CN109455302B - 一种适用于中大型无人机的应急回收伞系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于中大型无人机的应急回收伞系统，包括伞舱、回收伞、射伞火箭、舱盖、锁止单元和插接单元，伞舱设置在无人机上部的机体内，具有朝向正上方的开口，伞舱包括用于收纳回收伞的收伞区和用于设置所述射伞火箭的隔离区，舱盖盖合在伞舱的开口上，当处于盖合状态时，其成为机身上蒙皮的一部分，在靠近机头的前侧设置有锁止单元，用以将盖合的舱盖前侧和伞舱锁止固定，在后侧设置有插接单元，用于舱盖的后侧的插接连接以将其固定在机身上，插接单元为铰接结构，当锁止单元被解锁时，舱盖能够在绕着铰接轴线转动过固定角度后，与机身脱离。本发明能够保证无人机安全落地，减少无人机直接坠毁造成的重大损失。

Description

一种适用于中大型无人机的应急回收伞系统
技术领域
本发明涉及一种无人机回收装置，尤其涉及一种适用于中大型无人机的应急回收伞系统，属于无人机回收装置技术领域。
背景技术
随着无人机技术和装备的快速发展，中大型无人机逐渐成为无人机未来的发展趋势之一。由于该类无人机系统复杂、成本较高，在研制试飞阶段乃至装备使用过程中，难免会遇到各种故障，严重时会导致飞机坠毁，造成重大损失。因此，有必要设计一种安全可靠的应急回收系统，在无人机出现严重故障无法安全降落时可以将无人机安全回收。
发明内容
本发明针对中大型无人机在飞行过程中出现严重故障无法安全着陆的情况，提出了一种成熟、可靠、安全性高的应急回收伞系统。
本发明的无人机应急回收伞系统包括伞舱、回收伞、射伞火箭、舱盖、锁止单元和插接单元，所述伞舱设置在无人机上部的机体内，具有朝向正上方的开口，所述伞舱包括用于收纳回收伞的收伞区和用于设置所述射伞火箭的隔离区，所述舱盖盖合在所述伞舱的开口上，当处于盖合状态时，其成为机身上蒙皮的一部分，在靠近机头的前侧设置有锁止单元，用以将盖合的所述舱盖前侧和所述伞舱锁止固定，在后侧设置有插接单元，用于所述舱盖的后侧的插接连接以将其固定在机身上，所述插接单元为铰接结构，当锁止单元被解锁时，所述舱盖能够在绕着铰接轴线转动过固定角度后，与机身脱离。
优选所述锁止单元采用爆炸螺栓连接所述伞舱与所述舱盖。
优选所述插接单元包括等间距并排设置在舱盖后侧的三个连接耳片和分别用于三个连接耳片插接的三个插座；三个连接耳片均为一端固定在所述舱盖上，另一端伸出于所述舱盖的后侧边缘的直板状结构；其中，位于两边的连接耳片分别设置在所述舱盖下表面上；位于中间的连接耳片设置在所述舱盖的上表面上，并且其伸出的端部向下弯成钩状；用于两边的所述连接耳片插接的插座的结构均为：在对应连接耳片位置，在所述伞舱的后侧壁上设置有方形通孔，在方形通孔的上方，在所述后侧壁的外表面上设置有挡板，所述方形通孔上下高度的尺寸大于所述连接耳片伸出于外侧一段的长度尺寸；中间的角盒设置有方形凹槽，凹槽的一个内侧壁为使开口收敛的倾斜壁，在与中间连接片相对应的位置，中间的连接座以凹槽开口朝向上方并且倾斜壁位于前侧的方式固定在所述伞舱后侧的机身蒙皮上；当处于盖合状态时，两边的连接耳片插进所述方形通孔中，并与所述挡板贴合，中间连接耳片的钩部卡合在所述倾斜壁上。
优选所述舱盖的重心位置根据舱盖可以安全与机身脱离所需要的范围进行设计。
优选所述隔离区采用防火材料进行隔离。
优选所述伞舱盖的形状可以采用矩形或者圆形形状。
优选根据回收的无人机的重量，回收伞可以采用单伞或双伞。
优选根据回收伞尺寸大小设计所述伞舱。
优选所述锁止单元包括以液压、气动或弹簧的方式进行助推的助力机构。
本发明与现有系统相比的优点如下：
1、结构简单：应急回收伞使用时舱盖会直接抛掉，不会重复使用，减小了设计难度；铰链机构可以设计成简单的角盒和插耳式结构，加工容易；爆炸螺栓也为货架产品。
2、操作简单：使用时只需要程序控制先后给爆炸螺栓和射伞火箭通电即可，无人机落地后分离接头自动工作，将回收伞与无人机脱离，整个回收过程中不需要人为操控。
3、安全性高：相比其他应急回收方式，本系统选择成熟可靠的伞降回收作为回收方式，安全性高，还可以减小对机体结构的损伤；另外在无人机落地后，专用的分离接头可以将回收伞与无人机脱离，避免了回收伞拖动无人机造成损伤。
附图说明
图1是应急回收伞系统结构示意图。
图2为舱盖开启状态的示意图。
图3为铰链机构的示意图。
符号说明
1、伞舱 2、回收伞 3、爆炸螺栓 4、射伞火箭 5、舱盖 6、铰链机构 6-1、连接耳片 6-2、方形通孔 6-3、挡板 6-4、角盒
具体实施方式
以下根据附图对本发明进行详细说明。
如图1、2、3所示，本发明的无人机应急回收伞系统包括回收伞2、射伞火箭4、伞舱1、舱盖5及相应的开盖机构。首先根据无人机的重量和回收高度等参数选取面积大小合适的回收伞，根据回收伞折叠后的伞包重量和体积以及射伞火箭的重量和大小，选取无人机的任务载荷舱或设计专用的舱段作为回收伞和射伞火箭的安装位置。安装时将伞包与射伞火箭隔离开，同时射伞火箭的安装区要求采用防火材料，避免射伞火箭点火时伞舱着火。伞舱1上部为舱盖5，舱盖5作为无人机机身上蒙皮的一部分，设计时除了要满足机身外形和强度刚度要求，还要保证舱盖重量和重心位置在合适的范围内，以便在开盖机构和来流的作用下可以顺利解锁以及与机身顺利分离。
舱盖5的开盖机构包括舱盖前部的2个爆炸螺栓3和后部的1套铰链机构6。铰链机构6限制了伞舱盖6个方向运动的自由度，只保留了绕其后部转动的自由度，舱盖前部的爆炸螺栓3则限制了舱盖转动的自由度。伞舱盖闭合时作为机身蒙皮的一部分。
铰链机构6如图3所示，在舱盖后侧并排设置三个连接耳片6-1，三个连接耳片6-1均为一端固定在舱盖5上，另一端伸出于舱盖5的后侧边缘的直板状结构；其中，位于两边的连接耳片6-1分别设置在舱盖5下表面上；位于中间的连接耳片6-1设置在舱盖5的上表面上，并且其伸出的端部向下弯成钩状；在对应两边的连接耳片6-1的位置，在伞舱1的后侧壁上设置有方形通孔6-2，在方形通孔6-2的上方，在后侧壁的外表面上设置有挡板6-3，方形通孔6-2上下高度的尺寸大于连接耳片6-1伸出于外侧一段的长度尺寸；角盒6-4设置有方形凹槽，凹槽的一个内侧壁为使开口收敛的倾斜壁，在与中间连接片6-1相对应的位置，角盒6-4以凹槽开口朝向上方并且倾斜壁位于前侧的方式固定在伞舱1后侧的机身蒙皮上；当处于盖合状态时，两边的连接耳片6-1插进方形通孔6-2中，并与挡板6-3贴合，中间连接耳片6-1的钩部卡合在角盒6-4的倾斜壁上。
无人机在飞行过程中出现故障，无法正常返航降落时，启动应急伞回收程序。首先确保无人机的数据链正常，并且有向前的飞行速度；随后操作员发出应急回收指令，舱盖前部的爆炸螺栓首先通电起爆，沿着爆炸螺栓轴向的冲击力将舱盖前部掀起，在来流的作用下，伞舱盖绕着后部的铰链机构转动。由于伞舱盖迎着来流方向为凹型结构，气动阻力更大，可以保证伞舱盖可靠地打开。在伞舱盖打开转动到一定角度时，铰链机构脱开，使伞舱盖与无人机机体完全脱离。在来流的作用下，伞舱盖向机身后上方抛掉，避免与机体相撞。上述过程只需要数秒即可完成。最后射伞火箭点火，垂直于伞舱底面射出，在运动过程中解除回收伞捆绑装置的约束，将伞包迅速拉出伞舱，在吊带拉直的瞬间，伞包封包插销拔出，射伞火箭带着外伞包脱离，牵顶伞工作将主伞从内伞包中顺序拉出、拉直，主伞二次充气、张满、稳降、着陆。着陆后主伞分离接头工作，使主伞与机体脱离。
本发明涉及的操作使用流程：
1、在无人机正常飞行过程中以及地面停放时，伞舱盖处于关闭状态；在无人机出现应急情况需要回收时，操作员发出应急回收指令后，程序自动控制回收伞系统工作；
2、在地面准备阶段，将回收伞按照要求叠好后装入伞包，将伞包放入伞舱，将伞包捆绑装置安装好；整理好伞包的吊带，保证系统工作时吊带可以顺利拉直；检查铰链机构和爆炸螺栓的状态，安装时先将舱盖旋转到某一角度，将铰链机构安装好，之后旋转舱盖将其关闭，最后将爆炸螺栓紧固。
3、在飞行前，检查应急回收系统的控制电路，确保在发动机故障或其他严重故障时该电路可以可靠工作。
本发明中，伞舱盖的形状和尺寸不限，可以采用矩形、圆形或其他形状；回收伞的形式不限，根据回收的无人机的重量，可以采用单伞或双伞的方案；爆炸螺栓和射伞火箭可以采用火工品，也可以是其他动力源，如液压、气动等形式。上述变换均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：包括伞舱、回收伞、射伞火箭、舱盖、锁止单元和插接单元，所述伞舱设置在无人机上部的机体内，具有朝向正上方的开口，所述伞舱包括用于收纳回收伞的收伞区和用于设置所述射伞火箭的隔离区，所述舱盖盖合在所述伞舱的开口上，当处于盖合状态时，其成为机身上蒙皮的一部分，在靠近机头的前侧设置有锁止单元，用以将盖合的所述舱盖前侧和所述伞舱锁止固定，在后侧设置有插接单元，用于所述舱盖的后侧的插接连接以将其固定在机身上，所述插接单元为铰接结构，当锁止单元被解锁时，所述舱盖能够在绕着铰接轴线转动过固定角度后，与机身脱离；所述锁止单元采用爆炸螺栓连接所述伞舱与所述舱盖；所述插接单元包括等间距并排设置在舱盖后侧的三个连接耳片和分别用于三个连接耳片插接的三个插座；三个连接耳片均为一端固定在所述舱盖上，另一端伸出于所述舱盖的后侧边缘的直板状结构；其中，位于两边的连接耳片分别设置在所述舱盖下表面上；位于中间的连接耳片设置在所述舱盖的上表面上，并且其伸出的端部向下弯成钩状；用于两边的所述连接耳片插接的插座的结构均为：在对应连接耳片位置，在所述伞舱的后侧壁上设置有方形通孔，在方形通孔的上方，在所述后侧壁的外表面上设置有挡板，所述方形通孔上下高度的尺寸大于所述连接耳片伸出于外侧一段的长度尺寸；中间的连接座设置有方形凹槽，凹槽的一个内侧壁为使开口收敛的倾斜壁，在与中间连接片相对应的位置，中间的连接座以凹槽开口朝向上方并且倾斜壁位于前侧的方式固定在所述伞舱后侧的机身蒙皮上；当处于盖合状态时，两边的连接耳片插进所述方形通孔中，并与所述挡板贴合，中间连接耳片的钩部卡合在所述倾斜壁上。
2.根据权利要求1所述的适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：所述舱盖的重心位置根据舱盖可以安全与机身脱离所需要的重心范围进行设计。
3.根据权利要求1所述的适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：所述隔离区采用防火材料进行隔离。
4.根据权利要求1所述的适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：所述舱盖的形状为矩形或者圆形。
5.根据权利要求1所述的适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：根据回收的无人机的重量，回收伞可以采用单伞或双伞。
6.根据权利要求1所述的适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：根据回收伞尺寸大小设计所述伞舱。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的适用于中大型无人机的应急回收伞系统，其特征在于：所述锁止单元包括以液压、气动或弹簧的方式进行助推的助力机构。
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