CN113428341A - 飞行器对接组件及具有其的飞行器和网格状连接飞行器群 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种飞行器对接组件及具有其的飞行器和网格状连接飞行器群，飞行器对接组件包括通过翼板彼此连接的左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头，左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头均设置有磁性连接件、卯榫结构和电连接件，两个或三个飞行器对接组件通过磁性连接件、卯榫结构和电连接件对接。本发明的飞行器对接组件能够利用磁力作为空中对接的媒介，并利用卯榫结构和电连接件进行两个飞行器对接组件之间的定位传力和通电，具体地，在一定的距离范围内，磁性连接件之间的相互磁力作用使得两个飞行器对接组件能够自动吸合，并配合卯榫结构将两个飞行器对接组件对接到位，然后通过电连接件传递信号和/或进行电能分配。

Description

飞行器对接组件及具有其的飞行器和网格状连接飞行器群

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种飞行器对接组件及具有其的飞行器和网格状连接飞行器群。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着太阳能光伏材料技术的日益发展以及其生产成本的降低，以太阳能作为辅助能源甚至主要能源的飞行器，渐渐成为航空领域具有方向性和前沿性的重要研究目标。随着太阳能飞行器长航时飞行条件逐渐成熟，太阳能飞行器有潜力进行长时间连续不消耗燃料的飞行，并在临近空间执行长时间的飞行任务，在军用、民用领域均具有较大的应用潜力。

单个机翼的单体太阳能飞行器，由于受到太阳能功率面密度的限制以及考虑到太阳能板的效率问题，单体太阳能飞行器若要满足载荷的要求，需要较大的翼板面积来铺设太阳能板，从而为太阳能飞行器提供充足的能源。

然而，增加单体太阳能飞行器的尺寸会带来环境适应能力差以及对起降场地要求高等一系列问题。如果要提高单体太阳能飞行器在起降过程中的环境适应能力，降低单体太阳能飞行器对起飞场地的要求，需要在起降阶段缩小单体太阳能飞行器尺寸，但这样又会无法满足单体太阳能飞行器对载荷的要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种飞行器对接组件，本发明的飞行器对接组件能够利用磁力作为空中对接的媒介，并利用卯榫结构和电连接件进行两个飞行器对接组件之间的定位传力和通电，具体地，在一定的距离范围内，磁性连接件之间的相互磁力作用使得两个飞行器对接组件能够自动吸合，并配合卯榫结构将两个飞行器对接组件对接到位，然后通过电连接件传递信号和/或进行电能分配。该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的第一方面提供了一种飞行器对接组件，飞行器对接组件包括通过翼板彼此连接的左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头，左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头均设置有磁性连接件、卯榫结构和电连接件，两个或三个飞行器对接组件通过磁性连接件、卯榫结构和电连接件对接。

优选地，磁性连接件包括分别设置于左翼尖接头的左侧和顶部的铁块，以及分别设置于右翼尖接头的右侧和机头接头的底部的失电型电磁铁。

优选地，卯榫结构包括分别设置于左翼尖接头的左侧和右翼尖接头的右侧的卯眼和榫块，以及设置于左翼尖接头的顶部、右翼尖接头的顶部的楔形凸起和设置于机头接头的底部的楔形凹槽。

优选地，机头接头的底部的楔形凹槽覆盖左翼尖接头和右翼尖接头上的楔形凸起，机头接头通过楔形凹槽同时与左翼尖接头和右翼尖接头上的楔形凸起对接。

优选地，电连接件包括设置于左翼尖接头的左侧、顶部和右翼尖接头的右侧、顶部以及机头接头的底部的通电元件和通信元件。

优选地，左翼尖接头包括左翼尖端板以及与设置于左翼尖端板上并与左翼尖端板的左侧齐平的左翼尖接头机匣，左翼尖接头上的磁性连接件、卯榫结构和电连接件均设置于左翼尖接头机匣。

优选地，右翼尖接头包括右翼尖端板以及与设置于右翼尖端板上并与右翼尖端板的右侧齐平的右翼尖接头机匣，右翼尖接头上的磁性连接件、卯榫结构和电连接件均设置于右翼尖接头机匣。

优选地，飞行器对接组件包括由三块翼板组成的三角型结构，左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头分别设置于三角型结构的两个侧角和一个底角处。

本发明的第二方面提供了一种飞行器，飞行器包括根据发明的第一方面的飞行器对接组件，相邻两个或三个飞行器之间通过飞行器对接组件在空中对接。

本发明的第三方面提供了一种网格状连接飞行器群，网格状连接飞行器群包括多个根据本发明的第二方面的飞行器，多个飞行器构成三角型阵列，且三角型阵列中呈上下相邻分布的两个飞行器通过机头接头与左翼尖接头或右翼尖接头对接，三角形阵列中呈左右相邻分布的两个飞行器通过左翼尖接头与右翼尖接头对接。

本发明第三方面提供的网格状连接飞行器群基于本发明第一方面提供的飞行器对接组件和本发明第二方面提供的飞行器，每个飞行器均在机头处设置有机头接头以及在左右翼设置左翼尖接头和右翼尖接头，机头接头、左翼尖接头和右翼尖接头上均设置有磁性连接件、卯榫结构和电连接件，多个飞行器通过接头形成三角型网格状分布，解决了纯机械式连接对精度要求高、结构复杂、不适用于多个飞行器在空中对接的技术问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的单个飞行器上接头组件的组装结构示意图；

图2为本发明实施例的网格状连接飞行器群上接头组件的对接结构示意图；

图3为本发明实施例的左翼尖接头的结构示意图；

图4为本发明实施例的右翼尖接头的结构示意图；

图5为本发明实施例的机头接头的结构示意图；

图6为本发明实施例的左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头的拆分结构示意图；

图7为本发明实施例的左翼尖接头与右翼尖接头的对接结构示意图；

图8为本发明实施例的左翼尖接头与机头接头的对接结构示意图；

图9为本发明实施例的左翼尖接头、右翼尖接头和机头接头的对接结构示意图。

图中标号说明：

1000、网格状连接飞行器群；100、飞行器；10、左翼尖接头；20、右翼尖接头；30、机头接头；40、翼尖接头机匣；50、铁块；60、失电型电磁铁；70、导电触点；80、翼尖端板；90、机头接头机匣；101、榫块；110、卯眼；120、楔形凸起；130、楔形凹槽。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本发明通过网格状连接飞行器群阐述本发明的飞行器对接组件只是一个优选实施例，并不是对本发明技术方案的限制，例如，本发明的飞行器对接组件还可以应用于其他类似布局的飞行器群，这种调整并不偏离本发明技术方案的保护范围。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三、第四、第五和第六等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“底”、“顶”、“侧”、“上”、“下”、“内”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1和图2所示，本发明的第一方面提供了一种飞行器对接组件，飞行器对接组件包括通过翼板彼此连接的左翼尖接头10、右翼尖接头20和机头接头30，左翼尖接头10、右翼尖接头20和机头接头30均设置有磁性连接件、卯榫结构和电连接件，两个或三个飞行器对接组件通过磁性连接件、卯榫结构和电连接件对接。

本发明的飞行器对接组件能够利用磁力作为空中对接的媒介，并利用卯榫结构和电连接件进行两个飞行器对接组件之间的定位传力和通电，具体地，在一定的距离范围内，磁性连接件之间的相互磁力作用使得两个飞行器对接组件能够自动吸合，并配合卯榫结构将两个飞行器对接组件对接到位，然后通过电连接件传递信号和/或进行电能分配。

如图3至图6所示，根据本发明的一个实施例，磁性连接件包括分别设置于左翼尖接头10的左侧和顶部的铁块50，以及分别设置于右翼尖接头20的右侧和机头接头30的底部的失电型电磁铁60。

在本实施例中，磁性连接件所使用的失电型电磁铁60为断电有磁，通电消磁的电磁铁，在多个飞行器对接组件的正常连接过程中，连接多个飞行器对接组件的多个失电型电磁铁60保持为有磁力的状态，仅在多个飞行器对接组件彼此之间分离作业过程中对电磁铁通电消磁，失电型电磁铁60相比于普通的电磁铁，在大多数时间内不需要通电，以此降低保持电磁铁的磁力所需的能耗。

如图3至图9，根据本发明的一个实施例，卯榫结构包括分别设置于左翼尖接头10的左侧和右翼尖接头20的右侧的卯眼110和榫块101，以及设置于左翼尖接头10的顶部、右翼尖接头20的顶部的楔形凸起120和设置于机头接头30的底部的楔形凹槽130。

在本实施例中，左翼尖接头10的左端面设置有用于对接右翼尖接头20的左旋转体卯眼和左榫块，左翼尖接头10的上端面设置有用于对接机头接头30的楔形凸起120，右翼尖接头20的右端面设置有用于对接左翼尖接头10的右榫块和右旋转体卯眼，右翼尖接头20的上端面设置有用于对接机头接头30的楔形凸起120，机头接头30的下端面设置有配合左右翼尖接头的上端面的楔形凸起120并进行定位的楔形凹槽130。

本发明实施例提供的多个飞行器对接组件之间能够利用磁力作为空中对接的媒介，并利用卯榫结构进行多个飞行器对接组件之间的定位传力，以此达到多个飞行器100能够通过多个飞行器对接组件在空中进行对接的目的。

继续参阅图3至图9，根据本发明的一个实施例，电连接件包括设置于左翼尖接头10的左侧、顶部和右翼尖接头20的右侧、顶部以及机头接头30的底部的通电元件和通信元件。

在本实施例中，电连接件包括两个带有弹簧触针的导电触点70，两个导电触点70包括通电元件和通信元件，在一定距离范围内，飞行器对接组件上的失电型电磁铁60与铁块50之间的相互磁力作用使得两个飞行器100能够自动吸合，并通过卯眼110与榫块101的配合将两个飞行器100对接到位，以此提高两个飞行器100在空中对接的可行性，当两个飞行器100接合后，再通过通信元件传递信号以及通过通电元件进行电能分配。

继续参阅图3至图9，根据本发明的一个实施例，左翼尖接头10包括左翼尖端板80以及与设置于左翼尖端板80上并与左翼尖端板80的左侧齐平的左翼尖接头机匣(翼尖接头机匣40)，左翼尖接头10上的磁性连接件、卯榫结构和电连接件均设置于左翼尖接头机匣(翼尖接头机匣40)。进一步地，右翼尖接头20包括右翼尖端板80以及与设置于右翼尖端板80上并与右翼尖端板80的右侧齐平的右翼尖接头机匣(翼尖接头机匣40)，右翼尖接头20上的磁性连接件、卯榫结构和电连接件均设置于右翼尖接头机匣(翼尖接头机匣40)。

在本实施例中，通过在飞行器对接组件的左翼尖处设置左翼尖端板80，以及将左翼尖接头机匣安装在左翼尖端板80上，左翼尖端板80在两个飞行器对接组件的对接过程中能够增加对接面积，以此提高两个飞行器对接组件之间的对接平稳性，缓解左翼尖接头机匣与右翼尖接头机匣之间的对接应力，减少两个飞行器对接组件在对接后出现上下左右错位现象。

继续参阅图7至图9，进一步地，机体接头30包括机头接头机匣90，机头接头机匣90能够提高机体接头30与左右翼尖接头的对接面积，缓解左右翼尖接头机匣与机头接头机匣90之间的对接应力，减少两个或三个飞行器对接组件在对接后出现上下左右错位现象。

根据本发明的一个实施例，飞行器对接组件包括由三块翼板组成的三角型结构，左翼尖接头10、右翼尖接头20和机头接头30分别设置于三角型结构的两个侧角和一个底角处。

在本实施例中，通过将飞行器对接组件设置为三角型结构，可以提高飞行器对接组件的结构稳定性，同时，通过将左翼尖接头10、右翼尖接头20和机头接头30分别设置于三角型结构的两个侧角和一个底角处，可以提高飞行器对接组件的受力均衡性，减少飞行器对接组件在对接过程中出现倾斜现象。进一步地，三块翼板可通过磁性元件分别与左翼尖接头10、右翼尖接头20和机头接头30对接，以此提高飞行器对接组件的拆装便利性。

本发明实施例提供了一种以磁力为媒介，使用失电型电磁铁60进行连接的飞行器100之间的飞行器对接组件，旨在实现飞行器群网格状连接飞行器群100的单点和多点连接，同时，该飞行器对接组件还具有结构简单可靠、功耗低的优点，该飞行器对接组件由于没有外露机构，其在使用过程中承受的干扰阻力也较小。另外，本发明实施例提供的飞行器对接组件利用磁力作为飞行器群网格状连接飞行器群100在空中对接的媒介，能够允许较大精度范围内的对接操作。

本发明的第二方面提供了一种飞行器100，飞行器100包括根据发明的第一方面的飞行器对接组件，相邻两个或三个飞行器100之间通过飞行器对接组件在空中对接。

根据本发明的实施例，单个飞行器100的整体组成包括：左翼尖接头10、右翼尖接头20、机头接头30。其中，左、右翼尖接头20位于左、右机翼的两端，且左、右翼尖接头20的外端面与左、右翼尖的端板外端面平齐，机头接头30位于机头两侧左、右翼的连接处。

单个飞行器100的组装结构如图1所示，多个飞行器100组装后的飞行器群网格状连接飞行器群100如图2所示。其中，图1和图2中的飞行器100为结构示意图，反应了三角形联翼飞行器100的总体布局外形结构，但不包含飞行器100的具体细节，本发明的实施例采用三角形联翼飞行器100以及飞行器群网格状连接飞行器群100作为本次发明应用布局的优选实施例，本发明还可以仅用于翼尖对接或机头对接中的一种对接方式，或其他布局形式的飞行器100和空中对接方式，在此不再进行一一阐述。

如图2所示，本发明的第三方面提供了一种飞行器群网格状连接飞行器群100，飞行器群网格状连接飞行器群100包括多个根据本发明的第二方面的飞行器100，多个飞行器100构成三角型阵列，且三角型阵列中呈上下相邻分布的两个飞行器100通过机头接头30与左翼尖接头10或右翼尖接头20对接，三角形阵列中呈左右相邻分布的两个飞行器100通过左翼尖接头10与右翼尖接头20对接。

本发明第三方面提供的飞行器群网格状连接飞行器群100基于本发明第一方面提供的飞行器对接组件和本发明第二方面提供的飞行器100，每个飞行器100均在机头处设置有机头接头30以及在左右翼设置左翼尖接头10和右翼尖接头20，机头接头30、左翼尖接头10和右翼尖接头20上均设置有磁性连接件、卯榫结构和电连接件，多个飞行器100通过接头形成三角型网格状分布，解决了纯机械式连接对精度要求高、结构复杂、不适用于多个飞行器100在空中对接的技术问题。

本发明实施例提供的飞行器群网格状连接飞行器群100所采用的对接方案，没有机械驱动的活动部件，具有简单可靠、阻力低的优点。另外，飞行器群网格状连接飞行器群100采用磁力对接的连接方式，允许对接的精度范围较大，且组合与分离状态的转换过程灵活方便，采用失电型电磁铁60的连接方案，还能够降低整体的功耗。另外，本发明实施例采用机头接头30与左右翼尖接头20相结合，所引起的气动阻力增量较小。根据本发明的实施例，飞行器群网格状连接飞行器群100的连接方式如下：

1)总体连接方式：各个接头之间通过磁力吸合，需要分离时，接通相应位置的失电型电磁铁60的电源，使该电磁铁失去磁性，从而达到分离接头的目的。其中，对接的两个接头中，一侧为失电型电磁铁60，一侧为铁块50，以降低对接的两个接头不能分离的风险。若两侧均为电磁铁，则任何一方的电磁铁无法接通电路，均会导致对接的两个接头无法分离。

连接时，将需要对接的两个接头靠近到一定范围内，两个接头在磁力作用下自动吸合，并通过机匣上的卯眼110和榫块101进行定位。若一次对接失败，则控制对应的电磁铁通电分离后，再次进行对接，直到需要对接的两个接头对接成功。

当需要对接的两个接头完成定位对接后，两个接头之间的导电触点70接通，用于传递控制信号或分配相邻两个飞行器100之间的电能，也可以同时传递信号和分配电能，按具体飞行器100的连接需求而定。

2)左右翼尖接头20对接：左翼尖接头10的左端面为左铁块50，右翼翼尖接头的右端面与左铁块50对应的位置设置为失电型电磁铁60，两个接头在对接的位置设置有用于定位和传力的榫块101和卯眼110。对接完成后，榫块101与凹卯眼110对应后确定对接位置，以此传递飞行过程中的相邻端面之间的载荷。

当左翼尖接头10与右翼尖接头20吸合定位完成后，由接头左右端面上的触点传递信号和/或分配电能。

当左翼尖接头10与右翼尖接头20吸合后，翼尖端板80组合的一起，继续起到整流和垂直安定面的作用。

3)翼尖接头与机头接头30连接：翼尖接头的上端面为铁块50，机头接头30的下端面为失电型电磁铁60，接头在相应的位置设置有用于定位和传力的榫块101和卯眼110。作为示例，左翼尖接头10与机头接头30的连接方式如图8所示。

进一步地，左右翼尖接头20上的两个铁块50在前后位置上有差别，以防接反，具体地，左接头铁块50设置于榫块101的后方，右接头铁块50设置于榫块101的前方。

翼尖接头与机头接头30吸合定位后，由榫块101或卯眼110的斜面上的导电触点70传递信号和/或分配电能。

4)三个接头连接：任意两个接头吸合后，第三个接头仍可以接上，并接通触点。组合后的接头如图9所示，左右翼尖接头20均与机头接头30对接，以此形成三接头的组合结构。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种飞行器对接组件，其特征在于，所述飞行器对接组件包括机头接头、左翼尖接头和右翼尖接头，所述机头接头、所述左翼尖接头和所述右翼尖接头通过翼板彼此之间连接，且所述机头接头、所述左翼尖接头和所述右翼尖接头上均设置有磁性连接件、卯榫结构和电连接件，两个或三个所述飞行器对接组件通过所述磁性连接件、所述卯榫结构和所述电连接件对接。

2.根据权利要求1所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述磁性连接件包括分别设置于所述左翼尖接头的左侧和顶部的铁块，以及分别设置于所述右翼尖接头的右侧和所述机头接头的底部的失电型电磁铁。

3.根据权利要求1所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述卯榫结构包括分别设置于所述左翼尖接头的左侧和所述右翼尖接头的右侧的卯眼和榫块，以及设置于所述左翼尖接头的顶部、所述右翼尖接头的顶部的楔形凸起和设置于所述机头接头的底部的楔形凹槽。

4.根据权利要求3所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述机头接头的底部的所述楔形凹槽覆盖所述左翼尖接头和所述右翼尖接头上的所述楔形凸起，所述机头接头通过所述楔形凹槽同时与所述左翼尖接头和所述右翼尖接头上的所述楔形凸起对接。

5.根据权利要求1所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述电连接件包括设置于所述左翼尖接头的左侧、顶部和所述右翼尖接头的右侧、顶部以及所述机头接头的底部的通电元件和通信元件。

6.根据权利要求1所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述左翼尖接头包括左翼尖端板以及与设置于所述左翼尖端板上并与所述左翼尖端板的左侧齐平的左翼尖接头机匣，所述左翼尖接头上的所述磁性连接件、所述卯榫结构和所述电连接件均设置于所述左翼尖接头机匣。

7.根据权利要求1所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述右翼尖接头包括右翼尖端板以及与设置于所述右翼尖端板上并与所述右翼尖端板的右侧齐平的右翼尖接头机匣，所述右翼尖接头上的所述磁性连接件、所述卯榫结构和所述电连接件均设置于所述右翼尖接头机匣。

8.根据权利要求1所述的飞行器对接组件，其特征在于，所述飞行器对接组件包括由三块翼板组成的三角型结构，所述左翼尖接头、所述右翼尖接头和所述机头接头分别设置于所述三角型结构的两个侧角和一个底角处。

9.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括根据权利要求1至8中任一项所述的飞行器对接组件，相邻两个或三个所述飞行器之间通过所述飞行器对接组件在空中对接。

10.一种网格状连接飞行器群，其特征在于，所述网格状连接飞行器群包括多个根据权利要求9所述的飞行器，多个所述飞行器构成三角型阵列，且所述三角型阵列中呈上下相邻分布的两个所述飞行器通过机头接头与左翼尖接头或右翼尖接头对接，所述三角形阵列中呈左右相邻分布的两个所述飞行器通过所述左翼尖接头与所述右翼尖接头对接。

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