CN207148654U - 一种固定翼飞机货物空投与接收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固定翼飞机货物空投与接收系统，包括飞机及设置在其机身腹部上的货物舱、连接货物舱和货物的吊放装置以及地面接收设备，所述货物舱内设有推送机构，所述吊放装置包括吊绳、卷绳器、固绳器、释放机构、减速机构、货物囊包和测高仪，所述吊绳的一端与卷绳器连接，所述卷绳器固定安装在货物舱的内顶部，所述固绳器套设在吊绳上，所述固绳器固定在货物舱的舱口处，所述吊绳的下端连接释放机构，所述释放机构连接货物囊包，所述货物囊包内设有货物。本实用新型将飞机超低空直接投放货物的技术与吊绳投放技术结合，提高了空投的精准度，实现低成本快速运输，促进航空货运装备的发展。

Description

一种固定翼飞机货物空投与接收系统

技术领域

本实用新型涉及货物空投技术领域，尤其涉及一种固定翼飞机货物空投与接收系统。

背景技术

目前，固定翼飞机向地面空投货物的技术方案主要是使用降落伞及伞翼等缓降伞的方案，简称直接空投。其主要技术特点是，货物离开飞机后依靠缓降伞降低接地速度，或者说是降低接地冲击力，以保护货物。不论是凌空投放，或是远程使用伞翼滑翔投放，直接空投的方式上都采用缓降伞技术将货物牵引出舱，然后下落，开伞张满，缓降，接地，解脱缓降伞等过程来实现空投货物。目前的直接空投技术比较成熟，能够有效空投物体或人员，其中，空投单件重装的重量大于二十吨。在空投技术上，包括1、超低空空投，离地高度约3米，特点是用降落伞拉出重装货物，减小货物落地的水平和垂直加速度，并可以实现精准的定点投放。2、低空空投，离地高度约150米。3、中高空空投。

现有空投技术的难点是如何提高落点精准度，即使采用超低空空投，也受到载机的降高和开伞时机精准度的影响，这些影响货物落点精准度的因素还包括，一是载机对投放点或投放时机的把握，二是投放过程的大气风速影响。

提高货物落点精准度的技术方案包括几点，一是把握投放点或投放时机，可以在投放地点增加地面人员的配合，二是采用降低缓降伞开伞高度的技术，三是可以发展具有辅助动力控制或辅助气动力操控的主动纠偏的辅助控制技术，以提高缓降伞即货物的落点精度。

分析其中的技术几个细节，一是载机自己对准落点即把握投放时机存在技术难度，采用超低空投放对载机的飞行安全风险较大，也就是载机克服货物出舱过程的俯仰力矩的难度较大，二是降低开伞高度，缓降伞可以减少大气风速的影响，三是在比较复杂地形地貌区域比较难开展超低空和低空空投。直升机采用的吊绳空投适合低速或悬停飞行状态的空投，可以借鉴。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中空投的降落地点不够精准问题，而提出的一种固定翼飞机货物空投与接收系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种固定翼飞机货物空投与接收系统，包括飞机及设置在其机身腹部上的货物舱、连接货物舱和货物的吊放装置以及地面接收设备，所述货物舱内设有推送机构，所述吊放装置包括吊绳、卷绳器、固绳器、释放机构、减速机构、货物囊包和测高仪，所述吊绳的一端与卷绳器连接，所述卷绳器固定安装在货物舱的内顶部，所述固绳器套设在吊绳上，所述固绳器固定在货物舱的舱口处，所述吊绳的下端连接释放机构，所述释放机构连接货物囊包，所述货物囊包内设有货物，所述减速机构安装在释放机构和货物囊包之间，所述测高仪包括激光测距机和第一无线信号发射装置，所述激光测距机通过第一无线信号发射装置与飞机机载系统无线连接，所述测高仪通过三角连线安装在货物囊包的底部，所述地面接收设备包括地面站、现场信号器、现场遥控器、货物回收网，所述货物回收网通过安装架安装在接收地点。

优选地，所述吊绳采用低弹性柔性非金属绳索。

优选地，所述释放机构由锁机构、遥控开锁器、冲击力传感器和电源组成，所述锁机构包括上位锁和下位锁，所述上位锁与吊绳下端连接，所述下位锁通过货物囊包连接带与货物囊包连接，所述遥控开锁器上设有第二无线信号发射装置，所述锁机构上设有无线信号接收装置和控制器，所述遥控开锁器通过第二无线信号发射装置和无线信号接收装置与控制器无线连接，所述冲击力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与上位锁和下位锁的输入端电连接。

优选地，所述减速机构为缓降伞，所述缓降伞与下位锁连接。

优选地，所述货物囊包包括弹性外包物，所述弹性外包物上设有夹层，所述夹层内设有配重物，所述弹性外包物分为防水内层和缓冲外层。

优选地，所述安装架包括支架底座，所述支架底座上转动连接有两个防脱栏杆，所述防脱栏杆远离支架底座的一端转动连接有缓冲器，所述缓冲器的下端转动连接有第一地桩，所述第一地桩固定在接收地点，所述货物回收网安装在两个防脱栏杆之间，所述货物回收网的下端固定在支架底座上。

本实用新型中，货物从飞机出舱后，并不是即刻脱离飞机，而是采用吊绳继续牵连货物并持续飞行，通过调整飞行高度或调整吊绳长度控制货物的离地高度，在到达投放货物的接地点前，货物离地高度达到超低空的几米投放高度，准备实施超低空空投，采用直接空投或采用吊绳释放货物空投前打开缓降伞，当缓降伞刚好充满张开时即可释放货物，通过缓降伞的阻力降低货物的水平牵连速度，或牵引速度，并降低接地冲击力，在地面或水面，所述水面也称水上，包括海面或海上，可以设置或不用设置接收空投货物的缓冲网或回收网，辅助货物的接地及回收，这个过程可以增加地面人员使用地面设备，包括无线电遥控技术，以提高释放货物的时机即提高落点精准度。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种固定翼飞机货物空投与接收系统的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种固定翼飞机货物空投与接收系统中货物舱与释放结构的连接结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种固定翼飞机货物空投与接收系统中释放机构的结构示意图；

图4为本实用新型提出的一种固定翼飞机货物空投与接收系统中测高仪与货物囊包的连接结构示意图。

图中：1-飞机、101-货物舱、2-吊放装置、201-吊绳、202-卷绳器、203-固绳器、204-释放机构、2041-上位锁、2042-下位锁、205-减速机构、206-货物囊包、2061-货物囊包连接带、207-测高仪、2071-三角连线、3-地面接收设备、301-货物回收网、302-支架底座、303-防脱栏杆、304-缓冲器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1-4，一种固定翼飞机货物空投与接收系统，包括飞机1及设置在其机身腹部上的货物舱101、连接货物舱101和货物的吊放装置2以及地面接收设备3，货物舱101内设有推送机构，吊放装置2包括吊绳201、卷绳器202、固绳器203、释放机构204、减速机构205、货物囊包206和测高仪207，吊绳201采用低弹性柔性非金属绳索，吊绳201的一端与卷绳器202连接，卷绳器202固定安装在货物舱101的内顶部，固绳器203套设在吊绳201上，固绳器203固定在货物舱101的舱口处，固绳器203将吊绳201限位于机身重心及附近的位置，吊绳201的下端连接释放机构204，释放机构204连接货物囊包206，释放机构204由锁机构、遥控开锁器、冲击力传感器和电源组成，锁机构包括上位锁2041和下位锁2042，上位锁2041与吊绳201下端连接，下位锁2042通过货物囊包连接带2061与货物囊包206连接，遥控开锁器上设有第二无线信号发射装置，锁机构上设有无线信号接收装置和控制器，遥控开锁器通过第二无线信号发射装置和无线信号接收装置与控制器无线连接，冲击力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端与上位锁2041和下位锁2042的输入端电连接，上位锁2041锁闭状态即连接吊绳201，开锁状态即释放吊绳201，遥控开锁器用于由地面接受设备3通过无线电指令控制锁机构的上位锁2041开锁，下位锁2042锁闭状态即连接货物，开锁状态即释放货物，下位锁2042的开锁是由安装在释放机构204上的冲击力传感器控制，当货物接触陆地或水面产生冲击过载时，冲击力传感器发出开锁信号并传递给控制器，以控制释放机构204的下位锁2042开锁与货物脱离，货物囊包206内设有货物，减速机构205安装在释放机构204和货物囊包206之间，减速机构205为缓降伞，缓降伞与下位锁2042连接，缓降伞伴随释放机构204上位锁2041的开锁而脱离吊绳201，并伴随释放机构204下位锁2042的开锁而与货物脱离，货物囊包206包括弹性外包物，弹性外包物上设有夹层，夹层内设有配重物，对于空投重量较轻的货物则可以添加配重，弹性外包物分为防水内层和缓冲外层，测高仪207包括激光测距机和第一无线信号发射装置，激光测距机通过第一无线信号发射装置与飞机机载系统无线连接，测高仪207通过三角连线2071安装在货物囊包206的底部，地面接收设备3包括地面站、现场信号器、现场遥控器、货物回收网301，货物回收网301通过安装架安装在接收地点，安装架包括支架底座302，支架底座302上转动连接有两个防脱栏杆303，防脱栏杆303远离支架底座302的一端转动连接有缓冲器304，缓冲器304的下端转动连接有第一地桩，第一地桩固定在接收地点，货物回收网301安装在两个防脱栏杆303之间，货物回收网301的下端固定在支架底座302上，通过缓冲器304的缓冲，拦阻货物时依靠安装架支撑的货物回收网301的变形以及缓冲器304的少量弹性变形来承受货物的冲击力，地面站包含便携式，车载移动式，固定站式三种构形，用于对空投货物进行无线电视频监视，控制货物出舱，与空投现场话音通信，以及货物接地前发送指令释放货物，便携式地面站适合用于释放货物的现场使用，辅助远程地面站对货物接地前的释放过程进行灵活控制，现场信号器包括位置信号器和卫星差分站，布置在释放货物的现场，位置信号器通过发送无线电信号提供释放货物的位置信息或当地气象信息，用于释放机构204的遥控开锁器接收该信号，实现释放机构204的锁机构自动解算释放货物的时机，卫星差分站则提供释放货物地点的差分信号，现场遥控器用于在释放货物的现场向释放机构204发出释放货物指令。

本实用新型中，货物从飞机1出舱后，并不是即刻脱离飞机1，而是采用吊绳201继续牵连货物并持续飞行，通过调整飞行高度或调整吊绳201长度控制货物的离地高度，在到达投放货物的接地点前，货物离地高度达到超低空的几米投放高度，准备实施超低空空投，采用直接空投或采用吊绳201释放货物空投前打开缓降伞，当缓降伞刚好充满张开时即可释放货物，通过缓降伞的阻力降低货物的水平牵连速度，或牵引速度，并降低接地冲击力，在地面或水面，所述水面也称水上，包括海面或海上，可以设置或不用设置接收空投货物的货物回收网301，辅助货物的接地及回收，这个过程可以增加地面人员使用地面设备，包括无线电遥控技术，以提高释放货物的时机即提高落点精准度。

实施例1.水上平面回收货物：

海上钻井平台上经常需要接收从陆地运送上来的货物。使用直升机成本较高，使用固定翼飞机还没有解决精准投送技术，直接投到海上则因为落点范围宽广不便于回收。采用本实用新型的技术方案，执行空投货物的飞机1选择固定翼无人机。为此，可以在海上钻井平台的附近海面，设置货物回收网301，利用平台选择在支柱上安装两个快速装卸用的固定点用于连接货物回收网301的两条拉绳，货物回收网301的另外两条拉绳连接在海面上的动力小船，动力小船向离开平台的反方向行使，会将货物回收网301张开。同时，连接在货物回收网301上漂浮在海面的防脱栏杆303也随之张开，构成海上的货物接收网。在钻井平台上设置现场信号器，发送当地卫星导航差分信号和位置信号，并且，平台上配合回收货物的人员使用现场遥控器，与空投飞机配合，提供自动控制直接空投的投放信号，以及给飞机1的吊绳201下连接的遥控开锁器发送释放货物的开锁指令。执行空投的无人机在飞抵钻井平台附近空域准备空投货物前，无人机降低飞行速度和高度执行超低空投放，或通过吊绳从机身腹部的舱门放下货物，吊绳连接货物继续飞近钻井平台，对准空投航向，货物距离海面高度约3米。当货物即将进入海上接收网入口约60米时，根据现场信号器发送的投放指令，货物囊包上的缓降伞自动打开，引导伞拖拉出主降伞，在主降伞充气张满的同时，货物囊包也充满气体，随即货物脱离吊绳下落。平台上使用现场遥控器的操作人员，几乎同时也给吊绳201的空投发送投放指令，该指令与前指令由遥控开锁器按照信号的先入为主进行处理，互为备份。开伞到下落的过程约2秒钟，下落的货物瞬间落入货物回收网301及防脱栏杆302内。由于海水的阻力和缓冲作用，超低空投放的货物囊包206没有弹跳，缓降伞随即脱离落水。平台上工作人员起动升降机，将接收网连同货物囊包、动力小船、缓降伞一起回收到平台上。其它钻井平台选择高架拦阻网接收货物，从钻井平台的台面上延伸出两根金属支架，撑开比较松弛的缓冲网。两根支架的安装高度一高一低。空投飞机向着高度较低的支架飞来，投放过程与上述相同。比较一下，高架拦阻网省略了海上动力小船以及围栏等设施，且最后的回收货物的过程比较方便，但是，使用高架拦阻网则要求该钻井平台设置拦阻网一侧的上方比较空旷，净空条件满足飞行安全，便于货物顺畅入网，并且货物的重量较轻。

实施例2.陆地高架回收货物

在高海拔地区常设的工作区，比如工作站，高地边防哨所等，这些地方交通不方便，使用空投方式发送货物比较方便。但是，在高海拔地区，飞机1低空飞行速度比较快，货物投放时刻的速度比海平面高较多，影响到接地冲击力提高。高海拔地区使用直升机的成本也很高，且很多直升机在高原地区用不了。采用本实用新型的技术方案，执行空投货物的飞机1选择固定翼无人机。为此，在工作区附近选择一块平地，或者相对较平坦的土丘地，设置接收货物的高架拦阻网，用于超低空直接空投或吊绳201空投。选择弹性长行程的缓冲器304设计拦阻网，低成本的方案是，使用弹力绳作为缓冲器304，用拉力方式产生缓冲作用。拦阻网的支架底座302长度需要比较长，并且用大直径钢管为骨架，两头上翘如同滑撬，防止拦阻网支架陷入土中。拦阻网支架上的拦阻臂的底部与底座连接，高度约为吊绳201下货物的离地高度，可选为3米，顶部的向下投影不能超出底座的端头，并且用承力支臂与底座连接，三者构成倒置的三角形，底座在下接触地面。图2。缓冲网安装在拦阻支架上并保持比较松弛，以便其变形缓冲和防止货物反弹出网。缓冲器304的弹力绳多根，分别连接在拦阻臂的两侧，并向后且外侧延伸一段长度，固定在地面的地桩上，弹力绳上连接能够自动解脱而防止支架回弹的信号传感器。拦阻网的具体设计参数可以根据拦阻网实物和使用的地点，通过地面上的拉力试验修正完善。吊绳下货物的空投高度离地约2米，而投放现场配置的地面设备，以及投放过程与实施例1相同，货物接地后，支架底座302在地面滑行一段距离停止，并且这个时刻弹力绳自动脱开，不再因为回弹而拉回支架。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种固定翼飞机货物空投与接收系统，其特征在于，包括飞机(1)及设置在其机身腹部上的货物舱(101)、连接货物舱(101)和货物的吊放装置(2)以及地面接收设备(3)，所述货物舱(101)内设有推送机构，所述吊放装置(2)包括吊绳(201)、卷绳器(202)、固绳器(203)、释放机构(204)、减速机构(205)、货物囊包(206)和测高仪(207)，所述吊绳(201)的一端与卷绳器(202)连接，所述卷绳器(202)固定安装在货物舱(101)的内顶部，所述固绳器(203)套设在吊绳(201)上，所述固绳器(203)固定在货物舱(101)的舱口处，所述吊绳(201)的下端连接释放机构(204)，所述释放机构(204)连接货物囊包(206)，所述货物囊包(206)内设有货物，所述减速机构(205)安装在释放机构(204)和货物囊包(206)之间，所述测高仪(207)包括激光测距机和第一无线信号发射装置，所述激光测距机通过第一无线信号发射装置与飞机机载系统无线连接，所述测高仪(207)通过三角连线(2071)安装在货物囊包(206)的底部，所述地面接收设备(3)包括地面站、现场信号器、现场遥控器、货物回收网(301)，所述货物回收网(301)通过安装架安装在接收地点。

2.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机货物空投与接收系统，其特征在于，所述吊绳(201)采用低弹性柔性非金属绳索。

3.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机货物空投与接收系统，其特征在于，所述释放机构(204)由锁机构、遥控开锁器、冲击力传感器和电源组成，所述锁机构包括上位锁(2041)和下位锁(2042)，所述上位锁(2041)与吊绳(201)下端连接，所述下位锁(2042)通过货物囊包连接带(2061)与货物囊包(206)连接，所述遥控开锁器上设有第二无线信号发射装置，所述锁机构上设有无线信号接收装置和控制器，所述遥控开锁器通过第二无线信号发射装置和无线信号接收装置与控制器无线连接，所述冲击力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与上位锁(2041)和下位锁(2042)的输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的一种固定翼飞机货物空投与接收系统，其特征在于，所述减速机构(205)为缓降伞，所述缓降伞与下位锁(2042)连接。

5.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机货物空投与接收系统，其特征在于，所述货物囊包(206)包括弹性外包物，所述弹性外包物上设有夹层，所述夹层内设有配重物，所述弹性外包物分为防水内层和缓冲外层。

6.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机货物空投与接收系统，其特征在于，所述安装架包括支架底座(302)，所述支架底座(302)上转动连接有两个防脱栏杆(303)，所述防脱栏杆(303)远离支架底座(302)的一端转动连接有缓冲器(304)，所述缓冲器(304)的下端转动连接有第一地桩，所述第一地桩固定在接收地点，所述货物回收网(301)安装在两个防脱栏杆(303)之间，所述货物回收网(301)的下端固定在支架底座(302)上。