CN109229404B - 一种无人机滑轨式空中快速回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机滑轨式空中快速回收系统,由载机、拖缆、飞翼形拖曳舱、航空绞车和滑轨捕捉回收装置构成;回收时,通过航空绞车释放拖缆,将飞翼形拖曳舱放出,无人机在导引系统的导引下接近飞翼形拖曳舱体后方,利用背部的拦阻钩与飞翼形拖曳舱后部下方的捕捉钩撞击对接并锁死,无人机折叠机翼并关机,沿滑轨移入飞翼形拖曳舱内部固定,同时,下一个捕捉钩通过输送系统移动至对接口就位;将待回收无人机全部回收后,航空绞车拖缆将飞翼形拖曳舱和无人机一同收进载机内,完成空中回收。本发明可快速多架批次回收小型无人机,回收过程飞翼形拖曳舱远离载机,载机尾流对流场的扰动小,提高载机的安全性,提高无人机回收的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,具体涉及一种无人机滑轨式空中快速回收系统。
背景技术
近年来,蜂群无人机战术作为一种全新、颠覆式的理想作战模式受到各国的重视,它以智能集群技术为核心,将单机薄弱的作战能力通过无人机的协同网络相互联系起来,构建成为一种具有低成本、抗打击能力强、作战模式多样化的新型作战体系。
无人机蜂群的核心优势在于:单机成本低、群体数目大、群体智能程度高,这意味着蜂群无人机往往设计为一次性消耗品,然而即使成本很低,它们仍然包含一些不想被敌人所掌握的关键核心技术,一种解决方案是任务结束后破坏掉无人机或损坏电子设备,使其不能被重新使用或逆向改造,但该方案需要无人机装载额外的设备,考虑到无人机被破坏程度的不确定性和成本因素而难以被采用;另一种解决方案是选择回收无人机,目前主流的回收方法分为空中回收和陆基回收,其中陆基回收方案由于对地面环境要求苛刻,在实际战争中我们往往无法保证合适的回收区域,而空中回收技术存在高灵活性,将大大降低对环境的要求。
无人机的空中回收方式大致分为两种,一种为撞线回收方式,该方式要求回收过程中无人机上某处安装的捕捉钩与提前设置好的阻拦绳实现对接。目前多应用于陆基和海基平台的无人机回收。然而捕捉钩在设计上要求能承受较高的冲击强度,导致无人机在重量和成本上有较大的提升,不符合蜂群无人机的低成本要求。并且蜂群无人机一般体型偏小,稍微受到风的干扰便很难实现与阻拦绳的对接。而另一种是撞网回收,撞网回收方式是一种精确的低损伤回收方式,其核心技术在于如何指引无人机精准地向回收网减速飞行,并采用哪种方式将无人机的动能柔和地吸收掉。该方式由于回收网面积大小的限制,一般适合中、小型的无人机回收。以上两种方式均要求较笨重的回收机构,适合于单架次回收大、中型无人机,不适合空中回收蜂群无人机这类小型无人机。
由于尺寸重量等限制因素,我们不能单纯地把陆基、海基的无人机回收装置直接搬运到空中进行无人机的回收,它们无法达到一次性回收多架蜂群无人机的要求。现有的空中回收装置如专利CN 107697303A,采用的是单拖曳式稳定靶标单架回收的方式,虽然该方式能实现单架无人机的空中回收,但也存在着不可规避的设计缺陷:首先,要保证小型无人机能够成功实现对接,需要保证拖曳式稳定靶标的稳定性,对于无控靶标而言条件苛刻,难以保证成功对接。其次,只能单架回收,反复收放拖缆造成回收效率严重下降,无法适应小型无人机多架快速回收的需要。再次,运输机载机的飞行速度较小型无人机快,降低运输机速度令运输机安全性存在风险,无人机全速飞行也难以保证对接精确性,难以保证成功对接。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种无人机滑轨式空中快速回收系统,采用直升机载机进行,可快速回收小型无人机,回收机构构造简单,成本低廉,维护简单。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种无人机滑轨式空中快速回收系统,该无人机空中快速多架回收装置由载机、拖缆、飞翼形拖曳舱、航空绞车和滑轨捕捉回收装置构成;所述飞翼形拖曳舱由含自动化飞控系统的飞翼形舱体和收纳舱构成;所述含自动化飞控系统的飞翼形拖曳舱体通过自动化飞控系统保证全程飞翼形拖曳舱飞行状态的稳定;
所述航空绞车安装于载机内靠近机尾处;所述拖缆卷绕在所述航空绞车中,所述航空绞车经由载机开启的后舱门控制收放所述拖缆,所述拖缆连接飞翼形拖曳舱并经由拖缆传输数据以为飞翼形拖曳舱提供能源,在极端情况下可控制飞翼形拖曳舱;
所述滑轨捕捉回收机构包括安装在所述飞翼形拖曳舱后部下方的对接口、吸能器、设置在所述飞翼形拖曳舱内部的收纳舱、滑轨、捕捉钩输送系统以及安装在无人机背部的拦阻钩和导引系统,所述捕捉钩回收系统由包含数个由传动齿轮构成的传送带动力装置和捕捉钩固定装置;
所述拦阻钩在无人机被回收前处于折叠状态,当无人机收到回收指令,在所述导引系统的导引下靠近飞翼形拖曳舱下方的就位的捕捉钩时,所述拦阻钩从无人机机背展开,与捕捉钩撞击对接并锁死,通过捕捉钩输送系统控制捕捉钩携带无人机沿滑轨进入所述收纳舱中固定,同时,下一个捕捉钩通过输送系统移动至对接口就位,此时完成一架无人机的回收。
进一步地,所述飞翼形拖曳舱机腹中央位置空间作为收纳舱存放已回收的无人机。
进一步地,所述滑轨在飞翼形拖曳舱正中央,其内部和两侧均设有捕捉钩输送系统,该捕捉钩输送系统用于输送捕捉钩并完成捕捉钩的对接准备和无人机的收纳过程;其中,捕捉钩全程由捕捉钩固定装置输送,在无人机收纳入收纳舱的过程中,通过传送带动力装置控制捕捉钩旋转90°。
进一步地,所述的导引系统为无线电和视觉结合的复合导引系统。
进一步地,飞翼形拖曳舱采用大展弦比翼稍垂直尾翼飞翼布局,配合自动化姿态控制系统保证飞翼形拖曳舱低速状态下的稳定
进一步地,收纳舱内携带一定数量的捕捉钩并安装于捕捉钩输送系统上;回收过程中,对接后,捕捉钩固定无人机并旋转、携带无人机输送至收纳舱内固定并通过捕捉钩输送系统完成下一个捕捉钩部署;完成单架次无人机的回收;开始下一架无人机回收过程。
进一步地,回收过程中,载机打开后舱门,通过航空绞车释放拖缆,载机进行低速直线或盘旋飞行,无人机空中自主编队与载机同向飞行并靠近飞翼形拖曳舱;
无人机利用导引系统测定和载机的距离并调整飞行姿态,接近飞翼形拖曳舱尾部,实现捕捉钩与拦阻钩撞击对接,对接完成后无人机机翼折叠,并折叠挂拦阻钩令无人机背部与捕捉钩贴合并固定;
在传送带动力装置的控制下,捕捉钩旋转90°,通过捕捉钩输送系统控制捕捉钩携带无人机沿滑轨向飞翼形拖曳舱机头方向移动进入收纳舱并固定,同时,下一个捕捉钩通过捕捉钩输送系统移动至对接口就位,所述捕捉钩固定装置在传送带动力装置的控制下继续移动至滑轨的另一侧收纳,此时完成一架无人机的回收过程;
待全部回收完成后,飞翼形拖曳舱通过拖缆回收入载机内部完成无人机快速多架回收。
进一步地,采用倾斜的收纳舱和滑轨,使回收后的无人机不暴露于流场中,避免上一架无人机干扰飞翼形拖曳舱的尾流场从而影响下一架无人机的回收。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明利用视觉导引系统结合无线电导引结合的复合导引方式进行对接,保证对接成功率,提高对接速度。
2、利用滑轨系统将无人机输送至飞翼形拖曳舱内的收纳舱中,不影响飞翼形拖曳舱的尾流场,利于连续进行无人机回收。
3、采用大展弦比飞翼布局的飞翼形拖曳舱可以在直升机的低速条件下保持升力从而令姿态可控,提高平台的稳定性和回收的精确性。
4、采用无人机背部拦阻钩和捕捉钩对接并锁死的方式固定无人机,防止无人机的结构性损伤,避免因无人机摆动造成流场紊乱和飞翼形拖曳舱失控的危险。
5、飞翼形拖曳舱和无人机远离载机,保证流场不受载机尾流的影响,对接成功率大,载机安全性高。捕捉钩位于飞翼形拖曳舱下方,利于无人机对接。
6、采用倾斜的收纳舱和滑轨,使回收后的无人机不暴露于流场中,避免上一架无人机干扰飞翼形拖曳舱的尾流场从而影响下一架无人机的回收。
7、收纳舱内携带一定数量的捕捉钩并安装于捕捉钩输送系统上;对接后,捕捉钩固定无人机并在捕捉钩输送系统控制下旋转、携带无人机输送至收纳舱内固定并通过捕捉钩输送系统完成下一个捕捉钩部署;从而实现无人机的连续回收。
附图说明
图1为为本发明实施例一种无人机滑轨式空中快速回收系统的工作状态示意图
图2为本发明实施例中飞翼形拖曳舱的外部结构示意图。
图3为本发明实施例中飞翼形拖曳舱的内部结构示意图。
图4为本发明实施例中滑轨捕捉回收装置的示意图。
图5为本发明实施例中拦阻钩的工作状态示意图。
图6为本发明实施例中捕捉钩与拦阻钩对接状态示意图。
图7为本发明实施例中捕捉钩与拦阻钩完成对接后的状态示意图。
图8为本发明实施例中无人机向收纳舱输送过程的示意图。
图9为本发明实施例中捕捉钩输送系统的示意图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1—图9所示,本发明实施例的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,该无人机空中快速多架回收装置由载机1、拖缆2、飞翼形拖曳舱3、航空绞车4和滑轨捕捉回收装置构成;所述飞翼形拖曳舱3飞翼形拖曳舱示意图如图2、图3所示,由含自动化飞控系统的飞翼形舱体10和收纳舱5构成;所述含自动化飞控系统的飞翼形拖曳舱体10通过自动化飞控系统保证全程飞翼形拖曳舱3飞行状态的稳定;飞翼形拖曳舱3机腹中央位置空间作为收纳舱5用于存放已回收的无人机。滑轨6在飞翼形拖曳舱3正中央,其内部和两侧均设有捕捉钩输送系统11,用于输送捕捉钩7并完成捕捉钩7的对接准备在捕捉钩7与无人机对接并固定后旋转,且可以沿滑轨6在收纳舱5内移动实现无人机的收纳,其中,捕捉钩7全程由捕捉钩固定装置13输送,在无人机收纳入收纳舱的过程中,通过传送带动力装置12控制捕捉钩7旋转90°,飞翼形拖曳舱3舱体后缘部分与无人机对接位置设有对接口。值得注意的是,采用倾斜的收纳舱5和滑轨6,使回收后的无人机不暴露于流场中,避免上一架无人机干扰飞翼形拖曳舱3的尾流场从而影响下一架无人机的回收。
其内部和两侧均设有捕捉钩输送系统11,该捕捉钩输送系统11用于输送捕捉钩7并完成捕捉钩7的对接准备和无人机的收纳过程;其中,捕捉钩7全程由捕捉钩固定装置13输送,在无人机收纳入收纳舱的过程中,通过传送带动力装置12控制捕捉钩7旋转90°
所述航空绞车4安装于载机1内靠近机尾处;所述拖缆2卷绕在所述航空绞车4中,所述航空绞车4经由载机1开启的后舱门控制收放所述拖缆2,所述拖缆2连接飞翼形拖曳舱3并经由拖缆2传输数据以为飞翼形拖曳舱3提供能源,在极端情况下可控制飞翼形拖曳舱3;
所述滑轨捕捉回收机构包括安装在所述飞翼形拖曳舱后部下方的对接口、吸能器8、设置在所述飞翼形拖曳舱3内部的收纳舱5、滑轨6、捕捉钩输送系统11以及安装在无人机背部的拦阻钩9和导引系统,其中,滑轨6和吸能器8内的滑轨互成角度,形成一个完整的两段式滑轨系统;所述捕捉钩输送系统11包含由数个传动齿轮构成的传送带动力装置12和捕捉钩固定装置13;
所述拦阻钩9在无人机被回收前处于折叠状态,当无人机收到回收指令,在所述导引系统的导引下靠近飞翼形拖曳舱3下方的就位的捕捉钩7时,所述拦阻钩9从无人机机背展开,与捕捉钩7撞击对接并锁死,通过捕捉钩输送系统11控制捕捉钩7携带无人机沿滑轨6进入所述收纳舱5中固定,同时,下一个捕捉钩7通过输送系统移动至对接口就位,此时完成一架无人机的回收。
本具体实施的一种无人机滑轨式空中快速回收系统通过以下步骤完成无人机的回收:
S1、载机打开后舱门,通过航空绞车4释放拖缆2,载机进行低速直线或盘旋飞行,无人机空中自主编队与载机1同向飞行并靠近飞翼形拖曳舱3;
S2、无人机利用导引系统测定和载机1的距离并调整飞行姿态,接近飞翼形拖曳舱3尾部,实现捕捉钩7与拦阻钩9撞击对接,对接完成后无人机机翼折叠,并折叠挂拦阻钩9令无人机背部与捕捉钩7贴合并固定;
S3、在传送带动力装置12的控制下,捕捉钩7旋转90°,通过捕捉钩输送系统11控制捕捉钩7携带无人机沿滑轨6向飞翼形拖曳舱3机头方向移动进入收纳舱5并固定,同时,下一个捕捉钩7通过捕捉钩输送系统11移动至对接口就位,所述捕捉钩固定装置13在传送带动力装置12的控制下继续移动至滑轨6的另一侧收纳,此时完成一架无人机的回收过程;
S4、待全部回收完成后,飞翼形拖曳舱3通过拖缆2回收入载机1内部完成无人机快速多架回收。
无人机对接、锁死、输送和固定过程如图5、图6所示。对接过程开始,无人机与捕捉钩7完成对接,捕捉钩7与拦阻钩9折叠实现锁死后;由于惯性通过吸能器8到达吸能器8和滑轨6交界处,无人机开始折叠机翼和尾翼;折叠后无人机随着捕捉钩7旋转90°,无人机的机翼和尾翼完全收起进入滑轨6移动收纳舱5中固定,随后新的捕捉钩7通过捕捉钩输送系统11移动到吸能器8前端的对接口就位,单架无人机回收过程完成。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:该无人机滑轨式空中快速回收系统由载机(1)、拖缆(2)、飞翼形拖曳舱(3)、航空绞车(4)和滑轨捕捉回收装置构成;所述飞翼形拖曳舱(3)由含自动化飞控系统的飞翼形舱体(10)和收纳舱(5)构成;所述含自动化飞控系统的飞翼形舱体(10)通过自动化飞控系统保证全程飞翼形拖曳舱(3)飞行状态的稳定;所述航空绞车(4)安装于载机(1)内靠近机尾处;所述拖缆(2)卷绕在所述航空绞车(4)中,所述航空绞车(4)经由载机(1)开启的后舱门控制收放所述拖缆(2),所述拖缆(2)连接飞翼形拖曳舱(3)并经由拖缆(2)传输数据以为飞翼形拖曳舱(3)提供能源,在极端情况下可控制飞翼形拖曳舱(3);所述滑轨捕捉回收装置包括安装在所述飞翼形拖曳舱后部下方的对接口、吸能器(8)、设置在所述飞翼形拖曳舱(3)内部的收纳舱(5)、滑轨(6)、捕捉钩输送系统(11)以及安装在无人机背部的拦阻钩(9)和导引系统,所述捕捉钩输送系统(11)由包含数个由传动齿轮构成的传送带动力装置(12)和捕捉钩固定装置(13)构成;所述拦阻钩(9)在无人机被回收前处于折叠状态,当无人机收到回收指令,在所述导引系统的导引下靠近飞翼形拖曳舱(3)下方的就位的捕捉钩(7)时,所述拦阻钩(9)从无人机机背展开,与捕捉钩(7)撞击对接并锁死,通过捕捉钩输送系统(11)控制捕捉钩(7)携带无人机沿滑轨(6)进入所述收纳舱(5)中固定,同时,下一个捕捉钩(7)通过输送系统移动至对接口就位,此时完成一架无人机的回收。
2.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:所述飞翼形拖曳舱(3)机腹中央位置空间作为收纳舱(5)存放已回收的无人机。
3.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:所述滑轨(6)在飞翼形拖曳舱(3)正中央,其内部和两侧均设有捕捉钩输送系统(11),该捕捉钩输送系统(11)用于输送捕捉钩(7)并完成捕捉钩(7)的对接准备和无人机的收纳过程;其中,捕捉钩(7)全程由捕捉钩固定装置(13)输送,在无人机收纳入收纳舱的过程中,通过传送带动力装置(12)控制捕捉钩(7)旋转90°。
4.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:所述的导引系统为无线电和视觉结合的复合导引系统。
5.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:飞翼形拖曳舱(3)采用大展弦比翼稍垂直尾翼飞翼布局,配合自动化姿态控制系统保证飞翼形拖曳舱(3)低速状态下的稳定。
6.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于,收纳舱(5)内携带一定数量的捕捉钩(7)并安装于捕捉钩输送系统(11)上;回收过程中,对接后,捕捉钩(7)固定无人机并旋转、携带无人机输送至收纳舱(5)内固定并通过捕捉钩输送系统(11)完成下一个捕捉钩(7)部署;完成单架次无人机的回收;开始下一架无人机回收过程。
7.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:回收过程中,载机打开后舱门,通过航空绞车(4)释放拖缆(2),载机进行低速直线或盘旋飞行,无人机空中自主编队与载机(1)同向飞行并靠近飞翼形拖曳舱(3);无人机利用导引系统测定和载机(1)的距离并调整飞行姿态,接近飞翼形拖曳舱(3)尾部,实现捕捉钩(7)与拦阻钩(9)撞击对接,对接完成后无人机机翼折叠,并折叠拦阻钩(9)令无人机背部与捕捉钩(7)贴合并固定;在传送带动力装置(12)的控制下,捕捉钩(7)旋转90°,通过捕捉钩输送系统(11)控制捕捉钩(7)携带无人机沿滑轨(6)向飞翼形拖曳舱(3)机头方向移动进入收纳舱(5)并固定,同时,下一个捕捉钩(7)通过捕捉钩输送系统(11)移动至对接口就位,所述捕捉钩固定装置(13)在传送带动力装置(12)的控制下继续移动至滑轨(6)的另一侧收纳,此时完成一架无人机的回收过程;待全部回收完成后,飞翼形拖曳舱(3)通过拖缆(2)回收入载机(1)内部完成无人机快速多架回收。
8.如权利要求1所述的一种无人机滑轨式空中快速回收系统,其特征在于:采用倾斜的收纳舱(5)和滑轨(6),使回收后的无人机不暴露于流场中,避免上一架无人机干扰飞翼形拖曳舱(3)的尾流场从而影响下一架无人机的回收。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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