋翼飞行器与固定翼飞机组合，为飞机的起降提供一种新方式。

一种飞机的起降装置，包括固定翼飞机和多旋翼飞行器；所述固定翼飞机包括机身、起落架、支撑杆、连接棒、GPS导航装置、惯性传感器、红外发光器、通信模块和连接端；所述起落架能在固定翼飞机降落时使用；所述支撑杆和连接棒连接，通过转动支撑杆关节位置上的电机改变支撑杆的形态，从而带动连接棒的收放，同时也有支撑连接棒的作用；所述连接棒是和多旋翼飞行器对接的装置，在对接时是竖直状态，非对接状态是能收进机身，相应的机身内有收放连接棒的空间，位于经过固定翼飞机重心铅垂线的机身的上半部分，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行；所述连接端是固定翼飞机与多旋翼飞行器对接的部位，位于连接棒的上端，与连接棒呈90度角；所述连接端包括卡扣装置；所述卡扣装置位于连接棒的上端内部，用于锁住连接杆头；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棒的旁边，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多旋翼飞行器的机身，使红外发光器在红外热像仪正下方时，连接头和连接端平行对齐，红外热像仪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，位于多旋翼飞行器的中心，与多旋翼飞行器垂直，连接杆的顶端有能使连接杆转动的连接杆垂直装置；所述连接杆包括连接杆头；所述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，有两个凹槽，连接杆与连接杆头成90度角；所述连接杆垂直装置能让连接杆始终保持是竖直状态，连接杆垂直装置穿过连接杆的顶端并与多旋翼飞行器连接。

所述连接端呈漏斗形状。

所述连接杆头的两个凹槽，呈漏斗形状。

所述连接杆垂直装置为圆柱体结构。

所述多旋翼飞行器的机身内有收纳连接杆的空间；

一种飞机的起飞方式，是通过上述起降装置实现的：当固定翼飞机需要起飞时，竖起连接棒，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，多旋翼飞行器在地面时，连接杆为收起状态。多旋翼飞行器起飞，在起飞的过程中，多旋翼飞行器以连接杆与连接杆头的转角位置为圆心作弧线起飞，当连接杆是竖直状态时，多旋翼飞行器正常飞行，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，连接杆头和连接端平行对齐，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器校准位置，慢慢往前飞，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带动固定翼飞机起飞，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，卡扣装置松开，多旋翼飞行器减速，使连接杆头和连接端脱离，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返回起飞点，在降落的过程中，当连接杆接触到地面时，多旋翼飞行器以连接杆与连接杆头的转角位置为圆心作弧线降落，直至多旋翼飞行器机身降落到地面。

一种飞机的降落方式，是通过上述起降装置实现的：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，固定翼飞机竖起连接棒，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导航装置和多旋翼飞行器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信息互换，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，当红外发光器出现在图像中的正下方位置时，连接杆头和连接端平行对齐，飞行控制计算机控制多旋翼飞行器向前加速，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，多旋翼飞行器降落回地面。

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，利用多旋翼飞行器与固定翼飞机组合，为固定翼飞机的起降提供一种方案，让固定翼飞机也能在平台上起降，减少了固定翼飞机所需跑道的建设，有利于固定翼飞机的普及。

附图说明

图1是多旋翼飞行器的俯视结构示意图；图2是连接棒和连接杆的结构示意图；图3是连接棒和支撑杆在收起或竖起时的示意图；图4是固定翼飞机和多旋翼飞行器的对接示意图；图5是多旋翼飞行器降落时的示意图；图6是多旋翼飞行器在地面时的结构示意图。

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，11-红外热像仪，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，88-连接棒，99-支撑杆。

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和多旋翼飞行器7；所述固定翼飞机21包括机身16、起落架17、支撑杆99、连接棒88、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；支撑杆99和连接棒88连接，通过转动支撑杆99关节位置上的电机改变支撑杆99的形态，从而带动连接棒88的收放，同时也有支撑连接棒88的作用；连接棒88是和多旋翼飞行器7对接的装置，在对接时是竖直状态，能收进机身16，相应的机身16内有收放连接棒88的空间，位于经过固定翼飞机重心铅垂线机身16的顶部，能在多旋翼飞行器7拉起固定翼飞机21悬停时使多旋翼飞行器7和固定翼飞机21相对平行；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位于连接棒88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连接的部位，呈漏斗形状，位于连接棒88的上端，与连接棒88成90度角；连接端14包括卡扣装置13，卡扣装置13位于连接棒88的上端内部，用于锁住连接杆头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；多旋翼飞行器7的机身内有收纳连接杆4的空间；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；红外热像仪11位于多旋翼飞行器7的机身，使红外发光器15在红外热像仪11正下方时，连接头9和连接端14平行对齐，红外热像仪11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；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；多旋翼GPS导航装置5是多旋翼飞行器7的定位系统；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；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的顶端有能使连接杆4转动的连接杆垂直装置2；连接杆包括连接杆头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，呈漏斗形状，连接杆4与连接杆头9成90度角；连接杆垂直装置2能让连接杆4始终保持与地面垂直，为圆柱体结构，连接杆垂直装置2穿过连接杆4的顶端并与多旋翼飞行器7连接。

一种飞机的起飞方式：当固定翼飞机21需要起飞时，竖起连接棒88，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通过多旋翼飞行器通信模块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在地面时，连接杆4为收起状态。多旋翼飞行器7起飞，在起飞的过程中，多旋翼飞行器7以连接杆4与连接杆头9的转角位置为圆心作弧线起飞，当连接杆4是竖直状态时，多旋翼飞行器7正常飞行，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平行对齐，飞行控制计算机1控制多旋翼飞行器7校准位置，慢慢往前飞，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，卡扣装置13松开，多旋翼飞行器7减速，使连接杆头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定位的起点信息返回起飞点，在降落的过程中，当连接杆4接触到地面时，多旋翼飞行器7以连接杆4与连接杆头9的转角位置为圆心作弧线降落，直至多旋翼飞行器7的机身降落到地面。

一种飞机的降落方式：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，固定翼飞21竖起连接棒88，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和多旋翼飞行器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平行对齐，固定翼飞机21和多旋翼飞行器7相对静止飞行一定时间后，飞行控制计算机1控制多旋翼飞行器7向前加速，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9的凹槽位置锁住连接杆头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降落回地面。

Claims (6)

1.一种飞机的起降装置，包括固定翼飞机（21）和多旋翼飞行器（7），其特征在于，所述固定翼飞机（21）包括支撑杆（99）、连接棒（88）、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）；所述连接端（14）包括卡扣装置（13）；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）、连接杆（4）和连接杆垂直装置（2）；所述连接杆包括连接杆头（9）。

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：所述支撑杆（99）和连接棒（88）连接；所述连接棒（88）是和多旋翼飞行器（7）对接的装置；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）的顶端有能使连接杆（4）转动的连接杆垂直装置（2）。

3.根据权利要求1或2所述的一种飞机的起降装置，其特征在于：所述连接杆头（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，呈漏斗形状，连接杆（4）与连接杆头（9）成90度角。

4.根据权利要求1或2所述的一种飞机的起降装置，其特征在于：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，为圆柱体结构，连接杆垂直装置（2）穿过连接杆（4）的顶端并与多旋翼飞行器（7）连接。

5.一种飞机的起飞方式，其特征在于：当固定翼飞机（21）需要起飞时，竖起连接棒（88），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）通过多旋翼飞行器通信模块（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）在地面时，连接杆（4）为收起状态；多旋翼飞行器（7）起飞，在起飞的过程中，多旋翼飞行器（7）以连接杆（4）与连接杆头（9）的转角位置为圆心作弧线起飞，当连接杆（4）是竖直状态时，多旋翼飞行器（7）正常飞行，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）平行对齐，飞行控制计算机（1）控制多旋翼飞行器（7）校准位置，慢慢往前飞，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）独立飞行时，卡扣装置（13）松开，多旋翼飞行器（7）减速，使连接杆头（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）定位的起点信息返回起飞点，在降落的过程中，当连接杆（4）接触到地面时，多旋翼飞行器（7）以连接杆（4）与连接杆头（9）的转角位置为圆心作弧线降落，直至多旋翼飞行器（7）的机身降落到地面。

6.一种飞机的降落方式，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；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，固定翼飞（21）竖起连接棒（88），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）和多旋翼飞行器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）平行对齐，固定翼飞机（21）和多旋翼飞行器（7）相对静止飞行一定时间后，飞行控制计算机（1）控制多旋翼飞行器（7）向前加速，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（9）的凹槽位置锁住连接杆头（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）降落回地面。