CN106915451B

CN106915451B - 一种组合式飞机及其起降方式

Info

Publication number: CN106915451B
Application number: CN201710139373.0A
Authority: CN
Inventors: 王志成; 黄华辉; 李玉龙; 罗哲远; 谭俭辉
Original assignee: Haimen Huanghai Pioneer Park Services Co ltd
Current assignee: HAIMEN HUANGHAI PIONEER PARK SERVICES Co.,Ltd.
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2037-03-10
Also published as: CN106915451A

Abstract

一种组合式飞机及其起降方式，属于航空技术领域，尤其涉及组合式飞机及其起降方式。组合式飞机包括固定翼飞机和多旋翼飞行器；固定翼飞机包括机身、GPS导航装置、惯性传感器、红外发光器、通信模块和强力电磁吸盘；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、上平衡轴、下平衡轴、多旋翼GPS导航装置、陀螺仪、多旋翼通信模块、连接杆和连接杆垂直装置；连接杆包括多旋翼强力电磁吸盘；多旋翼飞行器托载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，托载固定翼飞机的降落。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，为固定翼飞机的起降方式提供新方案。

Description

一种组合式飞机及其起降方式

技术领域

一种组合式飞机及其起降方式，属于航空技术领域，具体涉及组合式飞机及其起降方式。

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，利用多旋翼飞行器与固定翼飞机组合，为组合式飞机的起降提供一种新方式。

一种组合式飞机，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、GPS导航装置、惯性传感器、红外发光器、通信模块和强力电磁吸盘；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强力电磁吸盘旁边，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；所述强力电磁吸盘位于经过固定翼飞机重心铅垂线的机身腹部，采用电磁原理，用于与多旋翼强力电磁吸盘对接。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、上平衡轴、下平衡轴、多旋翼GPS导航装置、陀螺仪、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、陀螺仪、上平衡轴、下平衡轴、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上半部分，红外热像仪到连接杆的水平距离等于红外发光器到强力电磁吸盘的水平距离，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导航装置是多旋翼飞行器的定位系统；所述陀螺仪位于连接杆上，能把多旋翼飞行器的倾斜度信息反馈给飞行控制计算机，飞行控制计算机调节上平衡轴和下平衡轴使连接杆始终是竖直状态；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；所述连接杆包括多旋翼强力电磁吸盘，多旋翼强力电磁吸盘位于连接杆的上端，采用电磁原理，用于与强力电磁吸盘对接；所述连接杆垂直装置能让连接杆始终保持与地面垂直，位于连接杆的下端的两侧，与上平衡轴、下平衡轴和多旋翼飞行器连接；当飞行控制计算机通过陀螺仪检测到连接杆向右偏移时，控制上平衡轴往下推，下平衡轴往上推，当飞行控制计算机检测到连接杆向左偏移时，控制上平衡轴往上推，下平衡轴往推，连接杆垂直装置能转摆角度不超过10°，使连接杆始终是竖直状态。

所述强力电磁吸盘的表面为长方形。

所述多旋翼强力电磁吸盘的表面为长方形。

一种组合式飞机的起降方式：当固定翼飞机需要起飞时，将固定翼飞机吊到多旋翼飞行器的上方，然后使多旋翼强力电磁吸盘和强力电磁吸盘对准，慢慢下降使强力电磁吸盘和多旋翼强力电磁吸盘对接在一起之后给强力电磁吸盘和多旋翼强力电磁吸盘通电，多旋翼飞行器带着固定翼飞机起飞，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，当固定翼飞机的速度达到起飞速度后，强力电磁吸盘和多旋翼强力电磁吸盘断电分开，多旋翼飞行器向上飞，固定翼飞机独立飞行，多旋翼飞行器独自返回起点。

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、航线信息和速度信息，多飞行控制计算机计算出固定翼飞机的航线。多旋翼飞行器起飞，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前面的下方，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，多旋翼飞行器飞到固定翼飞机的下方，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、陀螺仪、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上方位置时，强力电磁吸盘和多旋翼强力电磁吸盘对齐，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上升，然后给强力电磁吸盘和多旋翼强力电磁吸盘通电，使它们之间产生磁力，在磁力的作用下，强力电磁吸盘和多旋翼强力电磁吸盘对接在一起，然后固定翼飞机的动力系统熄火，多旋翼飞行器托载着固定翼飞机慢慢减速飞到指定的降落地点。

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方式提供一种方案，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是多旋翼飞行器截面结构示意图；图2是连接杆垂直装置和平衡轴的结构示意图；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，30-强力电磁吸盘，11-红外热像仪，14-连接端，15-红外发光器，16-机身，18-惯性传感器，19-GPS导航装置，20-通信模块，21-固定翼飞机，50-多旋翼强力电磁吸盘，90-上平衡轴，91-下平衡轴，81-陀螺仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明：一种组合式飞机，包括固定翼飞机21和多旋翼飞行器7；固定翼飞机21包括机身16、GPS导航装置19、惯性传感器18、红外发光器15、通信模块20和强力电磁吸盘30；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位于强力电磁吸盘30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；强力电磁吸盘30位于经过固定翼飞机21重心铅垂线的机身16顶部，采用电磁原理，表面为长方形，用于与多旋翼强力电磁吸盘50对接。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、陀螺仪81、多旋翼通信模块3、上平衡轴90、下平衡轴91、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、陀螺仪81、上平衡轴90、下平衡轴91、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到强力电磁吸盘30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；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；陀螺仪81位于连接杆4上，能将多旋翼飞行器7的倾斜度信息反馈给飞行控制计算机1，飞行控制计算机1调节上平衡轴90和下平衡轴91使连接杆4始终是竖直状态；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；连接杆包括多旋翼强力电磁吸盘50，多旋翼强力电磁吸盘50位于连接杆4的上端，采用电磁原理，表面为长方形，用于与强力电磁吸盘对接30；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下端的两侧，与上平衡轴90、下平衡轴91和多旋翼飞行器7连接；当飞行控制计算机1通过陀螺仪81检测到连接杆4向右偏移时，控制上平衡轴90往下推，下平衡轴91往上推，当飞行控制计算机1检测到连接杆4向左偏移时，控制上平衡轴90往上推，下平衡轴91往推，连接杆垂直装置2能转摆角度不超过10°，使连接杆4始终是竖直状态。

一种组合式飞机的起降方式：当固定翼飞机21需要起飞时，将固定翼飞机21吊到多旋翼飞行器7的上方，然后使多旋翼强力电磁吸盘50和强力电磁吸盘30对准，慢慢下降使强力电磁吸盘30和多旋翼强力电磁吸盘50对接在一起之后给强力电磁吸盘30和多旋翼强力电磁吸盘50通电，多旋翼飞行器7托载着固定翼飞机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的速度达到起飞速度时，强力电磁吸盘30和多旋翼强力电磁吸盘50断电分开，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独自返回。

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、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；多旋翼飞行器7起飞，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的前面的下方，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，多旋翼飞行器7飞到固定翼飞机21的下方，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出现在图像中的正上方位置时，强力电磁吸盘30和多旋翼强力电磁50吸盘对齐，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慢慢上升，然后给强力电磁吸盘30和多旋翼强力电磁吸盘50通电，使它们之间产生磁力，在磁力的作用下，强力电磁吸盘30和多旋翼强力电磁吸盘50对接在一起，然后固定翼飞机21的动力系统熄火，多旋翼飞行器7托载着固定翼飞机21慢慢减速飞到指定的降落地点。

Claims

1.一种组合式飞机，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）、GPS导航装置（19）、惯性传感器（18）、红外发光器（15）、通信模块（20）和强力电磁吸盘（30）；所述惯性传感器（18）位于机身（16）内部；所述红外发光器（15）位于强力电磁吸盘（30）旁边；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）、上平衡轴（90）、下平衡轴（91）、多旋翼GPS导航装置（5）、陀螺仪（81）、多旋翼通信模块（3）、连接杆（4）和连接杆垂直装置（2）；所述飞行控制计算机（1）包括图像识别处理系统和温度识别处理系统，飞行控制计算机（1）连接红外热像仪（11）、陀螺仪（81）、上平衡轴（90）、下平衡轴（91）、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）的上半部分；所述多旋翼惯性传感器（6）位于多旋翼飞行器（7）机身（16）内部；所述陀螺仪（81）位于连接杆（4）上；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，与多旋翼飞行器（7）垂直；所述连接杆（4）包括多旋翼强力电磁吸盘（50），多旋翼强力电磁吸盘（50）位于连接杆（4）的上端；所述连接杆垂直装置（2）位于连接杆（4）的下端的两侧，与上平衡轴（90）、下平衡轴（91）和多旋翼飞行器（7）连接；当飞行控制计算机（1）通过陀螺仪（81）检测到连接杆（4）向右偏移时，控制上平衡轴（90）往下推，下平衡轴（91）往上推，当飞行控制计算机（1）检测到连接杆（4）向左偏移时，控制上平衡轴（90）往上推，下平衡轴（91）往推，连接杆垂直装置（2）能转摆角度不超过10°，使连接杆（4）始终是竖直状态。

2.根据权利要求1所述的一种组合式飞机，其特征在于：所述强力电磁吸盘（30）的表面为长方形。

3.根据权利要求1或2所述的一种组合式飞机，其特征在于：所述多旋翼强力电磁吸盘（50）的表面为长方形。

4.根据权利要求1所述的一种组合式飞机的起飞方式，其特征在于：当固定翼飞机（21）需要起飞时，将固定翼飞机（21）吊到多旋翼飞行器（7）的上方，然后使多旋翼强力电磁吸盘（50）和强力电磁吸盘（30）对准，慢慢下降使强力电磁吸盘（30）和多旋翼强力电磁吸盘（50）对接在一起之后给强力电磁吸盘（30）和多旋翼强力电磁吸盘（50）通电，多旋翼飞行器（7）带着固定翼飞机（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）的速度达到起飞速度后，强力电磁吸盘（30）和多旋翼强力电磁吸盘（50）断电分开，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）独自返回起点。

5.根据权利要求1所述的一种组合式飞机的降落方式，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）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、航线信息和速度信息，多飞行控制计算机（1）计算出固定翼飞机（21）的航线；多旋翼飞行器（7）起飞，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）前面的下方，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，多旋翼飞行器（7）飞到固定翼飞机（21）的下方，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）、陀螺仪（81）、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）出现在图像中的正上方位置时，强力电磁吸盘（30）和多旋翼强力电磁吸盘（50）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）慢慢上升，然后给强力电磁吸盘（30）和多旋翼强力电磁吸盘（50）通电，使它们之间产生磁力，在磁力的作用下，强力电磁吸盘（30）和多旋翼强力电磁吸盘（50）对接在一起，然后固定翼飞机（21）的动力系统熄火，多旋翼飞行器（7）托载着固定翼飞机（21）慢慢减速飞到指定的降落地点。