CN106904281B - 一种组合飞行器及其起降方式 - Google Patents

Abstract

一种组合飞行器及其起降方式，属于航空技术领域。组合飞行器包括固定翼飞机、多旋翼飞行器、连接台、电磁咬合柱、通信系统和雷达校标装置。雷达校标装置包括监测雷达和发射雷达。电磁咬合柱包括电磁咬合子柱和电磁咬合母柱。电磁咬合母柱、监测雷达置于连接台中，连接台以一定倾斜角度置于多旋翼飞行器上，电磁咬合子柱、发射雷达置于固定翼飞机内。起飞时，多旋翼飞行器带固定翼飞机起飞，达到起固定翼飞机起飞速度，多旋翼飞行器与固定翼飞机分离后；固定翼飞机降落时，多旋翼飞行器升空交接，利用雷达校准装置进行准确对接，多旋翼飞行器驼固定翼飞机降落。本发明的组合飞行器，其起降方式不依托于场地限制，可以实现固定翼飞机的垂直起降。

Description

一种组合飞行器及其起降方式

技术领域

一种组合飞行器及其起降方式，属于航空技术领域，尤其涉及一种组合飞行器及其起降方式。

背景技术

传统的航空飞行器可分为固定翼飞机、直升机和多旋翼飞行器。其中，固定翼飞机飞行速度快，机动性高，飞行半径大，安全性能系数高，但是由于自身的局限性，对起飞降落的条件要求苛刻，固定翼飞机的起飞降落必须要有足够长的跑道。直升机可以垂直起降，但是构造复杂，且对于直升机驾驶员的培养耗费较大，对驾驶员的驾驶技术要求高。多旋翼飞行器也可以做到垂直起降，且操作简单，可操作性强，能进入一些狭隘地域作业，但是，飞行半径小，续航能力低，多用于航拍、监控领域，适用范围小，更为严重的问题是，安全稳定性低，由于多旋翼飞行器是多轴多电机协同工作，只要其中一个电机发生故障，在空中势必造成不可挽救的事故。而固定翼飞机与多旋翼飞行器直接相结合，在空中飞行时多旋翼结构成为固定翼的累赘，甚至对固定翼飞机的性能产生影响。

发明内容

本发明方案是为了针对上述飞行器的不足，发明一种可以垂直起降的组合飞行器及其起降方式，建立空中跑道。

一种组合飞行器，包括固定翼飞机、连接台、多旋翼飞行器、电磁咬合柱、通信系统和雷达校标装置。通信系统包括多旋翼飞行器通信系统和固定翼飞机通信系统。连接台包括第一电池、第一控制器、控制开关和传感器；连接台用四根刚性支柱以一定倾斜角度固定在多旋翼飞行器上面，连接台高于旋翼，第一电池、传感器、第一控制器和控制开关置于连接台内；所述传感器连接电磁咬合柱，检测电磁咬合子柱与电磁咬合母柱是否咬合，并将其状态信息输出到第一控制器；第一控制器与控制开关相连；控制开关控制电磁咬合母柱的通断电；第一电池为第一控制器、控制开关和电磁咬合柱供电。电磁咬合子柱安装在固定翼飞机上并与第二控制器连接，第二电池为电磁咬合子柱供电。电磁咬合子柱和电磁咬合母柱均为电磁线圈结构，电磁咬合母柱与控制开关、传感器和第一电池相连接，当线圈通电，产生电磁场，电磁咬合子柱和电磁咬合母柱咬合，固定翼飞机与多旋翼飞行器连为一体；当线圈断电，电磁咬合子柱和电磁咬合母柱咬合分离，固定翼飞机与多旋翼飞行器脱离。所述多旋翼飞行器包括多旋翼飞行器通信系统、监测雷达、返航装置和轮滑式起落架；轮滑式起落架包括轮子和减震装置，四根轮滑式起落架固定在多旋翼飞行器机身的四条轴下，减少降落过程起缓冲作用。所述雷达校标装置包括监测雷达和发射雷达，发射雷达安装于固定翼飞机四根电磁咬合子柱对角线中点并与第二控制器连接，监测雷达置于连接台四根电磁咬合母柱对角线中点并与第一控制器连接；监测雷达用于监测发射雷达的信号，根据信号的强弱判断发射雷达的位置，通过第一控制器控制多旋翼飞行器使监测雷达向发射雷达逼近，直到两雷达位置竖直，进入电磁咬合范围。

所述的电磁咬合子柱可以伸缩，使用时可以伸出，当固定翼飞机脱离连接台后，电磁咬合子柱能收回。

所述的电磁咬合母柱置于连接台上，上端与连接台持平，下端凸出于连接台之下；电磁咬合母柱为凹槽结构，方便电磁咬合子柱与电磁咬合母柱之间的连接。

所述组合飞行器的起降方式是：起飞过程，当多旋翼飞行器停落在地面上时，固定翼飞机通过吊车或其他起重设备安放于多旋翼飞行器的连接台上，电磁咬合柱断电；起飞时，电磁咬合柱通电，电磁咬合柱咬合，多旋翼飞行器与固定翼飞机连接固定；启动多旋翼飞行器，将多旋翼飞行器垂直升空到一定高度后，启动固定翼飞机发动机，第一控制器控制多旋翼飞行器保持当前高度向前加速飞行，此过程中，电磁咬合柱始终通电；当固定翼飞机速度达到起飞速度后，第二控制器自动控制电磁咬合子柱断电，同时，第一控制器控制电磁咬合母柱断电；同时，第一控制器控制多旋翼飞行器降速，此时由于固定翼飞机达到起飞速度，而电磁咬合柱断电，固定翼飞机与多旋翼飞行器脱离，实现固定翼飞机的起飞；多旋翼飞行器与固定翼飞机脱离后，由控制器启动自动返航装置，多旋翼飞行器自动返回出地面。

当固定翼飞机需要降落时，第二控制器控制固定翼飞机通信系统发送降落请求信号，地面的多旋翼飞行器通信系统接收到降落请求信号，第一控制器根据降落请求信号内容控制多旋翼飞行器启动，多旋翼飞行器升空并向固定翼飞机靠近，进入对接范围，多旋翼飞行器与固定翼飞机速度保持一致且同向飞行，多旋翼飞行器根据监测雷达捕捉到的发射雷达的位置信息调整自身位置，从下方逐渐靠近固定翼飞机，进入电磁咬合柱磁场的咬合范围，第一控制器和第二控制器同时控制电磁咬合柱通电，电磁咬合柱咬合，第二控制器控制固定翼飞行器熄火，第一控制器控制多旋翼飞行器通过返航装置工作，控制多旋翼飞行器返回地面。

本发明的组合飞行器，其起降方式不依托于场地限制，可以实现固定翼飞机的垂直起降，性能安全可靠，同时智能化程度高，对驾驶员的操作要求不高。

附图说明

图1是连接台左视示意图；图2是组合飞行器整体俯视示意图；图3是组合飞行器整体左视示意图；图4是连接台俯视示意图；图5是轮滑式起落架示意图；图6是组合飞行器整体正视示意图；图7是电磁咬合母柱结构示意图。

图中，11-控制开关，12-第一电池，13-监测雷达，14-第一控制器，15-电磁咬合柱，16-电磁咬合母柱，17-连接台，18-刚性连接体，19-传感器，21-电磁咬合子柱，31-第二控制器，34-第二电池，35-多旋翼飞行器，37-返航装置，38-固定翼飞机通信系统，39-多旋翼飞行器通信系统，36-固定翼飞机，33-发射雷达，5-轮滑式起落架，51-轮子，52-弹簧，53-保护体。

具体实施方式

现结合附图对本发明加以具体说明，一种组合飞行器，包括固定翼飞机36、控制器31、连接台17、电磁咬合柱15和多旋翼飞行器35。

连接台17包括第一电池12、第一控制器14、控制开关11、电磁母柱16、监测雷达13、传感器19和刚性支柱18；连接台17用四根刚性支柱18以一定角度固定在多旋翼飞行器35上面，使连接台17高于旋翼；第一电池12、传感器19、第一控制器14、控制开关11和监测雷达13置于连接台17内，传感器19置于电磁咬合母柱16凹槽底部，检测电磁咬合子柱21与电磁咬合母柱16之间是否咬合，并将咬合状态输出到第一控制器14，第一控制器14连接控制开关11，控制开关11控制电磁咬合母柱16的通断电；第一电池12为第一控制器14、控制开关11监测雷达13和电磁咬合母柱16供电。

电磁咬合柱15由电磁咬合子柱21和电磁咬合母柱16组成；电磁咬合子柱21置于在固定翼飞机36上，连接第二控制器31；电磁咬合子柱15可以伸缩，一端固定在机身内，使用时将另一端伸出，当固定翼飞机36脱离连接台17后，电磁咬合子柱21能收回；电磁咬合母柱16置于连接台17，上端与连接台17持平，下端凸出于连接台17下方，电磁咬合母柱16为凹槽结构，方便电磁咬合子柱21与电磁咬合母柱16之间的连接；电磁咬合子柱21和电磁咬合母柱16均为电磁线圈结构，电磁咬合母柱16连接控制开关11、传感器19和第一电池12；当第一控制器14控制电磁咬合母柱16线圈通电，第二控制器31控制电磁咬合子柱线圈通电，两者线圈产生电磁场，电磁咬合子柱21和电磁母柱16咬合，固定翼飞机36与多旋翼飞行器35连为一体；当线圈断电，电磁咬合子柱21与电磁咬合母柱16分离，固定翼飞机36与多旋翼飞行器35脱离。

多旋翼飞行器35由返航装置37、监测雷达13、多旋翼飞行器通信系统39和轮滑式起落架5组成；轮滑式起落5架包括轮子51和减震弹簧52，四根轮滑式起落架5固定在多旋翼飞行器35机身的四条轴下，减少降落过程起缓冲作用；返航装置37置于多旋翼飞行器35内部。

所述雷达校标装置包括监测雷达13和发射雷达33，发射雷达33安装于固定翼飞机36四根电磁咬合子柱21对角线中点并与第二控制器31连接，监测雷达13置于连接台四根电磁咬合母柱16对角线中点并与第一控制器14连接；监测雷达13用于监测发射雷达33的信号，根据信号的强弱判断位置，通过第一控制器14控制多旋翼飞行器35使监测雷达13向发射雷达33逼近，直到两雷达位置竖直，进入电磁咬合范围。

多旋翼飞行器通信系统39与固定翼飞机通信系统38用于多旋翼飞行器35与固定翼飞机36之间的通信桥梁。

第二电池34为发射雷达33、第二控制器31和固定翼固定翼飞机通信系统38供电。

该组合飞行器是这样起飞的：当多旋翼飞行器35停落在平地上时，固定翼飞机36通过吊车或者起重设备安放于多旋翼飞行器35的连接台17上，电磁咬合柱15处于断电状态；起飞时，电磁咬合柱15通电，电磁咬合柱15在电磁场的作用下咬合，第一控制器14控制启动多旋翼飞行器35，将多旋翼飞行器35垂直升空到一定高度后，启动固定翼飞机36发动机，第一控制器14自主控制多旋翼飞行器35托载着固定翼飞机36保持当前高度向前加速飞行，此过程中，电磁咬合柱15始终通电处于咬合状态；当固定翼飞机36飞行速度达到起飞速度后，第一控制器14自动控制电磁咬合母柱16断电，第二控制器31控制电磁咬合子柱21断电，同时，第一控制器14控制多旋翼飞行器35降速并下降一定高度，此时由于固定翼飞机36达到起飞速度，而电磁咬合柱15断电，固定翼飞机36与多旋翼飞行器35脱离，实现固定翼飞机36的起飞；多旋翼飞行器35与固定翼飞机36脱离后，由第一控制器14启动自动返航装置37，多旋翼飞行器自动返回出发地点。

当固定翼飞机36需要降落时，第二控制器31控制固定翼飞机通信系统38发送降落请求信号，地面的多旋翼飞行器通信系统39接收到降落请求信号反馈给第一控制器14，第一控制器14根据降落请求信号内容启动多旋翼飞行器35，多旋翼飞行器35升空并向固定翼飞机36靠近；监测雷达13扫描捕捉发射雷达33的位置信息反馈给第一控制器14，第一控制器14根据反馈信息通过反馈系统调整多旋翼飞行器35的位置，从下往上接近固定翼飞机36；此调整过程中，多旋翼飞行器35始终与固定翼飞机36速度保持一致且同向飞行；直至监测雷达13与发射雷达33处于同一竖直线后，第一控制器14控制多旋翼飞行器35逐渐从下方逼近固定翼飞机36，进入电磁咬合柱磁场15的安全电磁咬合范围，发射雷达33与监测雷达13关闭的同时，第一控制器14和第二控制器33同时控制电磁咬母柱16、电磁咬合子柱21通电，电磁咬合柱15咬合，第二控制器33控制固定翼飞机36熄火，第一控制器14根据返航装置37工作，控制多旋翼飞行器35返回地面。

本发明的组合飞行器，其起降方式不依托于场地限制，可以实现固定翼飞机36的垂直起降。

Claims (9)

1.一种组合飞行器，其特征在于：包括固定翼飞机（36）、连接台（17）、多旋翼飞行器（35）、电磁咬合柱（15）、通信系统和雷达校标装置；雷达校标装置还包括监测雷达（13）和发射雷达（33）；电磁咬合柱还包括电磁咬合子柱（21）和电磁咬合母柱（16）；通信系统还包括固定翼飞机通信系统（38）和多旋翼飞行器通信系统（39）；连接台（17）包括第一电池（12）、第一控制器（14）、控制开关（11）和传感器（19）；连接台（17）用四根刚性支柱（18）以一定攻角固定在多旋翼飞行器（35）上面；第一电池（12）、传感器（19）、第一控制器（14）和控制开关（11）置于连接台（17）内，传感器（19）连接电磁咬合柱（15）；第一控制器（14）与控制开关（11）相连，控制开关（11）控制电磁咬合柱（15）的通断电；电磁咬合柱（15）有电磁咬合子柱（21）和电磁咬合母柱（16）组成；电磁咬合子柱（21）结构在固定翼飞机（36）上，连接第二控制器（31）；电磁咬合母柱（16）在连接台（17）上 ；雷达校标装置包括监测雷达（13）和发射雷达（33），发射雷达（33）与第二控制器（31）相连；监测雷达（13）与第一控制器（14）相连。

2.根据权利要求1所述的一种组合飞行器，其特征在于：电磁咬合子柱（21）能伸缩。

3.根据权利要求1或2所述的一种组合飞行器，其特征在于：监测雷达（13）置于连接台四根电磁咬合母柱（16）对角线中点；发射雷达（33）安装于固定翼飞机（36）四根电磁咬合子柱（21）对角线中点。

4.根据权利要求1或2所述的一种组合飞行器，其特征在于：多旋翼飞行器（35 ）起落架为轮滑式起落架（5），采用弹簧减震结构。

5.根据权利要求1或2所述的一种组合飞行器，其特征在于：电磁咬合母柱（16）上端与连接台（17）水平，下端凸出于连接台（17）下表面。

6.根据权利要求1或2所述的一种组合飞行器，其特征在于：固定翼飞机（36）为有人驾驶或无人驾驶。

7.根据权利要求1或2所述的一种组合飞行器，其特征在于：电磁咬合子柱（21）和电磁咬合母柱（16）均为电磁线圈结构，电磁咬合母柱（16）连接控制开关（11）、传感器（19）和第一电池（12）。

8.根据权利要求1至7所述的任一一种组合飞行器的起飞方式，其特征在于：先将固定翼飞机（36）安放于多旋翼飞行器（35）的连接台（17）上，电磁咬合柱（15）通电，电磁咬合柱（15）在电磁场的作用下咬合，第一控制器（14）控制启动多旋翼飞行器（35），将多旋翼飞行器（35）垂直升空到一定高度后，启动固定翼飞机（36）发动机，第一控制器（14）自主控制多旋翼飞行器（35）托载着固定翼飞机（36）保持当前高度向前加速飞行；当固定翼飞机（36）飞行速度达到起飞速度后，第一控制器（14）自动控制电磁咬合母柱（16）断电，第二控制器（31）控制电磁咬合子柱（21）断电，同时，第一控制器（14）控制多旋翼飞行器（35）降速并下降一定高度，此时由于固定翼飞机（36）达到起飞速度，而电磁咬合柱（15）断电，固定翼飞机（36）与多旋翼飞行器（35）脱离，实现固定翼飞机（36）的起飞；多旋翼飞行器（35）与固定翼飞机（36）脱离后，由第一控制器（14）启动自动返航装置（37），多旋翼飞行器（35）自动返回出发地点。

9.根据权利要求1至7所述的任一一种组合飞行器的降落方式，其特征在于：第二控制器（31）控制固定翼飞机通信系统（38）发送降落请求信号，地面的多旋翼飞行器通信系统（39）接收到降落请求信号反馈给第一控制器（14），第一控制器（14）根据降落请求信号内容启动多旋翼飞行器（35），多旋翼飞行器（35）升空并向固定翼飞机（36）靠近；监测雷达（13）扫描捕捉发射雷达（33）的位置信息反馈给第一控制器（14），第一控制器（14）根据反馈信息通过反馈系统调整多旋翼飞行器（35）的位置，从下往上接近固定翼飞机（36）；多旋翼飞行器（35）与固定翼飞机（36）速度保持一致且同向飞行；直至监测雷达（13）与发射雷达（33）处于同一竖直线后，第一控制器（14）控制多旋翼飞行器（35）逐渐从下方逼近固定翼飞机（36），进入电磁咬合柱（15）磁场 的安全电磁咬合范围，发射雷达（33）与监测雷达（13）关闭的同时，第一控制器（14）和第二控制器（31 ）同时控制电磁咬母柱（16）、电磁咬合子柱（21）通电，电磁咬合柱（15）咬合，第二控制器（31 ）控制固定翼飞机（36）熄火，第一控制器（14）根据返航装置（37）工作，控制多旋翼飞行器（35）返回地面。