CN109080826A - 一种可收放动力装置的电动滑翔机及降落伞主动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可收放动力装置的电动滑翔机，包括：滑翔机机身、滑翔机机翼、滑翔机尾翼及动力装置，所述动力装置设置在滑翔机机身内且位于滑翔机机翼后方，所述滑翔机机身的侧壁设有配合动力装置使用的侧面盖板；所述动力装置包括折叠臂及设置在折叠臂与滑翔机机身之间的限位斜撑杆，所述折叠臂的自由端设有电机，所述电机上设有双叶螺旋桨；所述折叠臂内还设有桨叶定位传感器和电子调速器，所述双叶螺旋桨的两端均设有螺旋桨定位信标。本发明结合了动力装置的改善、电机布局结构的改善、中央控制系统的改善及整机降落伞主动控制系统，极大提高了飞机的工作效率及整机降落伞控制的稳定性。

Description

一种可收放动力装置的电动滑翔机及降落伞主动控制系统
技术领域
本发明涉及一种可收放动力装置的电动滑翔机及降落伞主动控制系统，属于滑翔机和其它固定翼飞机技术领域。
背景技术
近年来电动滑翔机发展非常迅速，包括翼龙无人机、苍鹭无人机及自转旋翼机为代表的长航时飞机深受各国用户青睐。这些飞机航时长、速度低，可挂载多种侦察设备和武器，执行侦察、监视、对地面目标攻击等任务，很适合用于反恐作战、边境巡逻、灾情监测、气象服务等多种军民应用。目前，公开的采用螺旋桨动力(包括活塞螺旋桨动力和涡桨动力)的长航时无人机大都采用单台发动机，而且都是将发动机布置在机身尾部，采用推进式螺旋桨，以避免螺旋桨处于机头时遮挡机身下方的光电吊舱等任务设备工作发出的光路或电磁波路径；但是，这类采用单台发动机的无人机的起飞重量因受发动机功率限制而不易做大；同时，发动机故障停车后将使飞机失去动力很难安全返回着陆，供电能力也会受到影响；此外，公开的采用自转旋翼机在紧急情况的前提下，未必所有的飞行员都能做出正确合理的操作来保证所有飞机乘员的安全，在飞机上搭载整机降落伞，是在事故发生时增加乘员生存概率的最好途径；但是，现有技术中的整机降落伞结构复杂、不易控制、安全性能低，且整机的自主控制系统的控制效率偏低。为此，需要研究一种新的技术方案给予解决。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种可收放动力装置的电动滑翔机及降落伞主动控制系统，解决了背景技术存在的技术问题，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种可收放动力装置的电动滑翔机，包括：滑翔机机身、滑翔机机翼、滑翔机尾翼及动力装置，所述动力装置设置在滑翔机机身内且位于滑翔机机翼后方，所述滑翔机机身的侧壁设有配合动力装置使用的侧面盖板；
所述动力装置包括折叠臂及设置在折叠臂与滑翔机机身之间的限位斜撑杆，所述折叠臂的自由端设有电机，所述电机上设有双叶螺旋桨；所述折叠臂内还设有桨叶定位传感器和电子调速器，所述双叶螺旋桨的两端均设有螺旋桨定位信标。
作为上述技术方案的改进，所述折叠臂上设有直线双轴心导轨，所述直线双轴心导轨上设有活动滑块，所述活动滑块的一侧设有限位块，所述活动滑块上设有球铰链，所述限位斜撑杆是通过球铰链连接在活动滑块上，所述限位斜撑杆另一端设有轴承且通过轴承与滑翔机机身铰链接；所述折叠臂与所述滑翔机机身接触的一端设有轴承，所述轴承上连接有输出动力的伺服电机。
作为上述技术方案的改进，所述折叠臂收起处的位置上端设有激光传感器一，所述折叠臂展开处的位置且邻近直线双轴心导轨的一端设有激光传感器二。
作为上述技术方案的改进，所述侧面盖板与所述滑翔机机身之间设有配合使用的轴承和伺服电机，打开侧面盖板、所述滑翔机机身内设有机身承力结构，所述双叶螺旋桨上设有螺旋桨保护套。
作为上述技术方案的改进，所述可收放动力装置的电动滑翔机还包括降落伞、用于装配降落伞的伞舱盒及配合使用的操作杆，所述伞舱盒设置在滑翔机机身上方，所述降落伞包括主伞、导引伞、承重线束、刹车控制线及火控系统，所述承重线束和刹车控制线设在降落伞下方，所述刹车控制线包括左刹车线和右刹车线，所述左刹车线和右刹车线分别连接有左副翼和右副翼。
作为上述技术方案的改进，所述整机降落伞主动控制系统包括开启动力装置控制系统和关闭动力装置控制系统。
作为上述技术方案的改进，所述开启动力装置控制系统包括中央控制单元，所述中央控制单元上连接有侧面盖板伺服电机模块、折叠臂电机模块、电子调速器模块及一键开启动力模块，所述侧面盖板伺服电机模块上连接有旋转150度模块，所述折叠臂电机上连接有激光传感器2模块，所述电子调速器模块上连接有电机启动模块，且所述旋转150度模块、激光传感器2模块均与所述中央控制单元连接。
作为上述技术方案的改进，所述关闭动力装置控制系统包括中央控制单元，所述中央控制单元上连接有侧面盖板步进电机模块、折叠臂电机模块、电子调速器模块及一键收回动力，所述侧面盖板步进电机模块上连接有旋转-150度模块，所述折叠臂电机上连接有激光传感器2模块，所述电子调速器模块上连接有桨叶定位传感器模块，且所述旋转-150度模块、激光传感器1模块及桨叶定位传感器模块均与所述中央控制单元连接。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
(1)动力装置可收起：采用自持动力，在起飞或在飞行中需要使用动力时，电动机和螺旋桨可以从机身中展开，用于提供飞行动力；不需使用动力时，可以将电动机和螺旋桨收起放到机身里，以显著减小滑翔时空气阻力。
(2)电机布局形式：采用机身中段两侧双发动机布局形式，相对于将发动机布置在机翼上的布局形式带来三点优势：
(2.1)气动性能的改善，由于机翼位于螺旋桨之前，流经机翼的气流不会受到螺旋桨扰流的影响，反而会由于后端气流被加速，更容易保持在层流状态，有助于减少滑翔机的摩擦阻力；
(2.2)维护便利，相对发动机安装在机翼上的布局形式，此布局更易维修保养；
(2.3)减小机翼结构设计难度，在设计阶段，不用考虑动力装置如何安装在机翼上，因而减少了该部分工作量。
(3)中央控制系统：一键操作实现动力装置的展开和收起。
(4)整机降落伞主动控制系统：减少人员伤亡和最低限度减少对飞机的损害。
附图说明
图1为本发明所述可收放动力装置的电动滑翔机动力装置收起结构示意图；
图2为本发明所述可收放动力装置的电动滑翔机动力装置展开结构示意图；
图3为本发明所述螺旋桨定位装置结构示意图；
图4为本发明所述动力装置组成结构示意图；
图5为本发明所述折叠臂定位传感器位置示意图；
图6为本发明所述侧面盖板打开结构示意图；
图7为本发明所述整机降落伞结构示意图；
图8为本发明所述降落伞控制与副翼控制联动结构示意图；
图9为本发明所述开启动力装置控制系统和关闭动力装置控制系统模块示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1至图9所示：为本发明所述的可收放动力装置的电动滑翔机及降落伞主动控制系统结构示意图。
本发明所述的可收放动力装置的电动滑翔机，包括：滑翔机机身100、滑翔机机翼200、滑翔机尾翼300及动力装置400，所述动力装置400设置在滑翔机机身100内且位于滑翔机机翼200后方，滑翔机机身100的侧壁设有配合动力装置400使用的侧面盖板110；所述动力装置400包括折叠臂10及设置在折叠臂10与滑翔机机身100之间的限位斜撑杆20，折叠臂10的自由端设有电机30，电机30上设有双叶螺旋桨40；所述折叠臂10内还设有桨叶定位传感器11和电子调速器12，双叶螺旋桨40的两端均设有螺旋桨定位信标41；所述折叠臂10上设有直线双轴心导轨50，直线双轴心导轨50上活动设有滑块60，滑块60的一侧设有限位块70，滑块60上设有球铰链3，限位斜撑杆20是通过球铰链3连接在滑块60上，限位斜撑杆20另一端设有轴承1且通过轴承1与滑翔机机身100铰链接；所述折叠臂10与滑翔机机身100接触的一端设有轴承1，轴承1上连接有输出动力的伺服电机2。
进一步改进地，如图5所示：所述折叠臂10收起处的位置上端设有激光传感器一13，折叠臂10展开处的位置且邻近直线双轴心导轨50的一端设有激光传感器二14。
其中，所述侧面盖板110与滑翔机机身100之间设有配合使用的轴承1和伺服电机2，打开侧面盖板110、滑翔机机身100内设有机身承力结构15，双叶螺旋桨40上设有螺旋桨保护套42。
此外，所述可收放动力装置的电动滑翔机还包括降落伞80、用于装配降落伞80的伞舱盒120及配合使用的操作杆130，所述伞舱盒120设在滑翔机机身100上方，降落伞80包括主伞81、导引伞82、承重线束83、刹车控制线84及火控系统，承重线束83和刹车控制线84设在降落伞80下方，刹车控制线84包括左刹车线841和右刹车线842，左刹车线841和右刹车线842分别连接有左副翼91和右副翼92。
动力装置展开与收起：
(1)收放式动力装置布置在机身中断，机翼后方；
(2)收起不用时，电机和双叶螺旋桨40均沿机身纵轴线方向放置在机身里；
(3)需要使用动力时，机身侧面盖板110由伺服电机2控制向上打开，转动到预定位置(向上旋转150度)；
(4)侧面盖板110达到预定位置后，折叠臂开始动作，由另一套伺服机构带动，使其从机身侧面向外旋转直至与初始方向成约90度位置，停止转动信号由激光传感器二14提供反馈信号；
(5)当折叠臂10到达预定位置时，伺服电机2停止工作，斜撑杆达到限位块70处，限位块70和斜撑杆共同阻止折叠臂继续旋转；
(6)电机30开始转动，带动螺旋桨提供推力；
(7)动力装置展开过程完成；
(8)需要收回动力装置时，电子调速器12在中央控制单元的指令下开始降低电机30转速，直至最低转速值；
(9)位于折叠臂10上的桨叶定位传感器11开始检测双叶螺旋桨40上螺旋桨定位信标41，若没检测到，电机30继续转动；一旦检测到，桨叶定位传感器11反馈信号给中央控制单元，中央控制单元再给电子调速器12终止转动信号，使电机30停止转动；
(10)一旦螺旋桨定位信标41再次丢失，桨叶定位传感器11反馈给中央控制单元信号，中央控制单元给电子调速器12转动信号，使电机30再次转动；
(11)螺旋桨定位好后，折叠臂10在伺服电机作用下，收回到机身里。机身里安装有激光传感器一13用于监测折叠臂10是否就位；
(12)激光传感器一13接收到折叠臂10就位信息后，反馈给中央控制单元，中央控制单元发送动作信号给侧面盖板110的伺服电机2，伺服电机2开始动作，控制侧面盖板110回到闭合位置(相对于打开方向反向旋转150度)；
(13)收回动力装置过程完成；
(14)收起状态下，两套系统中的电子调速器12均处于断电状态，以防止电机30误启动。
具体地，所述收放式动力装置控制系统包括开启动力装置控制系统和关闭动力装置控制系统，所述开启动力装置控制系统包括中央控制单元，所述中央控制单元上连接有侧面盖板伺服电机模块、折叠臂电机模块、电子调速器模块及一键开启动力模块，所述侧面盖板伺服电机模块上连接有旋转150度模块，所述折叠臂电机上连接有激光传感器二模块，所述电子调速器模块上连接有电机启动模块，且所述旋转150度模块、激光传感器二模块均与所述中央控制单元连接；另外，所述关闭动力装置控制系统包括中央控制单元，所述中央控制单元上连接有侧面盖板步进电机模块、折叠臂电机模块、电子调速器模块及一键收回动力模块，所述侧面盖板步进电机模块上连接有旋转-150度模块，所述折叠臂电机上连接有激光传感器二模块，所述电子调速器模块上连接有桨叶定位传感器模块，且所述旋转-150度模块、激光传感器一模块及桨叶定位传感器模块均与所述中央控制单元连接。
整机降落伞使用：
(1)整机降落伞采用滑翔伞而非圆形伞的形式，因为控制方向更容易；
(2)伞绳由承重线束83和刹车控制线84组成；
(3)承重线束83承担载荷(飞机)重量，刹车线控制转向；
(4)承重线束83与飞机三点连接，以防止飞机出现左右或前后偏倒的情况，其中两点对称分布于纵向对称平面，在飞机重心后限位置以后；另一点位于纵向对称平面内，飞机重心前限位置以前；
(5)刹车线位于伞后缘，以改变后缘形状来增加气动阻力；当拉动左刹车线841时，左后缘变得更弯曲，阻力更大，因此滑翔伞会往左偏；同理，拉动右刹车线842时，滑翔伞会往右偏；
(6)遇到紧急情况需要使用降落伞备降时，飞行员只需触发降落伞开伞按钮；
(7)进而，开伞按钮激活火控系统，导引伞82被弹出；
(8)导引伞82展开后，在风阻的作用下减速，牵引出主伞81；
(9)主伞81展开后，可由飞机里的操纵杆130进行控制；控制方式和效果与副翼一致：左偏操纵杆，使左副翼舵面上偏，右副翼舵面下偏，降落伞80的左刹车线841受力拉紧，左后缘阻力增大，飞机和降落伞80实现左转；右偏操纵杆，使右副翼舵面上偏，左副翼舵面下偏，降落伞的右刹车线842受力拉紧，右后缘阻力增大，飞机和降落伞80实现右转。
综上所述：本发明的核心技术方案包括：动力装置可收起、电机布局形式、中央控制系统及整机降落伞主动控制系统。
动力装置可收起：采用自持动力，在起飞或在飞行中需要使用动力时，电机30和双叶螺旋桨40可以从机身中展开，用于提供飞行动力；不需使用动力时，可以将电机30和双叶螺旋桨40收起放到机身里，以显著减小滑翔时空气阻力。
电机布局形式：采用机身中段两侧双发动机布局形式，相对于将发动机布置在机翼上的布局形式带来更多优势。
中央控制系统：一键操作实现动力装置的展开和收起。
整机降落伞主动控制系统：减少人员伤亡和最低限度减少对飞机损害。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种可收放动力装置的电动滑翔机，其特征在于：包括：滑翔机机身(100)、滑翔机机翼(200)、滑翔机尾翼(300)及动力装置(400)，所述动力装置(400)设置在滑翔机机身(100)内且位于滑翔机机翼(200)后方，所述滑翔机机身(100)的侧壁设有配合动力装置(400)使用的侧面盖板(110)；
所述动力装置(400)包括折叠臂(10)及设置在折叠臂(10)与滑翔机机身(100)之间的限位斜撑杆(20)，所述折叠臂(10)的自由端设有电机(30)，所述电机(30)上设有双叶螺旋桨(40)；所述折叠臂(10)内还设有桨叶定位传感器(11)和电子调速器(12)，所述双叶螺旋桨(40)的两端均设有螺旋桨定位信标(41)。
2.根据权利要求1所述的可收放动力装置的电动滑翔机，其特征在于：所述折叠臂(10)上设有直线双轴心导轨(50)，所述直线双轴心导轨(50)上设有活动滑块(60)，所述活动滑块(60)的一侧设有限位块(70)，所述活动滑块(60)上设有球铰链(3)，所述限位斜撑杆(20)是通过球铰链(3)连接在活动滑块(60)上，所述限位斜撑杆(20)另一端设有轴承(1)且通过轴承(1)与滑翔机机身(100)铰链接；所述折叠臂(10)与所述滑翔机机身(100)接触的一端设有轴承(1)，所述轴承(1)上连接有输出动力的伺服电机(2)。
3.根据权利要求2所述的可收放动力装置的电动滑翔机，其特征在于：所述折叠臂(10)收起处的位置上端设有激光传感器一(13)，所述折叠臂(10)展开处的位置且邻近直线双轴心导轨(50)的一端设有激光传感器二(14)。
4.根据权利要求1所述的可收放动力装置的电动滑翔机，其特征在于：所述侧面盖板(110)与所述滑翔机机身(100)之间设有配合使用的轴承(1)和伺服电机(2)，打开侧面盖板(110)、滑翔机机身(100)内设有机身承力结构(15)，所述双叶螺旋桨(40)上设有螺旋桨保护套(42)。
5.根据权利要求1所述的可收放动力装置的电动滑翔机，其特征在于：所述可收放动力装置的电动滑翔机还包括降落伞(80)、用于装配降落伞(80)的伞舱盒(120)及配合使用的操作杆(130)，所述伞舱盒(120)设置在滑翔机机身(100)上方，所述降落伞(80)包括主伞(81)、导引伞(82)、承重线束(83)、刹车控制线(84)及火控系统，所述承重线束(83)和刹车控制线(84)设在降落伞(80)下方，所述刹车控制线(84)包括左刹车线(841)和右刹车线(842)，所述左刹车线(841)和右刹车线(842)分别连接有左副翼(91)和右副翼(92)。
6.根据权利要求1-5所述的可收放动力装置的电动滑翔机的降落伞主动控制系统，其特征在于：所述降落伞主动控制系统包括开启动力装置控制系统和关闭动力装置控制系统。
7.根据权利要求6所述的可收放动力装置的电动滑翔机的降落伞主动控制系统，其特征在于：所述开启动力装置控制系统包括中央控制单元，所述中央控制单元上连接有侧面盖板伺服电机模块、折叠臂电机模块、电子调速器模块及一键开启动力模块，所述侧面盖板伺服电机模块上连接有旋转150度模块，所述折叠臂电机上连接有激光传感器二模块，所述电子调速器模块上连接有电机启动模块，且所述旋转150度模块、激光传感器二模块均与所述中央控制单元连接。
8.根据权利要求6所述的可收放动力装置的电动滑翔机的降落伞主动控制系统，其特征在于：所述关闭动力装置控制系统包括中央控制单元，所述中央控制单元上连接有侧面盖板步进电机模块、折叠臂电机模块、电子调速器模块及一键收回动力，所述侧面盖板步进电机模块上连接有旋转-150度模块，所述折叠臂电机上连接有激光传感器二模块，所述电子调速器模块上连接有桨叶定位传感器模块，且所述旋转-150度模块、激光传感器一模块及桨叶定位传感器模块均与所述中央控制单元连接。
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