CN108408072A - 一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收系统，包括可折叠回收滑轨和接触自锁紧回收机构，所述可折叠回收滑轨悬挂于舰船侧弦，由从右往左依次连接的减速段、圆弧过渡段以及侧滑段构成；所述接触自锁紧回收机构包括滑车自锁紧机构和无人机楔形回收机构；所述滑车自锁紧机构包括滑车以及设置在滑车上的自锁紧机构，所述自锁紧机构上设有一″V″字形锁紧机构入口，当无人机楔形回收机构进入″V″字形锁紧机构入口时，立即锁紧并与滑车一起沿滑轨向前滑行逐渐减速，滑行过程中无人机姿态滚转避免机翼碰撞舰桥设备。本发明利用舰船弦长，安装滑轨，通过无人机沿滑轨滑行逐渐减速，实现精确回收，避免无人机在海上回收时落入水中。

Description

一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法及系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法及系统。
背景技术
无人机的回收是其在作战应用中最困难的阶段之一，各国对无人机的回收作了大量研究和尝试。尤其是针对在中小型军舰回收起飞重量大于100公斤的无人机，迫切需求发展新型回收技术，保证无人机能够快速回收，降低对回收场地和勤务保障的要求等。
目前无人机的回收方式主要有：起落架滑跑回收、伞翼回收、空中钩取、撞网回收、气囊辅助回收、横绳式回收、垂绳式回收等。对于在无跑道情况下回收舰载固定翼无人机，主要有伞翼回收、空中钩取，撞网回收等。
伞翼回收操作简单，无人机从飞行状态到安全回收，整个过程自动完成，对操作人员要求比较低。伞降回收的主要问题是无人机自带降落伞占用了机身的宝贵空间和载荷能力，而且易受海上天气影响。
撞网回收需要在近场高精度导航下，无人机减速并降低高度，最后撞入拦阻网中，并柔和的吸收掉无人机的动能实现安全回收的方式。这种比较理想的精确定点回收方式，拦阻网面积不大需要精确引导，在中小型军舰上布设拦阻网时，由于舰体上方又布满了雷达、导弹、通信天线等设备，加之海上风浪大，舰体摇晃，如果末端引导控制不当，则不能准确入网，甚至可能撞到军舰上，损毁价格昂贵的设备。
空中钩取回收是在无人机通过安装在无人机翼尖前缘的翼尖钩和舰上的垂绳回收装置配合完成。无人机由回收导引系统精确引导向回收垂绳飞行，当任意一侧机翼前缘撞上回收绳时，运动惯性将导致飞机绕回收绳旋转，回收绳同时沿机翼前缘由翼根向翼尖滑行，迅速滑入回收钩内并被锁止装置锁定，从而完成对无人机的捕获。这种回收方式对无人机机体以及舰船改动较小，只能回收质量较小的无人机。
上述无人机回收方式各有优缺点。无论哪种回收方式，都难以克服在无直通甲板的军舰上使用时空间狭小的问题。因此需要开展新型无人机回收方式研究，探索新型回收方式，为未来新型舰载无人机设计提供技术支撑。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法及系统，该方法可以利用舰船外侧船舷进行，节约舰船甲板空，回收导轨可以折叠拆装，维护简单。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收系统，包括可折叠回收滑轨和接触自锁紧回收机构，所述可折叠回收滑轨悬挂于舰船侧弦，由从右往左依次连接的减速段、圆弧过渡段以及侧滑段构成；所述接触自锁紧回收机构包括滑车自锁紧机构和无人机楔形回收机构；所述滑车自锁紧机构包括滑车以及设置在滑车上的自锁紧机构，所述自锁紧机构上设有一″V″字形锁紧机构入口，当无人机楔形回收机构进入″V″字形锁紧机构入口时，立即锁紧并与滑车一起沿滑轨向前滑行；同时发送锁紧信号到无人机，无人机接收到信号后发动机立即关闭，滑车通过刹车可以在较短的时间和距离内实现减速，所述圆弧过渡段采用小曲率。
本发明还提供了一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法，包括如下步骤：
无人机准备回收时，接触自锁紧回收机构停留在滑轨的减速段位置末端，无人机缓慢进入接触锁紧回收机构内自锁后无人机的发动机立即关闭，与滑车一起沿滑轨向前滑行，从圆弧过渡段缓慢滚转随滑车侧滑，滑车通过刹车在较短的时间和距离内实现减速，直到停于侧滑段末端。
进一步地，无人机在圆弧过渡段上的滑行过程中无人机姿态逐渐横滚，避开舰桥设备，防止机翼发生碰撞。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用舰船弦长，安装滑轨，通过无人机沿滑轨滑行逐渐减速，实现精确回收，避免无人机在海上回收时落入水中。
2、在滑轨上通过滑车刹车减速滑行，避免类似美国″SideArm″系统在回收挂索后的减速过程中速度降低导致舵面效率下降，无人机飞行姿态难以控制的问题。
附图说明
图1为本发明实施例一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收系统的立体图。
图2为本发明实施例中可折叠滑轨示意图。
图3为无人机在图2中滑轨上的降落阶段示意图。
图4为无人机在图2中滑轨上圆弧过渡滑行阶段示意图。
图5为无人机在图2中滑轨上平直段滑行停止阶段示意图。
图6为接触自锁紧回收机构示意图。
图7为着舰接触自锁紧机构示意图。
图8为滑车连同无人机在轨道上滑行速度与时间的关系图。
图9为滑车连同无人机在轨道上滑行位移与时间的关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明实施例提供了一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收系统，包括接触自锁紧回收机构以及安装在舰船的船舷外侧的可折叠回收滑轨，所述可折叠回收滑轨安装在舰船的左侧或者右侧，作为无人机回收的轨道。如图2所示，所述的可折叠回收滑轨最右端为减速缓冲段1，减速缓冲段1左端与圆弧过渡段2右端连接，圆弧过渡段2左端与平直的侧滑段3连接。
参照图3-图7，无人机减速飞行进入接触自锁紧回收机构，无人机的楔形回收机构上的参考点对准滑车自锁紧机构的十字靶心，控制确保在虚线范围内，当楔形回收机构进入滑车自锁紧机构的″V″字形锁紧机构入口时，立即锁紧并与滑车一起沿滑轨向前滑行，同时发送锁紧信号到无人机，无人机接收到信号后发动机立即关闭，滑车通过刹车可以在较短的时间和距离内实现减速。
由于无人机通过圆弧过渡段2时为机身滚转阶段且该阶段处无人机承受降落过程中的惯性较大，为减小该情况，滑轨的圆弧过渡段2采用小曲率，即增大圆弧过渡段2的半径R。同时无人机通过圆弧过渡段2的滑行过程中无人机姿态逐渐横滚，避开舰桥设备，防止机翼发生碰撞。
为减小无人机回收过程中的过载，对其回收采用锁紧的方式，滑行过程中滑车与无人机同时运动，无人机在滑轨上逐渐减速，滑车减速停留在平直侧滑段3的末端。
考虑滑行过程中的摩擦力，得到回收过程中无人机在轨道滑行过程中速度随时间变化的关系图8，滑行位移随时间变化的关系图9。得到无人机在轨道上减速至静止需要时间约为6秒，滑行位移约为92米。
综上所述，通过采用上述无人机回收方式和滑轨结构，可以使无人机在节省能量的情况下快速回收，提高了回收效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收系统，其特征在于，包括可折叠回收滑轨和接触自锁紧回收机构，所述可折叠回收滑轨悬挂于舰船侧弦，由从右往左依次连接的减速段(1)、圆弧过渡段(2)以及侧滑段(3)构成；所述接触自锁紧回收机构包括滑车自锁紧机构和无人机楔形回收机构；所述滑车自锁紧机构包括滑车以及设置在滑车上的自锁紧机构，所述自锁紧机构上设有一″V″字形锁紧机构入口，当无人机楔形回收机构进入″V″字形锁紧机构入口时，立即锁紧并与滑车一起沿滑轨向前滑行；同时发送锁紧信号到无人机，无人机接收到信号后发动机立即关闭，滑车通过刹车可以在较短的时间和距离内实现减速。
2.如权利要求1所述的一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收系统，其特征在于，圆弧过渡段(2)采用小曲率。
3.一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
无人机准备回收时，接触自锁紧回收机构停留在滑轨的减速段(1)位置末端，无人机缓慢进入接触锁紧回收机构内自锁后无人机的发动机立即关闭，与滑车一起沿滑轨向前滑行，从圆弧过渡段(2)缓慢滚转随滑车侧滑，滑车通过刹车在较短的时间和距离内实现减速，直到停于侧滑段末端。
4.如权利要求3所述的一种固定翼无人驾驶飞机舰载回收方法，其特征在于，无人机在圆弧过渡段上的滑行过程中无人机姿态逐渐横滚，避开舰桥设备，防止机翼发生碰撞。
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