CN108058833A - 一种单旋翼无人直升机伞降系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单旋翼无人直升机伞降系统，属于直升机应急降落设计，其包括：固定桅杆，固定桅杆设置在主减速器输出轴内部，固定桅杆与所述输出轴之间设有转动轴承，其中，固定桅杆的下端与主减速器的下壳体固定连接，固定桅杆的上端部具有伞舱安装平台；伞舱，伞舱固定安装于所述伞舱安装平台，伞舱内具有伞包，所述伞舱用于包裹所述伞包，所述伞舱内还设有用于控制伞包弹出的弹射装置，所述弹射装置与所述伞舱固定；控制盒，控制盒连接至所述弹射装置及无人直升机分系统，用于控制所述弹射装置的动作及监控无人直升机飞行状态。本发明可有效将伞舱与旋翼轴的旋转运动隔离，解决了伞舱随旋翼轴旋转带来的伞绳缠绕，且提高了伞降成功概率。
Description
技术领域
本发明属于直升机应急降落技术，尤其涉及一种单旋翼无人直升机伞降系统。
背景技术
无人直升机是指由无线电地面遥控飞行或/和自主控制飞行的可垂直起降不载人飞行器。与有人直升机相比，无人直升机由于无人员伤亡、体积小、造价低等特点，在许多方面具有无法比拟的优越性，近十几年来，无人直升机在各领域已得到广泛应用。
然而，随着无人直升机应用领域及数量的不断增多，无人直升机坠机事件以及由此引起的地面人员伤亡事件时有发生，特别是无人直升机未来将大量在城市上空执行任务，如何保障无人直升机飞行安全性，降低其对地面人员威胁，是目前无人直升机领域急需解决的问题。
无人机伞降作为新兴的应急降落技术开始在无人机领域内风靡，固定翼及多旋翼无人机都已研制出相应的伞降系统并开始在机上装备，而单旋翼无人直升机迄今都没有相应的伞降系统，主要是由于单旋翼无人直升机与固定翼及多旋翼无人机不同，其顶部为高速旋转的旋翼桨叶，需要解决高速旋转的桨叶对伞降系统的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种单旋翼无人直升机伞降系统，用于解决上述问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种单旋翼无人直升机伞降系统，其包括
固定桅杆，固定桅杆设置在主减速器输出轴内部，固定桅杆与所述输出轴之间设有转动轴承，其中，固定桅杆的下端与主减速器的下壳体固定连接，固定桅杆的上端部具有伞舱安装平台；
伞舱，伞舱固定安装于所述伞舱安装平台，伞舱内具有伞包，所述伞舱用于包裹所述伞包，所述伞舱内还设有用于控制伞包弹出的弹射装置，所述弹射装置与所述伞舱固定；
控制盒，控制盒连接至所述弹射装置及无人直升机分系统，用于控制所述弹射装置的动作及监控无人直升机飞行状态。
进一步的，固定桅杆为中空结构，用于使控制盒与弹射装置的连接线缆穿过。
进一步的，伞舱包括伞舱盖和伞舱壳体，弹射装置弹射端连接至所述伞舱盖。
进一步的，所述伞舱盖与所述伞包设有多个连接点，在所述伞舱盖弹出时用于将所述伞包拉出。
进一步的，所述控制盒包括电源模块、监控模块和控制模块，所述电源模块用于为监控系统、控制模块和弹射装置供电，所述监控模块用于监控无人直升机的飞行状态信号以判断飞机是否需要打开伞降系统的状态信号，飞行状态信号包括飞控系统系统、电气系统信号和动力系统，所述控制模块接收监控系统发送的状态信号，并根据所述状态信号控制所述弹射装置动作。
本发明的单旋翼无人直升机伞降系统具有如下功能：
1)当无人直升机出现坠毁型失效时，采用降落伞伞降无人直升机的方式，达到保护机上重要设备、减小地面人员伤亡、提高无人直升机飞行安全性；
2)采用固定桅杆1加伞舱2的结构形式，有效将伞舱与旋翼轴的旋转运动隔离，解决了伞舱随旋翼轴旋转带来的伞绳缠绕，伞包无法正常打开的重大难题，使得伞降系统在直升机上应用成为可能；
3)伞降系统采用独立供电方式，对无人直升机其它系统无依赖，大大提高无人直升机伞降成功概率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为单旋翼无人直升机伞降系统组成示意；
图2为主减速器结构示意图；
图3为主减速器局部放大示意图；
图4为伞舱示意图；
图5为伞舱剖视图；
图6为控制盒硬件组成关系示意；
图7为无人直升机伞降系统工作原理示意；
图8为控制方法流程示意图；
图9为无人直升机伞降系统安装示意。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为提高无人直升机的飞行安全性，避免无人直升机失效坠毁情况下机上重要设备损坏，并有效减小地面人员伤亡，本发明提供了一种单旋翼无人直升机伞降系统。
如图1所示，单旋翼无人直升机伞降系统主要包括固定桅杆1、伞舱2和控制盒3，当单旋翼无人机失效坠毁时，伞降系统能及时控制降落伞从伞舱2中弹出，使单旋翼无人直升机减速下坠并安全着陆，起到保护机上重要设备及避免地面人员伤亡的目的，提高了无人直升机飞行安全性。
如图2及图3所示，固定桅杆1安装在主减速器101内部，固定桅杆1的根部与主减速器101的下壳体固定连接于安装固定点13，固定桅杆1与旋翼轴10之间采用轴承12连接，在图中固定桅杆1通过两个轴承12支撑，分别为上端轴承12A和下端轴承12B，固定桅杆1的上端部为伞舱2的安装平台11，伞舱2与固定桅杆1采用螺栓固定连接，而固定桅杆1为内部中空结构，连接控制盒3和伞舱2的线缆可沿着中空管穿过。通过本发明的上述结构布局能有效将伞舱安装平台11与旋翼轴10的旋转运动隔离。
如图4和图5所示，伞舱2主要包括舱体21、舱盖22、安装座24、弹射器25及伞包23。安装座24作为伞舱2的主承力结构，与固定桅杆1采用螺栓连接固定。舱体21与安装座24采用螺栓连接，固定在安装座24的上方，其主要作用是装载伞包23及弹射器25。可以理解的是，安装座24可以和舱体21做成一体式结构，并同样在此方案中的安装座24上设置与上述方案相同的安装座24即可。伞包23装载在舱体21的内部，用于固定伞包23的伞绳与安装座24连接，同样的，伞绳可以连接在舱体21上，但由于舱体21结构强度不如安装座24，因此优选地连接于安装座24上。伞包23的伞面与舱盖22采用绳缆连接。舱盖22与舱体21采用卡槽连接，需要注意的是，此处的卡槽的卡紧力不宜过大，卡槽在弹射器25的作用下应能弹开。弹射器25压紧与舱盖22接触，一旦弹射器25激活，弹射器25将把舱盖22弹出，而舱盖22与伞包23相连，伞包23也随之拉出。需要说的是，为了使得伞包23打开的更加均匀，优选的在伞包23与舱盖22之间设置多个连接点且应合理布置。
控制盒3安装在无人直升机舱内，其主要作用是对无人直升机进行状态监控以及对伞降系统及无人直升机发动机进行控制。
控制盒3主要包括电源模块31、控制模块32及监控模块33，各模块之间的关系如图6所示。电源模块31提供28VDC直流电源，其连接至监控模块33、控制模块32及弹射器25，主要给控制盒3及弹射器25供电。控制模块32连接至电源模块31、弹射器25、监控模块33及发动机41和飞控机42等，用于完成信号的采集、运算处理，发出控制指令、状态及故障上报等。监控模块33用于监控无人直升机动力系统信号、电气系统信号、飞控系统信号。
本发明的单旋翼无人直升机伞降系统工作原理如图7所示，伞降系统工作时，控制盒3中的电源模块31提供28VDC直流电源给控制盒3及弹射器25供电；监控模块33对无人直升机动力系统、电气系统、飞控系统信号进行实时监控，当无人直升机系统出现故障并判定为坠毁型故障时，监控模块33会发出信号给控制模块32，控制模块32接到信号后发出两路控制信号，一路控制信号给发动机41，使发动机41停车，另一路控制信号给弹射器25，弹射器25接到信号后启动，并弹出伞舱盖22，伞舱盖22弹出后拉出伞包23，伞包23在空中充气打开，实现伞降功能。
本发明的单旋翼无人直升机伞降系统工作流程如图8所示，控制盒3平时处于关机状态，当无人直升机正常起飞、各系统正常工作后，飞控机42给控制盒3发出开机指令，控制盒3开始工作，监控模块33开始对无人直升机动力系统、电气系统、飞控系统信号进行实时监控。当系统出现故障并判定为坠毁型故障需要进行应急降落时，监控模块33会发出信号给控制模块32，控制模块32接到信号后发出两路控制信号，一路控制信号给发动机41，使发动机41停车，旋翼在气动阻力的影响下很快停止旋转，另一路控制信号给弹射器25，弹射器25接到信号后启动，并弹出伞舱盖22，伞舱盖22弹出后拉出伞包23，伞包23在空中充气打开，使无人直升机减速下降，并安全着陆，无人直升机伞降完成。当无人直升机安全飞行需要正常降落时，飞控机42会在降落前给控制盒3关机指令，控制盒3关机，无人直升机正常降落完成。
本发明的单旋翼无人直升机伞降系统的安装如图9所示，固定桅杆1安装在主减速器的内部，伞舱2安装在固定桅杆1顶端，控制盒3安装在机舱内。
本发明的单旋翼无人直升机伞降系统具有如下功能：
1)当无人直升机出现坠毁型失效时，采用降落伞伞降无人直升机的方式，达到保护机上重要设备、减小地面人员伤亡、提高无人直升机飞行安全性；
2)采用固定桅杆1加伞舱2的结构形式，有效将伞舱与旋翼轴的旋转运动隔离，解决了伞舱随旋翼轴旋转带来的伞绳缠绕，伞包无法正常打开的重大难题，使得伞降系统在直升机上应用成为可能；
3)伞降系统采用独立供电方式，对无人直升机其它系统无依赖，大大提高无人直升机伞降成功概率。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种单旋翼无人直升机伞降系统，其特征在于，包括
固定桅杆，固定桅杆设置在主减速器输出轴内部，固定桅杆与所述输出轴之间设有转动轴承，其中，固定桅杆的下端与主减速器的下壳体固定连接，固定桅杆的上端部具有伞舱安装平台；
伞舱，伞舱固定安装于所述伞舱安装平台，伞舱内具有伞包，所述伞舱用于包裹所述伞包，所述伞舱内还设有用于控制伞包弹出的弹射装置，所述弹射装置与所述伞舱固定；
控制盒，控制盒连接至所述弹射装置及无人直升机分系统，用于控制所述弹射装置的动作及监控无人直升机飞行状态。
2.根据权利要求1所述的单旋翼无人直升机伞降系统，其特征在于，固定桅杆为中空结构，用于使控制盒与弹射装置的连接线缆穿过。
3.根据权利要求1所述的单旋翼无人直升机伞降系统，其特征在于，伞舱包括伞舱盖和伞舱壳体，弹射装置弹射端连接至所述伞舱盖。
4.根据权利要求3所述的单旋翼无人直升机伞降系统，其特征在于，所述伞舱盖与所述伞包设有多个连接点，在所述伞舱盖弹出时用于将所述伞包拉出。
5.根据权利要求1所述的单旋翼无人直升机伞降系统，其特征在于，所述控制盒包括电源模块、监控模块和控制模块，所述电源模块用于为监控系统、控制模块和弹射装置供电，所述监控模块用于监控无人直升机的飞行状态信号以判断飞机是否需要打开伞降系统的状态信号，飞行状态信号包括飞控系统系统、电气系统信号和动力系统，所述控制模块接收监控系统发送的状态信号，并根据所述状态信号控制所述弹射装置动作。
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