CN117719710A - 一种可空中回收无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型可空中回收的无人机设计，该方案包括第一对接撞杆、旋转折叠机翼、机身、第二对接撞杆、第一撞杆锁扣、第二撞杆锁扣、可折叠尾翼、机翼旋转机构、撞杆锁钩。无人机的机翼、尾翼均可方便进行折叠，折叠后所占的空间很小，方便在机腹内挂载和存放。在无人机完成任务进行回收时，无人机背部的第一和第二对接撞杆伸出，对接撞杆撞上回收绳后，回收绳滑入其顶部的锁扣内，对接撞杆折叠入机身背部凹槽内，无人机背部的第一和第二撞杆锁扣将对接撞杆锁住，形成前后吊点结构，同时无人机的机翼主动折叠入机身下方，可折叠尾翼控制无人机的姿态和航向，配合吊载无人机的回收绳，保证无人机可靠地回收至母机下方，并稳定回收。

Description

一种可空中回收无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及一种新型空中回收无人机设计，可用简单技术实现大中型无人机空中回收。

背景技术

对于无起落架形式的空投型或筒射型无人机，一般采用伞降、撞网等形式回收，二者皆需要合适的回收场地才可以成功回收，撞网回收更需要无人机有较高的强度。当无人机航程受到限制，不可返航到己方场地时，如：使用可快速反应的空投型无人机进行敌方侦察、干扰等任务，无人机不可在敌方范围内回收，此时需采用空中回收方式。针对无人机空中回收形式，现有技术中的“小精灵”无人机，采用加油锥套形式对接和回收，在经过多次失败后最终取得成功，主要原因为该方案需要子机有足够的对接精度，需要精准的视觉识别和子机控制精度，且子机处在母机的尾流中，子机周围流场复杂很难保持稳定飞行，进而完成对接。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新型可空中回收的无人机，结构简单且可允许较大的对接误差，折叠后尺寸较小，方便储存。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种可空中回收无人机设计，其具有结构简单，可允许较大对接误差，使对接和回收变得简单易实施，折叠后尺寸较小，方便储存等优点。

本发明中的无人机采用下单翼和X型尾翼布局，机翼、尾翼等均可折叠，其中，机翼为主动展开和折叠，机翼和尾翼折叠后，无人机可挂载在母机下方或内部，也可通过投放集束发射架进行集群发射，节省母机上的装载空间。本发明采用的技术方案如下：

一种空中回收无人机，包括第一对接撞杆、旋转折叠机翼、第一撞杆锁扣、机身、第二对接撞杆、第二撞杆锁扣、可折叠尾翼、机翼旋转机构和撞杆锁钩。

所述机身上部有凹槽，所述第一对接撞杆和第二对接撞杆位于机身上部凹槽内。

所述旋转折叠机翼位于机翼旋转机构下部。

所述机翼旋转机构用于连接旋转折叠机翼和机身。

所述第一撞杆锁扣和第二撞杆锁扣分别位于机身凹槽前部和机身凹槽后部。

所述可折叠尾翼位于机身尾部。

所述撞杆锁钩位于第一对接撞杆和第二对接撞杆的各自末端。

进一步的，所述的机身内部可装载无人机的动力设备、机载电子设备等，并将旋转折叠机翼、可折叠尾翼、第一对接撞杆和第二对接撞杆等连接在机身。

进一步的，所述的第一对接撞杆和所述的第二对接撞杆分别由第一撞杆驱动电机和第二撞杆驱动电机控制，均可从机身上部凹槽内竖起或放下。所述的第一对接撞杆和所述的第二对接撞杆均由独立电机控制，可绕自身旋转轴主动旋转。在无人机飞行状态和/或机载状态时，所述的第一对接撞杆锁定在无人机机身上部的前方凹槽内，所述的第二对接撞杆锁定在无人机机身上部的后方凹槽内。在无人机对接状态时，所述的第一对接撞杆向机身后部方向旋转伸出凹槽，所述的第二对接撞杆向机身前部方向旋转伸出凹槽，两根对接撞杆呈并列排布状态，与机身的前向夹角约为70°～80°。在无人机对接完成进入回收状态时，撞杆锁钩内带有回收绳的第一和第二对接撞杆分别向机身前部和后部旋转进入无人机机身上部凹槽内。

进一步的，所述的撞杆锁钩上有弹簧锁钩。所述的弹簧锁钩保证回收绳可滑入撞杆锁钩内，且回收绳滑入后不会再次滑出。在无人机对接瞬间，两根对接撞杆末端的撞杆锁钩之间形成的连线与母机的回收绳接近或者完全平行，当撞杆锁钩受到回收绳施加的自下而上的压力时，弹簧锁钩向内收缩，形成活动开口，回收绳滑入弹簧锁钩内，活动口回归封闭状态，回收绳与撞杆锁钩成功扣接。当无人机处于飞行状态、机载状态或回收状态时，所述的撞杆锁钩均为封闭状态。

进一步的，所述的第一撞杆锁扣和第二撞杆锁扣均由上锁块、锁扣转轴、锁扣底座、伸缩插销和电推杆组成。所述的第一撞杆锁扣和第二撞杆锁扣均采用电动方式控制，使上锁块沿着锁钩转轴弹起或放下，电推杆控制伸缩插销可插入或弹出底座上的插销孔。其中伸缩插销为主动可受控插入或拔出插销孔，上锁块也是可受控绕锁钩转轴旋转。所述的第一撞杆锁扣和第二对接撞杆锁扣均与机身牢固连接，分别用于主动锁定/释放第一对接撞杆和第二对接撞杆。当携带回收绳的两根对接撞杆完全进入凹槽内后，将第一对接撞杆和第二对接撞杆锁定。当对接撞杆完全锁定后，所述的撞杆锁扣同时可作为无人机吊点挂载在母机下方。

进一步的，所述的旋转折叠机翼与机翼旋转机构固定，可绕机身主动旋转。

进一步的，所述的机翼旋转机构由机翼电机和转轴齿轮组成，可采用电动方式展开或收回旋转折叠机翼，使旋转折叠机翼与机身垂直或平行。当无人机处于机载状态和/或回收状态时，所述的机翼旋转机构采用电动方式使旋转折叠机翼折叠在机身下方，与机身平行；当无人机处于飞行状态和/或对接状态时，机翼旋转机构采用电动方式展开旋转折叠机翼，使旋转折叠机翼与机身垂直，从而为无人机飞行提供升力和滚转力矩，并可在回收的后阶段主动折叠。

进一步的，所述的可折叠尾翼的单片尾翼由尾翼安定面、尾翼舵面、尾翼扭簧和尾翼转轴组成。

进一步的，当无人机处于机载状态和回收状态时，所述的可折叠尾翼分别折叠并最终贴合机身；当无人机处于飞行状态时，所述的可折叠尾翼展开，位于机身尾部呈X型分布。优选地，所述的可折叠尾翼外段可折叠约135°，折叠方向为顺时针或逆时针折叠，减少无人机折叠后的外包络空间。其中，可折叠尾翼还控制无人机的俯仰和航向，使无人机飞行稳定可控，并在飞行和回收过程中控制无人机的俯仰姿态和航向，使其与母机保持相对稳定的航向和姿态。

其中，所述的机翼旋转机构连接可折叠机翼和机身，可主动驱动可折叠机翼相对于机身旋转，无需使无人机保证精准位置控制即可实现与回收绳的对接。

其中，无人机上安装视觉识别装置，用于识别回收母机上的回收绳。优选地，所述的回收绳为回收母机上回收系统的一部分，采用高模量柔性圆截面绳，如凯夫拉等材质，承受回收绳在对接撞杆撞击时的拉力及具备快速收卷和释放的柔性。

有益效果：(1)与现有技术中相比，本发明的方案减少无人机的对接精度要求并同时因省去与母机锥套对接的对接杆，降低无人机的飞行阻力。

(2)本发明的无人机折叠后拥有更小的尺寸，方便在载机内部储存。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明提供的无人机完全折叠状态(机载状态)示意图。

图2为本发明提供的无人机完全展开状态(飞行状态)示意图。

图3为本发明提供的无人机对接前瞬间示意图。

图4为本发明提供的无人机完成对接准备回收的瞬间示意图。

图5为本发明提供的无人机回收状态示意图。

图6为本发明提供的无人机对接撞杆组成示意图。

图7为本发明提供的无人机的撞杆锁扣示意图。

图8为本发明提供的无人机的机翼旋转机构组成示意图。

图9为本发明提供的无人机的可折叠尾翼组成示意图。

具体实施方式

本发明的附图标记如下：第一对接撞杆1、回收绳2、旋转折叠机翼3、第一撞杆锁扣4、机身5、第二对接撞杆6、第二撞杆锁扣7、可折叠尾翼8、机翼旋转机构9和撞杆锁钩10；第一对接撞杆1由第一撞杆杆体1-1和第一撞杆驱动电机1-2组成，第二对接撞杆6由第二撞杆杆体6-1和第二撞杆驱动电机6-2组成；撞杆锁扣由上锁块4-1、锁扣转轴4-2、锁扣底座4-3、伸缩插销4-4和电推杆4-5组成；可折叠尾翼8的单片尾翼由尾翼安定面8-1、尾翼舵面8-2、尾翼扭簧8-3和尾翼转轴8-4组成；机翼旋转机构9由机翼电机9-1和转轴齿轮9-2推动；撞杆锁钩10上有弹簧锁钩10-1。

本发明提供了一种空中回收无人机，包括第一对接撞杆1、旋转折叠机翼3、第一撞杆锁扣4、机身5、第二对接撞杆6、第二撞杆锁扣7、可折叠尾翼8、机翼旋转机构9和撞杆锁钩10。

所述的机身5上部有凹槽，所述第一对接撞杆1和第二对接撞杆6位于机身5上部凹槽内。如图6所示，第一对接撞杆由第一撞杆驱动电机1-2驱动其绕自身旋转轴旋转，同理，第二对接撞杆由第二撞杆驱动电机6-2驱动旋转。所述的第一对接撞杆1和所述的第二对接撞杆6均可从机身5上部凹槽内竖起或放下。

所述第一撞杆锁扣4和第二撞杆锁扣7分别位于所述机身5前上部和后上部。如图7所示，所述的第一撞杆锁扣4由上锁块4-1、锁扣转轴4-2、锁扣底座4-3、伸缩插销4-4和电推杆4-5组成。第二撞杆锁扣7与第一撞杆锁扣4组成相同。所述的第一撞杆锁扣4和第二撞杆锁扣7均采用电动方式控制，使上锁块沿着锁钩转轴弹起或放下，伸缩插销可插入或锁扣底座上的插销孔。

所述旋转折叠机翼3位于机翼旋转机构9下部。

所述机翼旋转机构9用于连接旋转折叠机翼3和机身5。所述的机翼旋转机构9可采用电动方式展开或收回旋转折叠机翼3，使旋转折叠机翼3与机身5垂直或平行。如图8所示，所述机翼旋转机构9由无人机机身内的机翼电机9-1驱动转轴上的齿轮9-2，从而使机翼3进行旋转折叠。

所述可折叠尾翼8位于机身5尾部。所述的可折叠尾翼8具有折叠和展开两种状态；所述的折叠状态为折叠尾翼8分别折叠并最终贴合机身5尾部；如图9所示，所述尾翼8的单片尾翼由尾翼安定面8-1，尾翼舵面8-2，尾翼扭簧8-3，尾翼转轴8-4组成，所述的展开状态为可折叠尾翼(8)在机身(5)尾部呈X型分布。

所述撞杆锁钩10位于第一对接撞杆1和第二对接撞杆6的各自末端。所述的撞杆锁钩10上有弹簧锁钩。

所述的无人机上安装视觉识别装置，用于识别母机上的回收绳2。

实施例1

参见图1到图5说明本实施方法，本实施方法说明一种新型可控制回收的无人机的工作方法：

无人机在机载状态时，无人机装载在母机内部，机翼3和尾翼8均处为折叠状态，机翼3折叠在机身5下部，与机身5平行，尾翼8折叠并贴合在机身5尾部，机身5尾部安装有绑带，用于锁定折叠的尾翼8。两根对接撞杆均在机身5上部的凹槽内，两个撞杆锁钩和两个撞杆锁扣均为封闭状态。如图1所示。

母机空中投放无人机前，手动松开机身5尾部绑带，可折叠尾翼8在尾翼扭簧8-3的作用下，沿着尾翼转轴8-4展开，位于机身尾部呈X型分布。空投后，无人机机身内的机翼电机9-1驱动转轴上的齿轮9-2，使无人机快速展开旋转折叠机翼3，并启动发动机进入飞行状态，如图2所示。其中，无人机的机翼旋转机构9采用电动方式快速展开旋转折叠机翼3，使机翼3旋转90°，与机身5垂直。

当无人机执行完任务后进入对接状态，第一和第二撞杆锁扣的伸缩插销在电推杆的控制下开始收缩，上锁块沿着锁扣转轴向上打开使两根对接撞杆均向上旋转伸出凹槽，两根对接撞杆呈并列排布状态，与机身的前向夹角约为70°～80°，用于对撞回收绳2，如图3所示。无人机在母机下方飞行，此时母机展开回收绳2，两根对接撞杆以同一方向抵近回收绳2，即两根对接撞杆的末端的撞杆锁钩10之间形成的连线与回收绳2接近或者完全平行。当无人机的对接撞杆撞上母机的回收绳2时，撞杆锁钩10受到回收绳2施加的自下而上的压力，弹簧锁钩10-1向内收缩，形成活动开口，回收绳2滑入弹簧锁钩10-1内，活动口回归封闭状态，回收绳2与撞杆锁钩10-1成功扣接。回收绳2由于受拉力滑入对接撞杆末端的撞杆锁钩10内，弹簧锁钩10-1完成对回收绳2的钩锁，并完成对回收绳2的自动锁定。

无人机对接完成后进入回收状态，此时母机的回收绳2为自由绳，无人机的第一对接撞杆和第二对接撞杆携带回收绳2分别向机身5前部和机身5后部旋转进入对应的凹槽内(如图4、图5所示)，恢复至初始机载状态，第一撞杆锁扣4和第二撞杆锁扣7分别锁定第一对接撞杆1和第二对接撞杆6，锁定过程如下：当第一对接撞杆完全落入机身凹槽内时，所述的第一撞杆锁扣4上的上锁块4-1放下，电推杆4-5控制伸缩插销4-4插入锁扣底座4-3上的插销孔中，固定上锁块4-1，完成对第一对接撞杆1的锁定。第二对接撞杆6的锁定过程与第一对接撞杆相同，所述的撞杆锁扣如图7所示。当第一对接撞杆1和第二对接撞杆6完成锁定后，无人机形成稳定的前后吊点形式。无人机飞行速度降低，旋转折叠机翼3在机翼旋转机构9的控制下渐渐旋转折叠到机身5下部，与机身5形成平行状态，使无人机升力减小，此时无人机的可折叠尾翼8控制其航向和俯仰姿态与母机的相对稳定，母机控制回收绳渐渐收回，最终将无人机回收至母机舱内，此时手动对尾翼安定面8-1和尾翼舵面8-2从尾翼转轴8-4处进行折叠并利用机身尾部绑带手动约束尾翼8，所述的尾翼外段可折叠约135°。在对接过程中，只需保证对接撞击杆撞上回收绳即可保证对接成功，并顺利完成后续回收过程，相对于现有技术中“小精灵”无人机的锥套对接回收方案，允许拥有更大的对接误差。

通过该新型可控制回收的无人机设计，使得无人机回收的对接精度要求低，结构简单易实现，折叠后尺寸小易于储存。

本发明提供了一种可空中回收无人机的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种可空中回收无人机，其特征在于，包括第一对接撞杆(1)、旋转折叠机翼(3)、第一撞杆锁扣(4)、机身(5)、第二对接撞杆(6)、第二撞杆锁扣(7)、可折叠尾翼(8)、机翼旋转机构(9)和撞杆锁钩(10)；

所述机身(5)上部有凹槽，所述第一对接撞杆(1)和第二对接撞杆(6)可活动展开的在机身(5)上部凹槽内；

所述旋转折叠机翼(3)在机翼旋转机构(9)下部；

所述机翼旋转机构(9)用于连接旋转折叠机翼(3)和机身(5)；

所述第一撞杆锁扣(4)和第二撞杆锁扣(7)分别位于所述机身(5)前上部和后上部；所述可折叠尾翼(8)在机身(5)尾部；

所述撞杆锁钩(10)在第一对接撞杆(1)和第二对接撞杆(6)的各自末端。

2.根据权利要求1所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的第一对接撞杆(1)和所述的第二对接撞杆(6)分别由第一撞杆驱动电机(1-2)和第二撞杆驱动电机(6-2)控制，均可从机身(5)上部凹槽内竖起或放下。

3.根据权利要求1所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的撞杆锁钩(10)上有弹簧锁钩(10-1)。

4.根据权利要求1所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的第一撞杆锁扣(4)和第二撞杆锁扣(7)均由上锁块、锁扣转轴、锁扣底座、伸缩插销和电推杆组成；所述的第一撞杆锁扣(4)和第二撞杆锁扣(7)均采用电动方式控制，使上锁块沿着锁钩转轴弹起或放下，伸缩插销插入或拔出锁扣底座上的插销孔。

5.根据权利要求1所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的机翼旋转机构(9)由机翼电机(9-1)和转轴齿轮(9-2)组成，采用电动方式展开或收回旋转折叠机翼(3)，使旋转折叠机翼(3)与机身(5)垂直或平行。

6.根据权利要求1所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的可折叠尾翼(8)的单片尾翼由尾翼安定面(8-1)、尾翼舵面(8-2)、尾翼扭簧(8-3)和尾翼转轴(8-4)组成。

7.根据权利要求1或6所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的可折叠尾翼(8)具有折叠和展开两种状态；所述的折叠状态为折叠尾翼(8)分别折叠并最终贴合机身(5)尾部；所述的展开状态为可折叠尾翼(8)在机身(5)尾部呈X型分布。

8.根据权利要求1所述的一种可空中回收无人机，其特征在于，所述的无人机安装视觉识别装置，用于识别母机上的回收绳(2)。