CN211918995U - 一种组合式无人机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种组合式无人机系统，该系统应用于作战环境，包括多个同构或异构的单体无人机，各所述单体无人机间通过升力体副油箱实现组合连接或解锁分离，在所述单体无人机解锁分离时，升力体副油箱脱落。与现有技术相比，本实用新型利用了固定翼飞机高升阻比和高机动性的布局特点，通过组合分解的方式，大幅度增大航程的同时，改善长航时无人机战场生存能力，显著提高作战效能。该发明还巧妙设计了用于副油箱的连接部件，解决无人机组合固定和解锁难题的同时，可以进一步提高单体无人机的机动能力，并整流改善组合部位的升阻特性。

Description

一种组合式无人机系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种组合式无人机系统。

背景技术

目前，长航时无人机的战略战术地位都非常高，是执行跨距侦察和攻击的利器。大型长航时无人机的航程，例如翼龙无人机等可以达到4000km以上，如果技术指标要求更高航程，按照常规设计方案，只有将无人机做得更大、更重、更昂贵，这种无人机的机动性必然更差、雷达反射面积更大、战场生存能力更低，实现预定战术目标的可能性很低。

无人机蜂群单体成本低廉，任务协同和互补性强，群体生存能力强，能够较好的完成战术目标。但是蜂群无人机对群体智能控制和通信技术的要求很高，由于为保证机动性，单体的作战半径非常有限，只能在近距离投送。如果需要大型载机投送则整体的生存能力依然不能得到保障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种航程长、结构简单、机动性好的组合式无人机系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种组合式无人机系统，该系统应用于作战环境，包括多个同构或异构的单体无人机，各所述单体无人机间通过升力体副油箱实现组合连接或解锁分离，在所述单体无人机解锁分离时，升力体副油箱脱落。

进一步地，多个所述单体无人机以机翼连接方式并列形成所述组合式无人机系统。

进一步地，所述升力体副油箱包括相连接的副油箱本体和连接件，所述连接件连接相邻两个单体无人机，所述连接件响应于控制信号动作，所述升力体副油箱脱落，各所述单体无人机解锁分离。

进一步地，所述连接件连接相邻两个单体无人机的机翼。

进一步地，所述机翼上设有定位销，所述连接件上设有与定位销相匹配的销槽。

进一步地，所述定位销分布设置于所述机翼的两侧边。

进一步地，所述连接件包括上盖和底座，所述上盖和底座间形成容纳所述机翼的中间舱。

进一步地，所述上盖和底座一侧铰接，铰接处设置有扭簧，另一侧通过可响应于控制信号动作的执行器实现可分离式连接。

进一步地，所述执行器包括卡扣、舵机和弹簧。

进一步地，所述连接件上安装有传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

一、作战半径大：本申请组合无人机系统在组合飞行时展弦比是单体无人机的几倍，可以大幅度提高升阻比，增大作战半径，可以从基地起飞直接抵达战场边缘。无人机解体后副油箱脱落，单体无人机载荷大幅度降低，长航时飞行得到保证。

二、作战效能高：在到达作战地点或者遇到敌方攻击前，系统主动或自动分解成多个单体无人机，以蜂群的群体性特征执行任务，战场生存和实现多目标作战任务成为现实。由于解体后的单体无人机按照作战型布局设计，并且扔掉了作为连接部件的副油箱后重量大幅度降低，因此单体无人机机动性和作战效能可以得到充分保障。本实用新型利用了固定翼飞机高升阻比和高机动性的布局特点，通过组合分解的方式，大幅度增大航程的同时，改善长航时无人机战场生存能力，显著提高作战效能。

三、技术难度低：系统初始状态下组合成一个整体飞行，不需要组网通讯，协同控制难度大幅度降低。各单体无人机上没有连接件，连接锁紧和解锁机构均设计在连接副油箱上，解锁时连接副油箱部件自由脱落，解锁过程对各单体无人机的控制没有任何影响。本实用新型解决无人机组合固定和解锁难题的同时，可以进一步提高单体无人机的机动能力，并整流改善组合部位的升阻特性。

四、系统成本低：各单体无人机不需要做极限设计，制造成本较低。长距离飞行不需要另外的载体，运输成本低。最终执行任务时以蜂群形式进行，战场生存能力和作战效能高，损毁率低。

附图说明

图1为本实用新型组合式无人机系统的结构示意图；

图2为本实用新型升力体副油箱的结构示意图；

图3为本实用新型机翼示意图；

图4为本实用新型连接件上盖的结构示意图；

图5为本实用新型连接件上盖的侧视图；

图6为本实用新型连接件上盖的内侧面示意图；

图7为本实用新型连接件底座的结构示意图；

图8为本实用新型连接件底座的内侧面示意图；

图9为本实用新型连接件底座的外侧面示意图；

图10为本实用新型连接件底座的侧视图；

图11为本实用新型连接件闭合时示意图；

图12为本实用新型连接件张开时示意图；

图13为本实用新型连接件在机翼上张开时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种组合式无人机系统，该系统应用于作战环境，包括多个同构或异构的单体无人机1，各所述单体无人机1间通过升力体副油箱2实现组合连接或解锁分离，在所述单体无人机1解锁分离时，升力体副油箱2脱落。升力体副油箱是指将两架无人机连接部分的副油箱设计成升力体形式，通过耦合设计能进一步改善组合飞行时的升阻性能，同时通过延伸两机之间的受力区域显著改善连接强度。升力体副油箱按照升力体设计，结构尺寸能保证组合飞行航程所需。

本实施例中，多个所述单体无人机以机翼连接方式并列形成所述组合式无人机系统。

本实施例中，各单体无人机结构相同。

若干单体无人机各自都是一个具备独立作战能力的完整无人机，采用并列组合的方式形成组合式无人机系统。系统初始状态下组合成一个整体起飞并长航时飞行，由于是组合飞行，因此不需要组网通讯，协同控制难度降低，更重要的是组合后展弦比是常规单体无人机的几倍，可以大幅度延长航程增大作战半径，从基地起飞直接抵达战场边缘；以组合状态飞行，还具有很好的战术欺骗能力；在到达作战地点或者遇到敌方攻击前，系统主动或自动分解成多个单体无人机，分解后副油箱自动脱落，各无人机以蜂群的群体性特征执行任务，由于解体后的单体无人机按照作战型布局设计，并且扔掉了作为连接部件的副油箱后重量大幅度降低，因此单体无人机机动性和作战效能可以得到充分保障。因此组合式无人机系统可以满足一些特殊作战任务。

本系统中，升力体副油箱2作为连接部件，其具备三个功能，一是各单体无人机之间的连接、固定和解锁，二是安装其本身就是组合飞行所需时的副油箱，三是通过升力体设计实现无人机组合部位整流。

如图2所示，升力体副油箱2包括相连接的副油箱本体21和连接件22，所述连接件22连接相邻两个单体无人机1。本实施例中，连接件22连接相邻两个单体无人机1的机翼11。

连接件处安装有传感器，在连接件响应于控制信号动作后，所述传感器检测是否解锁成功，若是，则各单体无人机的飞行控制器切换至纯姿态控制模式，在各单体无人机相互分离达到设定距离后，所述飞行控制器切换至位置控制模式。以三机组合为例。在飞行控制器输出解锁命令后即时检测连接件是否解锁打开，如果检测到连接件已经打开，飞行控制器切换到纯姿态控制模式，发出指令控制中间无人机保持水平姿态向前，左右两架无人机分别向左和向右滚转飞行，三架无人机相互飞离足够距离后，各自切换到位置控制模式分别控制飞行，解锁分离过程完成。

如图3所示，机翼11上设有定位销12，连接件22上设有与定位销12相匹配的销槽，以限制相邻两个单体无人机1之间的水平相对运动。定位销可分布设置于所述机翼的单侧边或两侧边。

本实施例中，每个机翼11上设有四个定位销12，每个定位销的直径为12mm。

如图4-图12所示，连接件22包括上盖和底座，上盖和底座间形成容纳所述机翼的中间舱。上盖和底座上的销槽201、202在闭合时形成与定位销12相匹配的销孔，上盖和下盖通过定位销和销槽来限制两子机之间的水平相对运动，合上之后通过卡扣可以将上盖和底座锁住保持闭合态，使飞机保持组合态，其张开和闭合时的示意图如图11、图12和图13所示。底座外侧面设置有多个与副油箱本体21连接的连接端子203。

上盖和底座一侧铰接，铰接处设置有扭簧，另一侧通过可响应于控制信号动作的执行器实现可分离式连接。当任务要求多架无人机需要分离，或者受到攻击警告反馈输出分离命令时，执行器打开，在扭簧作用下连接件上下两部分解锁打开，在自重作用下自由脱落。

具体地，执行器包括卡扣、舵机和弹簧。当舵机不发力，弹簧弹力将卡扣保持顶起状态时，上盖与底座扣在一起，保持组合态。当舵机逆时针旋转，克服弹簧的弹力，使得卡扣缩回。此时上盖与底座铰接连接轴上的扭簧发力，瞬间使上盖和底座张开，同时由于重力原因，整个中间机身副油箱会主动做平抛运动，无需在子机上借力便可使得两子机完成分离，且几乎对两子机的飞行状态没有影响。

本系统的各单体无人机上没有连接件，连接锁紧和解锁的机构设计在副油箱上，解锁时副油箱部件自由脱落，无人机实现自动解锁。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由本实用新型所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式无人机系统，其特征在于，该系统应用于作战环境，包括多个同构或异构的单体无人机，各所述单体无人机间通过升力体副油箱实现组合连接或解锁分离，在所述单体无人机解锁分离时，升力体副油箱脱落。

2.根据权利要求1所述的组合式无人机系统，其特征在于，多个所述单体无人机以机翼连接方式并列形成所述组合式无人机系统。

3.根据权利要求1所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述升力体副油箱包括相连接的副油箱本体和连接件，所述连接件连接相邻两个单体无人机，所述连接件响应于控制信号动作，所述升力体副油箱脱落，各所述单体无人机解锁分离。

4.根据权利要求3所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述连接件连接相邻两个单体无人机的机翼。

5.根据权利要求4所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述机翼上设有定位销，所述连接件上设有与定位销相匹配的销槽。

6.根据权利要求5所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述定位销分布设置于所述机翼的两侧边。

7.根据权利要求4所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述连接件包括上盖和底座，所述上盖和底座间形成容纳所述机翼的中间舱。

8.根据权利要求7所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述上盖和底座一侧铰接，铰接处设置有扭簧，另一侧通过可响应于控制信号动作的执行器实现可分离式连接。

9.根据权利要求8所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述执行器包括卡扣、舵机和弹簧。

10.根据权利要求3所述的组合式无人机系统，其特征在于，所述连接件上安装有传感器。

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