CN106915441A - 一种组合式飞行器起降装置及方式 - Google Patents

Abstract

一种组合式飞行器起降装置及方式，属航空技术领域。一种组合式飞行器起降装置及方式，包括固定翼飞机、多旋翼飞机和主控中心。固定翼飞机与多旋翼飞行器均安装有通信模块和GPS定位系统。主控中心分别与固定翼飞机和多旋翼飞行器采用无线连接，固定翼飞机与多旋翼飞行器采用无线连接；固定翼飞机的机身底部安装有前活动转板和后活动转板，前活动转板上和后活动转板上分别设有前通孔和后通孔；多旋翼飞行器的机体内安装有对接板，对接板设有紧锁装置、前凹槽和后凹槽，通过这些装置使固定翼飞机与多旋翼飞行器进行紧锁或分离。本发明组合式飞行器起降装置及方式，操作方便，起降效率高，节约了场地资源和支出成本，更有利于固定翼飞机的普及。

Description

一种组合式飞行器起降装置及方式

技术领域

一种组合式飞行器起降装置及方式，属航空技术领域，尤其涉及飞行器起降装置及方式。

背景技术

传统的固定翼飞机起飞和降落都需要较长的地面跑道，并且所需的起降场地面积大，建造跑道支出成本高，造成场地资源的浪费，但是固定翼飞机的耗能较小，续航能力强，安全性好；而多旋翼飞行器的耗能较大，续航时间比较短，安全性差，但是多旋翼飞行器能够垂直起降，所需的起降场地面积小。目前，有很多将固定翼飞机与多旋翼飞行器结合起来发明一些能垂直起降的固定翼飞机，虽然解决了固定翼飞机起降存在的问题，但是这些能垂直起降的固定翼飞机的效率性、稳定性和安全性低。

发明内容

本发明的目的是克服固定翼飞机和多旋翼飞行器的上述不足，利用固定翼飞机和多旋翼飞行器的各自优点，发明一种通过固定翼飞机和多旋翼飞行器对接的起降装置及方式。

一种组合式飞行器起降装置，包括固定翼飞机、多旋翼飞行器和主控中心；固定翼飞机与多旋翼飞行器均安装有通信模块和GPS定位系统；主控中心与固定翼飞机和多旋翼飞行器采用无线连接，固定翼飞机与多旋翼飞行器之间采用无线连接。所述固定翼飞机包括机身、主翼、尾翼、起落架和发动机；起落架用于固定翼飞机出现紧急情况时降落使用；机身底部安装有激光测距传感器、前活动转板和后活动转板；所述前活动转板和后活动转板的结构相同，前活动转板上和后活动转板上分别设有前通孔和后通孔，前通孔和后通孔的结构相同；激光测距传感器分别安装在前活动转板和后活动转板的底部，激光测距传感器用于精确定位。所述多旋翼飞行器包括机体、机臂、支撑装置、螺旋桨和电动机；所述机体的上表面为倾斜表面，倾斜的角度为3°～10°，机体前端高于机体尾端；所述机体内还安装有对接板，对接板是固定翼飞机与多旋翼飞行器对接的平台，对接板的上表面与机体的上表面处于同一平面，对接板与机体之间采用伸缩杆连接；所述对接板内安装有紧锁装置，对接板上设有前凹槽和后凹槽，所述前凹槽和后凹槽的结构相同，前凹槽和后凹槽的内平面均装有激光测距传感器；所述紧锁装置包括控制器、步进电机、旋转轴、永磁铁、前活动横杆和后活动横杆；所述前活动横杆和后活动横杆的结构相同，所述控制器、步进电机和旋转轴置于对接板中心，控制器与前凹槽和后凹槽内平面的激光测距传感器相连接，控制器与步进电机连接，控制器能控制步进电机旋转指定的角度，旋转轴与步进电机相连接，步进电机安装在旋转轴下，前活动横杆和后活动横杆分别安装在旋转轴的前端和后端；旋转轴上安装有永磁铁，同时前活动横杆的后端和后活动横杆的前端均设有永磁铁，当旋转轴的永磁铁与前活动横杆和后活动横杆的永磁铁处于相互吸引状态时，前活动横杆的永磁铁的N极与旋转轴的永磁铁的S极相互吸引，后活动横杆的永磁铁的S极与旋转轴的永磁铁的N极相互吸引，当控制器控制步进电机旋转180°时，旋转轴的永磁铁与前活动横杆和后活动横杆的永磁铁处于相互排斥状态。所述对接板的位置高于螺旋桨的位置，前活动转板的厚度小于前凹槽的宽度，后活动转板的厚度小于后凹槽的宽度，前活动转板和后活动转板分别与前凹槽和后凹槽相对接，所述前活动横杆的直径小于前通孔的直径，后活动横杆的直径小于后通孔的直径；当前活动转板和后活动转板分别与前凹槽和后凹槽完全对接时，前活动横杆和前通孔所处的位置水平同心，后活动横杆和后通孔所处的位置水平同心。

所述所述前活动转板和后活动转板能转动收回固定翼飞机的机身内。

所述伸缩杆上装有弹簧，能减弱固定翼飞机与多旋翼飞行器对接时产生的反冲力。

所述多旋翼飞行器还包括支撑装置，支撑装置包括弹簧减震器和万向轮，弹簧减震器用于减弱多旋翼飞行器降落时产生的反冲力，万向轮方便多旋翼飞行器在地面上的移动。

本发明组合式飞行器起降装置还包括能源补给系统，所述能源补给系统能为多旋翼飞行器或固定翼飞机供电或供油。

本发明组合式飞行器的起飞方式，是通过起降装置来实现的：起飞时，前活动转板和后活动转板分别与前凹槽和后凹槽完全对接，紧锁装置中旋转轴上的永磁铁的N极与前活动横杆的永磁铁的N极相互排斥，以及旋转轴上的永磁铁的S极与后活动横杆的永磁铁的S极相互排斥，使前活动横杆插进前活动转板上的前通孔，后活动横杆插进后活动转板上的后通孔，从而固定翼飞机紧锁在多旋翼飞行器的对接板上；然后多旋翼飞行器启动电动机，多旋翼飞行器将紧锁在对接板上的固定翼飞机垂直托起在空中一定高度；固定翼飞机启动发动机，多旋翼飞行器托着固定翼飞机加速向前飞行，由于多旋翼飞行器前进飞行会向前倾斜，所以将机体的上表面设为倾斜表面，倾斜的角度设为3°～10°，使固定翼飞机还有一定仰角，更有利于固定翼飞机的起飞；当速度达到固定翼飞机起飞的速度后，并将起飞信号传给多旋翼飞行器，多旋翼飞行器通过控制器控制步进电机带动旋转轴旋转180°，旋转轴上的永磁铁的S极与前活动横杆的永磁铁的N极相互吸引，以及旋转轴上的永磁铁的N极与后活动横杆的永磁铁的S极相互吸引，使前活动横杆和后活动横杆分别脱离前通孔和后通孔，从而固定翼飞机脱离了多旋翼飞行器，然后多旋翼飞行器返航。

组合式飞行器的降落方式，是通过起降装置来实现的：当固定翼飞机需要降落时，固定翼飞机通过通信模块将降落信号传至主控中心，然后主控中心发出指令让多旋翼飞行器空中对接固定翼飞机。当多旋翼飞行器通过GPS定位系统探测到固定翼飞机时，多旋翼飞行器对固定翼飞机进行定位跟踪和测量速度，使多旋翼飞行器慢慢地靠近固定翼飞机的正下方，多旋翼飞行器与固定翼飞机以相同的速度同向水平飞行，然后对接板与机体之间的伸缩杆将对接板升起，同时对接板上前凹槽和后凹槽内平面的激光测距传感器启动，分别与前活动转板和后活动转板底部的激光测距传感器进行精准定位，使前活动转板与前凹槽完全对接，后活动转板与后凹槽完全对接；控制器控制步进电机旋转180°，旋转轴上的永磁铁的N极与前活动横杆的永磁铁的N极相互排斥，以及旋转轴上的永磁铁的S极与后活动横杆的永磁铁的S极相互排斥，使前活动横杠插进前活动转板上的前通孔，后活动横杠插进后活动转板上的后通孔，从而将固定翼飞机与多旋翼飞行器紧锁起来，然后固定翼飞机熄火，多旋翼飞行器托载固定翼飞机降落。

本发明组合式飞行器起降装置及方式，操作方便，起降效率高，利用多旋翼飞行器为固定翼飞机制造空中跑道，节约了场地资源和支出成本，更有利于固定翼飞机的普及。

附图说明

图1是本发明一种组合式飞行器起降装置及方式的结构示意图；图2是本发明一种组合式飞行器起降装置及方式的信号连接示意图；图3是本发明一种组合式飞行器起降装置及方式的左视示意图；图4是对接板的剖视示意图；图5是旋转轴和插板的局部剖视示意图；图6是紧锁装置锁紧的正视示意图；图7是固定翼飞机机身底部的平面图；图8是支撑装置的剖视示意图。

图中，1-固定翼飞机，11-机身，12-主翼，13-尾翼，14-起落架，15-发动机，16-激光测距传感器，17-前活动转板，171-前通孔，18-后活动转板，181-后通孔；2-多旋翼飞行器，21-机体，22-机臂，23-支撑装置，231-弹簧减震器，232-万向轮，24-螺旋桨，25-电动机，26-对接板，261-前凹槽，262-后凹槽，27-伸缩杆，271-弹簧，28-紧锁装置，281-控制器，282-步进电机，283-旋转轴，284-永磁铁，285-前活动横杆，286-后活动横杆；3-主控中心；4-通信模块；5-GPS定位系统。

具体实施方式

现结合图对本发明加以具体说明：一种组合式飞行器起降装置，包括固定翼飞机1、多旋翼飞机2和主控中心3。固定翼飞机1与多旋翼飞行器2均安装有通信模块4和GPS定位系统5；主控中心3分别与固定翼飞机1和多旋翼飞行器2采用无线连接，固定翼飞机1与多旋翼飞行器2采用无线连接。固定翼飞机1包括机身11、主翼12、尾翼13、起落架14和发动机15；起落架14能收回机身11内，用于固定翼飞机1出现紧急情况时降落使用。机身11底部安装有激光测距传感器16、前活动转板17和后活动转板18；所述前活动转板17和后活动转板18的结构相同，激光测距传感器16分别安装在前活动转板17和后活动转板18的底部，前活动转板17上和后活动转板18上分别设有前通孔171和后通孔181，前通孔171和后通孔181的结构相同；所述激光测距传感器16用于精确定位，所述前活动转板17和后活动转板18能转动收回固定翼飞机1的机身11内。多旋翼飞行器2包括机体21、机臂22、支撑装置23、螺旋桨24和电动机25。机体21的上表面为倾斜表面，倾斜的角度为3°～10°，使得机体21前端高于机体21尾端；所述机体21内还安装有对接板26，对接板26是固定翼飞机1与多旋翼飞行器2对接的平台，对接板26的上表面与机体21的上表面处于同一平面，对接板26与机体21之间采用伸缩杆27连接，伸缩杆27上装有弹簧271，减弱固定翼飞机1与多旋翼飞行器2对接时产生的反冲力，所述对接板26内安装有紧锁装置28，对接板26上设有前凹槽261和后凹槽262，所述前凹槽261和后凹槽262的结构相同，前凹槽261和后凹槽262的内平面均装有激光测距传感器16；所述支撑装置23包括弹簧减震器231和万向轮232，弹簧减震器231用于减弱多旋翼飞行器2降落时产生的反冲力，万向轮232方便多旋翼飞行器2在地面上的移动。紧锁装置28包括控制器281、步进电机282、旋转轴283、永磁铁284、前活动横杆285和后活动横杆286；所述前活动横杆285和后活动横杆286的结构相同，所述控制器281、步进电机282和旋转轴283置于对接板26中心，控制器281与前凹槽261和后凹槽262内平面的激光测距传感器16相互连接，控制器281与步进电机282连接，控制器281能控制步进电机282旋转指定的角度，旋转轴283与步进电机282相连接，步进电机282安装在旋转轴283下，前活动横杆285和后活动横杆286分别安装在旋转轴283的前端和后端；旋转轴283上安装有永磁铁284，同时前活动横杆285的后端和后活动横杆286的前端均设有永磁铁284，当旋转轴283的永磁铁284与前活动横杆285和后活动横杆286的永磁铁284处于相互吸引状态时，前活动横杆285的永磁铁284的N极与旋转轴283的永磁铁284的S极相互吸引，后活动横杆286的永磁铁284的S极与旋转轴283的永磁铁284的N极相互吸引，当控制器281控制步进电机282旋转180°时，旋转轴283的永磁铁284与前活动横杆285和后活动横杆286的永磁铁284处于相互排斥状态。对接板26的位置高于螺旋桨24的位置，前活动转板17的厚度小于前凹槽261的宽度，后活动转板18的厚度小于后凹槽262的宽度，前活动转板17和后活动转板18分别与前凹槽261和后凹槽262相对接，所述前活动横杆285的直径小于前通孔171的直径，后活动横杆286的直径小于后通孔181的直径；当前活动转板17和后活动转板18分别与前凹槽261和后凹槽262完全对接时，前活动横杆285和前通孔171所处的位置水平同心，后活动横杆286和后通孔181所处的位置水平同心。组合式飞行器起降装置还包括能源补给系统，能为多旋翼飞行器2和固定翼飞机1供电或供油。

本发明组合式飞行器的起飞方式，是通过起降装置来实现的：起飞时，前活动转板17和后活动转板18分别与前凹槽261和后凹槽262完全对接，紧锁装置28中旋转轴283上的永磁铁284的N极与前活动横杆285的永磁铁284的N极相互排斥，以及旋转轴283上的永磁铁284的S极与后活动横杆286的永磁铁284的S极相互排斥，使前活动横杆285插进前活动转板17上的前通孔171，后活动横杆286插进后活动转板18上的后通孔181，从而固定翼飞机1紧锁在多旋翼飞行器2的对接板26上；然后多旋翼飞行器2启动电动机25，多旋翼飞行器2将紧锁在对接板26上的固定翼飞机1垂直托起在空中一定高度；固定翼飞机1启动发动机15，多旋翼飞行器2托着固定翼飞机1加速向前飞行，由于多旋翼飞行器2前进飞行会向前倾斜，所以将机体21的上表面设为倾斜表面，倾斜的角度设为3°～10°，使固定翼飞机1还有一定仰角，更有利于固定翼飞机1的起飞；当多旋翼飞行器2达到固定翼飞机1起飞的速度后，并将起飞信号传给多旋翼飞行器2，多旋翼飞行器2通过控制器281控制步进电机282带动旋转轴283旋转180°，旋转轴283上的永磁铁284的S极与前活动横杆285的永磁铁284的N极相互吸引，以及旋转轴283上的永磁铁284的N极与后活动横杆286的永磁铁284的S极相互吸引，使前活动横杆285和后活动横杆286分别脱离前通孔171和后通孔181，从而固定翼飞机1脱离了多旋翼飞行器2，然后多旋翼飞行器2自动返航。

本发明组合式飞行器的降落方式，是通过起降装置来实现的：当固定翼飞机1需要降落时，固定翼飞机1通过通信模块4将降落信号传至主控中心3，然后主控中心3发出指令让多旋翼飞行器2空中对接固定翼飞机1。当多旋翼飞行器2通过GPS定位系统5探测到固定翼飞机1时，多旋翼飞行器2对固定翼飞机1进行定位跟踪和测量速度，使多旋翼飞行器2慢慢地靠近固定翼飞机1的正下方，多旋翼飞行器2与固定翼飞机1以相同的速度同向水平飞行，然后对接板26与机体21之间的伸缩杆27将对接板26升起，同时对接板26上前凹槽261和后凹槽262内平面的激光测距传感器16启动，分别与前活动转板17和后活动转板18底部的激光测距传感器16进行精准定位，使前活动转板17与前凹槽261完全对接，后活动转板18与后凹槽262完全对接；控制器281控制步进电机282旋转180°，旋转轴283上的永磁铁284的N极与前活动横杆285的永磁铁284的N极相互排斥，以及旋转轴283上的永磁铁284的S极与后活动横杆286的永磁铁284的S极相互排斥，使前活动横杠285插进前活动转板17上的前通孔171，后活动横杠286插进后活动转板18上的后通孔181，从而将固定翼飞机1与多旋翼飞行器2紧锁起来，然后固定翼飞机1熄火，多旋翼飞行器2通过GPS定位系统5返航落地。

当固定翼飞机1需要加油或者供电时，固定翼飞机1通过与多旋翼飞行器2对接后，多旋翼飞行器2对固定翼飞机1进行加油和供电。

Claims (8)

1.一种组合式飞行器起降装置，其特征在于：包括固定翼飞机（1）、多旋翼飞机（2）和主控中心（3）；固定翼飞机（1）与多旋翼飞行器（2）均安装有通信模块（4）和GPS定位系统（5）；主控中心（3）分别与固定翼飞机（1）和多旋翼飞行器（2）之间采用无线连接，固定翼飞机（1）与多旋翼飞行器（2）采用无线连接；所述固定翼飞机（1）包括机身（11）、主翼（12）、尾翼（13）、起落架（14）和发动机（15）；所述机身（11）底部安装有激光测距传感器（16）、前活动转板（17）和后活动转板（18），激光测距传感器（16）分别安装在前活动转板（17）和后活动转板（18）的底部，前活动转板（17）上和后活动转板（18）上分别设有前通孔（171）和后通孔（181）；所述多旋翼飞行器（2）包括机体（21）、机臂（22）、支撑装置（23）、螺旋桨（24）和电动机（25）；机体（21）的上表面为倾斜表面，机体（21）内还安装有对接板（26），对接板（26）是固定翼飞机（1）与多旋翼飞行器（2）对接的平台，对接板（26）的上表面与机体（21）的上表面处于同一平面，对接板（26）与机体（21）之间采用伸缩杆（27）连接，伸缩杆（27）上装有弹簧（271），所述对接板（26）内安装有紧锁装置（28），对接板（26）上设有前凹槽（261）和后凹槽（262）；所述紧锁装置（28）包括控制器（281）、步进电机（282）、旋转轴（283）、永磁铁（284）、前活动横杆（285）和后活动横杆（286），所述控制器（281）、步进电机（282）和旋转轴（283）置于对接板（26）中心，控制器（281）与前凹槽（261）和后凹槽（262）内平面的激光测距传感器（16）相互连接，控制器（281）与步进电机（282）连接，控制器（281）能控制步进电机（282）旋转指定的角度，旋转轴（283）与步进电机（282）相连接，步进电机（282）安装在旋转轴（283）下，前活动横杆（285）和后活动横杆（286）分别安装在旋转轴（283）的前端和后端；旋转轴（283）上安装有永磁铁（284），同时前活动横杆（285）的后端和后活动横杆（286）的前端均设有永磁铁（284）。

2.根据权利要求1所述的一种组合式飞行器起降装置，其特征在于：所述前活动转板（17）和后活动转板（18）的结构相同，前通孔（171）和后通孔（181）的结构相同，前活动横杆（285）和后活动横杆（286）的结构相同，前凹槽（261）和后凹槽（262）的结构相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种组合式飞行器起降装置，其特征在于：前活动转板（17）的厚度小于前凹槽（261）的宽度，后活动转板（18）的厚度小于后凹槽（262）的宽度，前活动转板（17）和后活动转板（18）分别与前凹槽（261）和后凹槽（262）相对接，所述前活动横杆（285）的直径小于前通孔（171）的直径，后活动横杆（286）的直径小于后通孔（181）的直径；当前活动转板（17）和后活动转板（18）分别与前凹槽（261）和后凹槽（262）完全对接时，前活动横杆（285）和前通孔（171）所处的位置水平同心，后活动横杆（286）和后通孔（181）所处的位置水平同心。

4.根据权利要求1或2所述的一种组合式飞行器起降装置，其特征在于：所述机体（21）的倾斜角度为3°～10°，机体（21）前端高于机体（21）尾端；所述对接板（26）的位置高于螺旋桨（24）的位置；所述支撑装置（23）包括弹簧减震器（231）和万向轮（232）。

5.根据权利要求1或2所述的一种组合式飞行器起降装置，其特征在于：控制器（281）能控制步进电机（282）旋转180°。

6.根据权利要求1或2所述的一种组合式飞行器起降装置，其特征在于：还包括地面供电系统及供油系统。

7.一种组合式飞行器的起飞方式，其特征在于：起飞时，前活动转板（17）和后活动转板（18）分别与前凹槽（261）和后凹槽（262）完全对接，紧锁装置（28）中旋转轴（283）上的永磁铁（284）的N极与前活动横杆（285）的永磁铁（284）的N极相互排斥，以及旋转轴（283）上的永磁铁（284）的S极与后活动横杆（286）的永磁铁（284）的S极相互排斥，使前活动横杆（285）插进前活动转板（17）上的前通孔（171），后活动横杆（286）插进后活动转板（18）上的后通孔（181），从而固定翼飞机（1）紧锁在多旋翼飞行器（2）的对接板（26）上；然后多旋翼飞行器（2）启动电动机（25），多旋翼飞行器（2）将紧锁在对接板（26）上的固定翼飞机（1）垂直托起在空中一定高度；固定翼飞机（1）启动发动机（15），多旋翼飞行器（2）托着固定翼飞机（1）加速向前飞行；当多旋翼飞行器（2）达到固定翼飞机（1）起飞的速度后，并将信号传给多旋翼飞行器（2），多旋翼飞行器（2）通过控制器（281）控制步进电机（282）带动旋转轴（283）旋转180°，旋转轴（283）上的永磁铁（284）的S极与前活动横杆（285）的永磁铁（284）的N极相互吸引，以及旋转轴（283）上的永磁铁（284）的N极与后活动横杆（286）的永磁铁（284）的S极相互吸引，使前活动横杆（285）和后活动横杆（286）分别脱离前通孔（171）和后通孔（181），从而固定翼飞机（1）脱离了多旋翼飞行器（2）向前飞去，然后多旋翼飞行器（2）返航。

8.一种组合式飞行器的降落方式，其特征在于：当固定翼飞机（1）需要降落时，固定翼飞机（1）通过通信模块（4）将降落信号传至主控中心（3），然后主控中心（3）发出指令让多旋翼飞行器（2）空中对接固定翼飞机（1）；当多旋翼飞行器（2）通过GPS定位系统（5）探测到固定翼飞机（1）时，多旋翼飞行器（2）对固定翼飞机（1）进行定位跟踪和测量速度，使多旋翼飞行器（2）慢慢地靠近固定翼飞机（1）的正下方，多旋翼飞行器（2）与固定翼飞机（1）以相同的速度同向飞行，然后对接板（26）与机体（21）之间的伸缩杆（27）将对接板（26）升起，同时对接板（26上前凹槽（261和后凹槽（262内平面的激光测距传感器（16启动，分别与前活动转板（17）和后活动转板（18）底部的激光测距传感器（16）进行精准定位，使前活动转板（17）与前凹槽（261）完全对接，后活动转板（18）与后凹槽（262）完全对接；控制器（281）控制步进电机（282）旋转180°，旋转轴（283）上的永磁铁（284）的N极与前活动横杆（285）的永磁铁（284）的N极相互排斥，以及旋转轴（283）上的永磁铁（284）的S极与后活动横杆（286）的永磁铁（284）的S极相互排斥，使前活动横杠（285）插进前活动转板（17）上的前通孔（171），后活动横杠（286）插进后活动转板（18）上的后通孔（181），从而将固定翼飞机（1）与多旋翼飞行器（2）紧锁起来，然后固定翼飞机（1）熄火，多旋翼飞行器（2）通过GPS定位系统（5）返航至地面。