CN109747841A - 一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，包括支架、滑轨和母机，母机机背上开设有一个回收舱门，支架固定在母机前机身的机背上，滑轨包括第一水平段、第二水平段和倾斜段，第一水平段与倾斜段一端连接，且第一水平段与倾斜段均设置在支架上，第一水平段前端设置有一对接口，对接口靠近母机机头，倾斜段穿过所述的回收舱门进入母机机身内，第二水平段也设置在机身内部并与倾斜段连接，本发明技术可靠性高，能大大提高了无人机的回收效率，不仅适用于空中精确回收中、小型无人机，也可以扩展应用到其它飞行器的空中回收、救援领域。

Description

一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置及回收方法

技术领域

本发明涉及飞行器空基回收技术领域，尤其涉及一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置及回收方法。

背景技术

随着无人机技术的井喷式发展，无人机逐步在许多军、民用领域得到广泛应用。特别在军用领域，“无人机集群战术”得到了世界各国的高度重视。但是，由于中、小型无人机普遍重量小，速度低，作战半径有限，导致其不能执行远距离作战任务，无法高效发挥蜂群作战的优势，限制了中、小型无人机的应用范围。为此，人们提出了“母子机”方案，即由航程、载重较大的母机将无人子机运输到任务区域，通过空中发射与回收技术，实现无人机大数量、多波次快速发射与回收，这样不仅可以极大地增加子机的巡航半径，而且可以摆脱地面机场限制，增大了子机应用的灵活性。“母子机”方案的核心就是无人机空基发射与回收技术，其中无人机空基回收技术更是关键难点之一。

早在上世纪30、40年代，美国、德国以及前苏联等航空强国先后开展了基于飞艇和轰炸机的空中母子机的探索性研究，在一定程度上证明了空中母子机计划的可行性，但限于诸多技术条件制约而未大量工程应用。近年来，随着无人机技术的成熟和电子信息技术的迅猛发展，世界各国开始重新发展基于空中平台的无人机空中发射与回收技术，特别是美国已推出“小精灵”计划和“FLARES”项目等，使得无人机空中发射与回收技术再次成为研究热点。目前，我国在无人机空基发射与回收技术领域，技术积累非常有限，没有直接的设计经验和成果可供借鉴，与国外存在较大差距，亟待开展相关研究。

现有空基精确回收方法与装置如专利CN106516144A、CN205770184U和CN107792381A等，采用的大多是撞网、撞线等方式。这些方式虽然能实现无人机的回收，但其缺点比较明显，没有对接安全防护措施，其中专利CN106516144A、CN205770184U提到的方法回收效率较低，专利CN107792381A提到的回收方法对无人机的机体构型限制较大，适用范围较窄。本文提到的方法在保证回收效率的同时，增加了防撞安全设计，并且对无人机的机体构型限制较小，适用范围更广。

发明内容

本发明的目的：提出一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置及回收方法，可实现无人机空基准确快速回收，提高对接安全性，扩大无人机的适用范围。

本发明的技术方案：

一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，包括支架、滑轨和母机，所述的母机机背上开设有一个回收舱门，所述的支架固定在母机前机身的机背上，所述的滑轨包括第一水平段、第二水平段和倾斜段，所述的第一水平段与倾斜段一端连接，且第一水平段与倾斜段均设置在支架上，所述的第一水平段前端设置有一对接口，所述的对接口靠近母机机头，所述的倾斜段穿过所述的回收舱门进入母机机身内，所述的第二水平段也设置在机身内部并与倾斜段连接。

所述的对接口为喇叭口式对接口，所述的对接口由柔性材质制成，并采用镂空结构以减小风阻。

所述的对接口的设置高度大于母机机头部位气流附面层外沿的高度。

所述的第二水平段上设置有阻尼装置。

述的第二水平段末端设置有脱轨口，所述的脱轨口后端连接有一停机台，所述的停机台设置在母机舱内地板上。

所述的第一水平段和对接口通过铆钉连接。

所述的对接口上设置有一个探测感应装置，探测感应装置包括光学测量设备和视频监控设备。

所述的停机台上设置有停机挡板。

一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，所述的回收方法包括以下步骤：

步骤1：无人机群在指定空域编队定速巡航并放下主支撑轮，母机与无人机编队保持同一航线，从后方接近排在队尾的无人机，当两机距离小于光学测量设备的探测范围时，母机的飞行速度开始逐步降低，并在对接前降低到略大于无人机巡航速度的水平；

步骤2：探测感应装置引导母机靠近无人机，并提取出边界轮廓和特征点，成功锁定无人机，母机上的对接口与无人机上的主支撑轮尝试对接，如果对接成功，则关闭无人机上的动力系统，执行步骤3，如果对接失败，无人机立刻收起主支撑轮并加速从侧向远离母机，待机再次进入编队，等待下一次对接；

步骤3：无人机的主支撑轮进入滑轨，并靠自身惯性力在滑轨上滑行，同时部分收起主支撑轮，放下辅助支撑轮，使得辅助支撑轮落在滑轨上沿，以保持无人机的平衡；

步骤4：无人机沿滑轨进入母机机舱，第二水平段的阻尼装置开始工作，无人机逐渐降速，并以较低的速度滑出第二水平段末端的脱轨口，在停机挡板的作用下平稳停在停机台上，完成单架次回收作业；

步骤5：单架次对接完成后，可直接进行下一架次的对接回收作业，不用等待上一架次回收作业的完成，可明显提高回收效率。

本发明的有益效果：

提出一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置及回收方法，具有以下优点：

(1)能够通过一套设备实现多架无人机依次顺序回收，且无人机可直接滑进母机舱内，回收效率较高，便于无人机二次投放；

(2)喇叭口式对接装置，可减低回收过程中无人机与母机间的相互定位精度要求；

(3)喇叭口结构采用柔性吸能材料制成，可以减少对接过程对无人机的冲击；

(4)喇叭口结构采用镂空结构，可以减少迎风阻力；

(5)无人机主支撑轮，设计有缓冲快收结构，即可以吸收对接过程中的冲击动能，也便于快速收起支架，防止对接不成功时，无人机主支撑轮与对接口发生碰撞，利于无人机与母机快速分离；

(6)机背靠近机头位置的气流稳定性较好，且滑动支撑装置的对接口设置在附面层气流之上，母机对无人机的气动干扰较小，提高了回收过程中无人机和母机的安全性；

(7)无需专用对接装置控制对接过程，只需控制好无人机与母机的相对速度和位置，使喇叭口从无人机后方接近无人机的主支撑轮，主支撑轮与喇叭口成功对接即可实现无人机回收。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明的安装位置示意图；

图3为对接口的侧视图；

图4为对接口的俯视图；

图5为无人机主支撑轮正视图；

图6为无人机主支撑轮侧视图；

图7无人机主支撑轮与滑轨配合的示意图；

图8无人机辅助支撑轮结构示意图；

图中标识：1、对接口，2、滑轨，3、支架，4、停机台，5、停机挡板，6、探测感应装置，7、铆钉，2-1、第一水平段，2-2、倾斜段，2-3、第二水平段。

具体实施方式

一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，包括支架3、滑轨2和母机，所述的母机机背上开设有一个回收舱门，所述的支架3固定在母机前机身的机背上，所述的滑轨2包括第一水平段2-1、第二水平段2-3和倾斜段2-2，所述的第一水平段2-1与倾斜段2-2一端连接，且第一水平段2-1与倾斜段2-2均设置在支架3上，所述的第一水平段2-1前端设置有一对接口1，所述的对接口1靠近母机机头，所述的倾斜段2-2穿过所述的回收舱门进入母机机身内，所述的第二水平段2-3也设置在机身内部并与倾斜段2-2连接。

所述的对接口1为喇叭口式对接口，所述的对接口1由柔性材质制成，便于快速捕捉，降低对接难度，喇叭口表面为镂空结构，意在降低风阻。

所述的对接口1的设置高度大于母机机头部位气流附面层外沿的高度。

所述的第二水平段2-3上设置有阻尼装置，阻尼装置可以使空气阻尼器或者橡胶片以及其他可以增加摩擦系数的装置。

所述的第二水平段2-3末端设置有脱轨口，所述的脱轨口后端连接有一停机台4，所述的停机台4设置在母机机舱地板上。

所述的第一水平段2-1和对接口1通过铆钉7连接。

所述的对接口1上设置有一个探测感应装置6，探测感应装置6包括光学测量设备和视频监控设备，响应快、精度高。

所述的停机台4上设置有停机挡板5。

一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，所述的回收方法包括以下步骤：

步骤1：无人机群在指定空域编队定速巡航并放下主支撑轮，母机与无人机编队保持同一航线，从后方接近排在队尾的无人机，当两机距离小于光学测量设备的探测范围时，母机的飞行速度开始逐步降低，并在对接前降低到略大于无人机巡航速度的水平；

步骤2：探测感应装置引导母机靠近无人机，并提取出边界轮廓和特征点，成功锁定无人机，母机上的对接口1与无人机上的主支撑轮尝试对接，如果对接成功，则关闭无人机上的动力系统，执行步骤3，如果对接失败，无人机立刻收起主支撑轮并加速从侧向远离母机，待机再次进入编队，等待下一次对接；

步骤3：无人机的主支撑轮进入滑轨2，并靠自身惯性力在滑轨2上滑行，同时部分收起主支撑轮，放下辅助支撑轮，使得辅助支撑轮落在滑轨2上沿，以保持无人机的平衡；

步骤4：无人机沿滑轨2进入母机机舱，第二水平段2-3的阻尼装置开始工作，无人机逐渐降速，并以较低的速度滑出第二水平段2-3末端的脱轨口，在停机挡板5的作用下平稳停在停机台4上，完成单架次回收作业；

步骤5：单架次对接完成后，可直接进行下一架次的对接回收作业，不用等待上一架次回收作业的完成，可明显提高回收效率。

本发明以大型空中运输平台为研究对象，提出了一种机背“串糖葫芦”式空中精确回收小型无人机的技术方法。该方法，技术可靠性高，能大大提高了无人机的回收效率，不仅适用于空中精确回收中、小型无人机，也可以扩展应用到其它飞行器的空中回收、救援领域。

“串糖葫芦”的回收方式。类似“串糖葫芦”的工序，回收飞机从后面接近无人机，无人机上的锁扣与回收飞机上的滑轨接轨，完成捕捉；然后依靠无人机自身的惯性力，使其沿滑轨滑进回收飞机的机身内部，实现无人机回收。

Claims (9)

1.一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：包括支架(3)、滑轨(2)和母机，所述的母机机背上开设有一个回收舱门，所述的支架(3)固定在母机前机身的机背上，所述的滑轨(2)包括第一水平段(2-1)、第二水平段(2-3)和倾斜段(2-2)，所述的第一水平段(2-1)与倾斜段(2-2)一端连接，且第一水平段(2-1)与倾斜段(2-2)均设置在支架(3)上，所述的第一水平段(2-1)前端设置有一对接口(1)，所述的对接口(1)靠近母机机头，所述的倾斜段(2-2)穿过所述的回收舱门进入母机机身内，所述的第二水平段(2-3)也设置在机身内部并与倾斜段(2-2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的对接口(1)为喇叭口式对接口，所述的对接口(1)由柔性材质制成。

3.根据权利要求1所述的一种.无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的对接口(1)的设置高度大于母机机头部位气流附面层外沿的高度。

4.根据权利要求1所述的一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的第二水平段(2-3)上设置有阻尼装置。

5.根据权利要求1所述的一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的第二水平段(2-3)末端设置有脱轨口，所述的脱轨口后端连接有一停机台(4)，所述的停机台(4)设置在母机舱内地板上。

6.根据权利要求1所述的一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的第一水平段(2-1)和对接口(1)通过铆钉(7)连接。

7.根据权利要求1所述的一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的对接口(1)上设置有一个探测感应装置(6)，探测感应装置(6)包括光学测量设备和视频监控设备。

8.根据权利要求5所述的一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于：所述的停机台(4)上设置有停机挡板(5)。

9.一种无人机空基机背“串糖葫芦”式回收装置，其特征在于，所述的回收方法包括以下步骤：

步骤1：无人机群在指定空域编队定速巡航并放下主支撑轮，母机与无人机编队保持同一航线，从后方接近排在队尾的无人机，当两机距离小于光学测量设备的探测范围时，母机的飞行速度开始逐步降低，并在对接前降低到略大于无人机巡航速度的水平；

步骤2：探测感应装置引导母机靠近无人机，并提取出边界轮廓和特征点，成功锁定无人机，母机上的对接口(1)与无人机上的主支撑轮尝试对接，如果对接成功，则关闭无人机上的动力系统，执行步骤3，如果对接失败，无人机立刻收起主支撑轮并加速从侧向远离母机，待机再次进入编队，等待下一次对接；

步骤3：无人机的主支撑轮进入滑轨(2)，并靠自身惯性力在滑轨(2)上滑行，同时部分收起主支撑轮，放下辅助支撑轮，使得辅助支撑轮落在滑轨(2)上沿，以保持无人机的平衡；

步骤4：无人机沿滑轨(2)进入母机机舱，第二水平段(2-3)的阻尼装置开始工作，无人机逐渐降速，并以较低的速度滑出第二水平段(2-3)末端的脱轨口，在停机挡板(5)的作用下平稳停在停机台(4)上，完成单架次回收作业；

步骤5：单架次对接完成后，可直接进行下一架次的对接回收作业，不用等待上一架次回收作业的完成，可明显提高回收效率。