CN109502018A - 一种组合式无人飞行器 - Google Patents

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刘青
张紫龙
周子鸣
张达
张华君
黄飞
黄晓龙
李盛
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22—Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft

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Abstract

本发明涉及一种组合式无人飞行器置，包括包括设置有抓取装置的旋翼飞行器和固定翼飞行器，所述固定翼飞行器的设置有与所述抓取装置相配合的抓取对接机构，所述抓取装置与所述抓取对接机构连接时，旋翼飞行器和固定翼飞行器连接为一体；所述抓取装置与所述抓取对接机构分离时，旋翼飞行器和固定翼飞行器分离为独立的个体。本发明，通过旋翼飞行器抓取固定翼飞行器进行组合，使得常规布局的固定翼飞行器在组合模式下具有垂直起降的能力，在分离模式下具有高效巡航能力，因此系统整体冗余度较低，巡航效率高，负载能力强。

Description

一种组合式无人飞行器
技术领域
本发明属于无人飞行器总体技术领域，具体设计一种组合式无人飞行器置。
背景技术
传统的可垂直起降无人飞行器可分为固定旋翼飞行器和倾转旋翼飞行器。固定旋翼飞行器采用复合式将多副旋翼固定于常规布局的固定翼飞行器机翼上，在垂直起降状态下，由旋翼提供升力，在巡航平飞状态下，由固定翼水平动力装置提供平飞所需推力，因此在巡航平飞状态下旋翼系统(包括电机、电池、螺旋桨等)完全不发挥功效，并占据了相当大一部分重量，显著影响了飞行器整体的工作效率和载荷能力。倾转旋翼飞行器同样采用复合式，通过可倾转装置将旋翼固定于固定翼飞行器机翼上，在垂直起降状态下，旋翼推力垂直地面方向，提供飞行器所需升力，在巡航飞行状态下，旋翼通过倾转装置转动至水平方向，推力沿水平方向克服平飞阻力。倾转旋翼飞行器的倾转装置技术难度较高，机构复杂，不易保证可靠性，并且倾转机构本身具有相当一部分重量，也在一定程度上影响力巡航效率和载荷能力。
发明内容
针对现有大部分可垂直起降飞行器无法同时满足高效巡航平飞和垂直起降的问题，本专利提供一种新型旋翼固定翼组合式可垂直起降无人飞行器，通过旋翼飞行器抓取固定翼飞行器进行组合，使得常规布局的固定翼飞行器在组合模式下具有垂直起降的能力，在分离模式下具有高效巡航能力，因此系统整体冗余度较低，巡航效率高，负载能力强。
本发明专利所采用的技术方案为：一种组合式无人飞行器，包括设置有抓取装置的旋翼飞行器和固定翼飞行器，所述固定翼飞行器的设置有与所述抓取装置相配合的抓取对接机构，所述抓取装置与所述抓取对接机构连接时，旋翼飞行器和固定翼飞行器连接为一体；所述抓取装置与所述抓取对接机构分离时，旋翼飞行器和固定翼飞行器分离为独立的个体。
优选地，所述抓取装置设置于旋翼飞行器的底部，为设置有真空发生器的平面型真空吸盘；所述抓取对接机构为固定翼飞行器的机翼上表面。
具体地，所述旋翼飞行器为常规布局的旋翼飞行器，所述固定翼飞行器为常规布局的固定翼飞行器，机翼上表面光滑，可被真空吸盘吸附抓取。
优选地，所述真空发生器产生的吸附力冗余是固定翼飞行器重量的3-5倍。
本发明的组合式无人飞行器，通过旋翼飞行器抓取固定翼飞行器进行组合，使得常规布局的固定翼飞行器在组合模式下具有垂直起降的能力，在分离模式下具有高效巡航能力，因此系统整体冗余度较低，巡航效率高，负载能力强。
附图说明
图1为旋翼固定翼组合式可垂直起降无人飞行器整体结构示意图。其中，1-为旋翼飞行器，2-为固定翼飞行器。
图2为旋翼飞行器。其中，11-为真空吸盘。
图3为常规布局的固定翼飞行器。
图4为组合式可垂直起降无人飞行器垂直起飞过程。
图5为组合式可垂直起降无人飞行器垂直降落过程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明的组合式无人飞行器，包括设置有抓取装置的旋翼飞行器和固定翼飞行器，所述固定翼飞行器的设置有与所述抓取装置相配合的抓取对接机构，所述抓取装置与所述抓取对接机构连接时，旋翼飞行器和固定翼飞行器连接为一体；所述抓取装置与所述抓取对接机构分离时，旋翼飞行器和固定翼飞行器分离为独立的个体。所述抓取装置设置于旋翼飞行器的底部，为设置有真空发生器的平面型真空吸盘；所述抓取对接机构为固定翼飞行器的机翼上表面。
如图2所示，所述旋翼飞行器为常规布局的旋翼飞行器；如图3所示，所述固定翼飞行器为常规布局的固定翼飞行器，机翼上表面光滑，可被真空吸盘吸附抓取。
所述真空发生器产生的吸附力冗余是固定翼飞行器重量的3-5倍。本实施例中为4倍，在另外两个实施例中分别为3倍和5倍。
设置有抓取装置的旋翼飞行器在抓取固定翼飞行器过程中，旋翼飞行器的真空吸盘紧贴固定翼飞行器的机翼上表面，真空发生器工作使吸盘内的空气变成负气压，形成吸附力实现飞行器抓取，完成两个飞行器的组合。释放固定翼飞行器过程中，真空发生器逆向工作使吸盘内的空气变成零气压或正气压，释放吸附力实现飞行器释放，完成两个飞行器的分离。旋翼飞行器通过真空吸盘的吸附力实现对固定翼飞行器的抓取和释放，从而实现两个飞行器的组合和分离。
本发明实施方式如图4和图5所示，图4为垂直起飞实施过程，A为旋翼抓取固定翼无人机垂直起飞，B为组合状态下水平加速，C为旋翼释放固定翼无人机，D为旋翼无人机返回，E为固定翼无人机巡航飞行。图5为组合式可垂直起降无人飞行器垂直降落过程。A为固定翼无人机巡航飞行，B为旋翼无人机起飞，C为旋翼抓取固定翼无人机，D为组合状态下水平减速，E为组合状态下垂直降落。
如图4所示，垂直起飞具体过程如下：
(1)固定翼飞行器放置在水平地面，旋翼飞行器放置在固定翼飞行器上，其真空吸盘紧贴固定翼飞行器机翼上表面；
(2)真空发生器工作，使得真空吸盘内空气产生负压，真空吸盘产生吸附力，旋翼飞行器和固定翼飞行器完成组合；
(3)固定翼飞行器不工作，旋翼飞行器提供升力，两个飞行器在组合状态下通过旋翼飞行器的升力实现垂直起飞；
(4)起飞到一定高度后，旋翼飞行器继续提供升力，固定翼飞行器工作，推动组合状态下的旋翼和固定翼飞行器水平加速直至巡飞速度；
(5)此后，真空发生器逆向工作，使真空吸盘内产生零压或正压，旋翼飞行器释放固定翼飞行器并返回降落至起飞点，固定翼飞行器进入巡飞状态。
如图5所示，垂直降落具体过程如下：
(1)固定翼飞行器巡飞至降落点附近盘旋，旋翼飞行器起飞并逐渐靠近固定翼飞行器直至真空吸盘紧贴固定翼飞行器上表面；
(2)真空发生器工作，使得真空吸盘内空气产生负压，真空吸盘产生吸附力，旋翼飞行器和固定翼飞行器完成组合；
(3)在组合状态下，旋翼飞行器工作提供升力，固定翼飞行器降低主动力转速，使得两飞行器水平减速直至速度为零；
(4)固定翼飞行器不工作，旋翼飞行器持续提供升力，两个飞行器在组合状态下通过旋翼飞行器的升力实现垂直降落；
(5)组合状态下的飞行器降落到地面后，真空发生器逆向工作，使真空吸盘内产生零压或正压，旋翼飞行器释放固定翼飞行器，旋翼飞行器停止工作，完成垂直降落。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种组合式无人飞行器，其特征在于，包括设置有抓取装置的旋翼飞行器和固定翼飞行器，所述固定翼飞行器的设置有与所述抓取装置相配合的抓取对接机构，所述抓取装置与所述抓取对接机构连接时，旋翼飞行器和固定翼飞行器连接为一体；所述抓取装置与所述抓取对接机构分离时，旋翼飞行器和固定翼飞行器分离为独立的个体。
2.根据权利要求1所述的组合式无人飞行器，其特征在于，所述抓取装置设置于旋翼飞行器的底部，为设置有真空发生器的平面型真空吸盘；所述抓取对接机构为固定翼飞行器的机翼上表面。
3.根据权利要求1或2所述的组合式无人飞行器，其特征在于所述旋翼飞行器为常规布局的旋翼飞行器，所述固定翼飞行器为常规布局的固定翼飞行器，机翼上表面光滑，可被真空吸盘吸附抓取。
4.根据权利要求1或2所述的组合式无人飞行器，其特征在于所述真空发生器产生的吸附力冗余是固定翼飞行器重量的3-5倍。
5.根据权利要求3所述的组合式无人飞行器，其特征在于所述真空发生器产生的吸附力冗余是固定翼飞行器重量的3-5倍。
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