RU2307047C1 - Method of landing superlight unmanned flying vehicles - Google Patents
Method of landing superlight unmanned flying vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307047C1 RU2307047C1 RU2006131951/11A RU2006131951A RU2307047C1 RU 2307047 C1 RU2307047 C1 RU 2307047C1 RU 2006131951/11 A RU2006131951/11 A RU 2006131951/11A RU 2006131951 A RU2006131951 A RU 2006131951A RU 2307047 C1 RU2307047 C1 RU 2307047C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uav
- landing
- unmanned flying
- flying vehicle
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам посадки беспилотных летательных аппаратов (БЛА), в частности к способам посадки сверхлегких (массой не более одного килограмма) БЛА, оснащенных бортовыми электронными устройствами наблюдения, навигации и автоматического управления полетом.The invention relates to methods for landing unmanned aerial vehicles (UAVs), in particular to methods for landing ultralight (weighing no more than one kilogram) UAVs equipped with on-board electronic devices for monitoring, navigation and automatic flight control.
Известен способ посадки БЛА с помощью парашютной системы (например, информационный бюллетень "Иностранная печать об экономическом, научно-техническом и военном потенциале...", серия "Технические средства разведывательных служб капиталистических государств", Москва, №6, 1998, с.21), при котором на БЛА предварительно устанавливают парашютную систему, при посадке раскрывают парашют и с его помощью гасят скорость приземления БЛА до допустимого значения.A known method of landing UAVs using a parachute system (for example, the newsletter "Foreign press on the economic, scientific, technical and military potential ...", a series of "Technical means of intelligence services of the capitalist states", Moscow, No. 6, 1998, p.21 ), in which the parachute system is pre-installed on the UAV, the parachute is opened during landing, and with it, the UAV landing speed is suppressed to an acceptable value.
Недостатком этого способа является увеличение общей массы БЛА за счет массы парашютной системы, приводящее к необходимости существенного уменьшения массы полезной нагрузки. Из-за указанных массогабаритных ограничений использование парашютной системы для посадки сверхлегких БЛА затруднительно.The disadvantage of this method is the increase in the total mass of the UAV due to the mass of the parachute system, leading to the need to significantly reduce the mass of the payload. Due to the indicated weight and size limitations, the use of a parachute system for landing ultralight UAVs is difficult.
Другой известный способ посадки БЛА (как малой, так и большой массы) основан на гашении относительной скорости за счет скоординированного с полетом БЛА движения посадочной площадки. К этому классу технических решений относится, например, способ посадки БЛА по японскому патенту JP №2001354199, В64F 1/00, В63В 35/50, В64С 13/18. Этот способ основан на движении посадочной площадки, роль которой выполняет палуба надводного судна (например, корабля, баржи), со скоростью, близкой к горизонтальной составляющей скорости БЛА, на заключительном участке посадки. Согласно указанному способу, измеряют горизонтальную составляющую скорости БЛА и регулируют скорость движения судна таким образом, чтобы относительная скорость сближения БЛА и поверхности палубы судна стремилась к нулю.Another known method for landing UAVs (both small and large masses) is based on damping the relative speed due to the landing site movement coordinated with UAV flight. This class of technical solutions includes, for example, the method of landing UAVs according to Japanese patent JP No. 2001354199, B64F 1/00, B63B 35/50, B64C 13/18. This method is based on the movement of the landing site, the role of which is played by the deck of a surface vessel (for example, ship, barge), with a speed close to the horizontal component of the speed of the UAV, in the final landing section. According to this method, the horizontal component of the speed of the UAV is measured and the speed of the vessel is adjusted so that the relative speed of approach of the UAV and the surface of the deck of the vessel tends to zero.
Очевидно, что такой способ может иметь весьма ограниченное применение, поскольку создает значительные неудобства для объекта, используемого в качестве посадочной площадки.Obviously, this method can have very limited application, since it creates significant inconvenience for the object used as a landing site.
Для устранения этого недостатка в качестве посадочной площадки используют подвижную платформу, на которой устанавливают вертикальную раму с посадочной сетью, выполненную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и горизонтального перемещения по закрепленным на платформе направляющим. На борту БЛА и на платформе устанавливают специальные электронные посадочные средства (оптические или радиолокационные). Эти средства позволяют дистанционно контролировать относительное местоположение и скорость сближения БЛА с сетью и управлять как движением рамы с сетью, так и полетом БЛА на конечном участке захода на посадку таким образом, чтобы БЛА при посадке не получил бы механических повреждений.To eliminate this drawback, a movable platform is used as a landing pad, on which a vertical frame with a landing net is installed, which is made with the possibility of rotation around a vertical axis and horizontal movement along guides fixed to the platform. On board the UAV and on the platform, special electronic landing equipment (optical or radar) is installed. These tools allow you to remotely control the relative location and speed of approach of the UAV to the network and control both the movement of the frame with the network and the flight of the UAV at the final landing approach so that the UAV does not receive mechanical damage during landing.
Так, в известном способе посадки БЛА путем улавливания его в вертикальную сеть, описанном в обзоре "Дистанционно пилотируемые летательные аппараты капиталистических стран"./Под редакцией Федосова Е.А., Москва, Научно-информационный центр, 1989, с.51-61, в носовой части БЛА устанавливают импульсный источник излучения, работающий в ближней инфракрасной (ИК) области спектра. На посадочной площадке устанавливают платформу с направляющими, которая в процессе посадки БЛА остается неподвижной. На платформу устанавливают вертикальную раму, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и привод для этого вращения. На раму устанавливают два ИК-приемника, вертикальную посадочную сеть, выполненную с возможностью ее горизонтального перемещения по направляющим, закрепленным на платформе, вычислитель и тормозное устройство, которое тросами соединяют с сетью. На конечном участке захода БЛА на посадку путем дистанционного управления с земли выводят его в зону действия ИК-приемников, измеряют с их помощью угол возвышения и боковое смещение БЛА относительно центра сети, вычисляют значения отклонений БЛА от запрограммированной траектории захода на посадку и передают эти данные на борт БЛА для обеспечения его попадания в сеть. При входе БЛА в сеть перемещают последнюю вдоль направляющих рамы, гасят кинетическую энергию движения БЛА за счет вытягивания тросов тормозного устройства и высвобождают из сети попавшийся в нее БЛА.So, in the known method of landing UAVs by capturing it in a vertical network, described in the review "Remote-controlled aircraft of the capitalist countries." / Edited by Fedosov EA, Moscow, Scientific Information Center, 1989, p.51-61, in the bow of the UAV set a pulsed radiation source operating in the near infrared (IR) region of the spectrum. A platform with guides is installed on the landing site, which remains stationary during the landing of the UAV. A vertical frame is mounted on the platform, made to rotate around a vertical axis, and a drive for this rotation. Two IR receivers are installed on the frame, a vertical landing network, made with the possibility of its horizontal movement along the rails mounted on the platform, a calculator and a brake device, which are connected to the network by cables. At the final section of the UAV approach by landing, by remote control from the ground, they bring it into the range of infrared receivers, measure the elevation angle and the lateral UAV offset relative to the network center, calculate the deviations of the UAV from the programmed approach path and transmit these data to UAV board to ensure it gets into the network. When the UAV enters the network, the latter is moved along the guide rails, the kinetic energy of the UAV movement is extinguished by pulling the braking device cables, and the UAV caught in it is released from the network.
Как видно из вышеприведенного описания, для реализации способа посадки БЛА в сеть требуется довольно сложное и громоздкое наземное оборудование. Это ограничивает сферу возможного применения указанных способов, особенно в тех случаях, когда БЛА должен иметь небольшую стоимость, малые массу и габариты. Для таких БЛА ни по тактическим, ни по экономическим соображениям не оправдано применение сложных посадочных устройств.As can be seen from the above description, for the implementation of the method of landing UAVs in the network requires a fairly complex and bulky ground equipment. This limits the scope of the possible application of these methods, especially in cases where the UAV should have a small cost, small weight and dimensions. For such UAVs, neither for tactical nor economic reasons the use of complex landing devices is justified.
Что касается обычного самолетного способа горизонтальной посадки, то для сверхлегких БЛА он неприемлем, поскольку требует наличия взлетно-посадочной полосы. Более интересен для БЛА способ вертикальной посадки, используемый вертолетами и специальными самолетами с вертикальным взлетом и посадкой. Однако эти летательные аппараты сложны в эксплуатации и управлении, дороги и обычно используются лишь в пилотируемой авиации.As for the conventional aircraft method of horizontal landing, it is unacceptable for ultralight UAVs, since it requires a runway. For UAVs, the vertical landing method used by helicopters and special aircraft with vertical take-off and landing is more interesting. However, these aircraft are difficult to operate and operate, expensive and usually used only in manned aircraft.
Следует отметить, что в истории авиации предпринимались многочисленные попытки создания гибридных летательных аппаратов нетрадиционных схем, которые могли бы безопасно садиться в любом месте земной поверхности (например, книга Бауэре П. "Летательные аппараты нетрадиционных схем", Москва, "Мир", 1991).It should be noted that in the history of aviation, numerous attempts have been made to create hybrid aircraft of unconventional patterns that could land safely anywhere on the earth’s surface (for example, P. Bauer’s book, “Unconventional Pattern Aircraft”, Moscow, Mir, 1991).
Так, например, в основе изобретения по патенту RU №2278801, В64С 29/02, В64С 25/40 лежит идея использования при посадке сверхлегкого БЛА явления авторотации.So, for example, the invention of patent RU No. 2278801, B64C 29/02, B64C 25/40 is based on the idea of using the autorotation phenomenon when landing an ultralight UAV.
Согласно этому способу, до начала полета БЛА на его борту устанавливают электронную аппаратуру наведения, а на посадочной площадке размещают наземное посадочное оборудование, в самолетном режиме осуществляют горизонтальный полет и заход на посадку, на заключительном участке посадки с помощью бортовой электронной аппаратуры наведения и наземного посадочного оборудования наводят БЛА на посадочную площадку и путем гашения кинетической энергии движения БЛА с использованием тормозного механизма осуществляют мягкую посадку БЛА на посадочную площадку, - при этом после начала наведения БЛА на посадочную площадку с помощью силовой установки и аэродинамических органов управления БЛА переводят его в режим авторотации с прецессией относительно вертикально направленного вектора скорости его поступательного движения, после чего с помощью аэродинамических органов управления БЛА уменьшают скорость его вертикального движения относительно земли до значений, обеспечивающих возможность полного гашения кинетической энергии БЛА при его мягкой посадке.According to this method, before the start of the UAV flight, electronic guidance equipment is installed on board, and ground landing equipment is placed on the landing site, horizontal flight and landing approaches are carried out in airplane mode, on the final landing site using onboard electronic guidance equipment and ground landing equipment direct the UAV to the landing site and by damping the kinetic energy of the UAV movement using the braking mechanism, the UAV is soft-landed for landing the active site — in this case, after the UAV is guided to the landing site using the power plant and aerodynamic control units, the UAVs transfer it to autorotation mode with precession with respect to the vertically directed velocity vector of its translational motion, after which the vertical speed of the UAVs is reduced using the UAVs movement relative to the ground to values that provide the possibility of complete damping of the kinetic energy of the UAV during its soft landing.
В качестве бортовой электронной аппаратуры наведения используют систему видеонаведения, содержащую бортовой датчик - видеомодуль, в состав которого входят видеокамера с оптической системой и видеопроцессор изображений. В качестве наземного посадочного оборудования используют один или несколько оптических отражателей, например, зеркал, которые располагают, соответственно, в желаемом месте приземления, например, в виде заданной геометрической фигуры - по периметру или внутри посадочной площадки. Для перевода БЛА в режим авторотации синхронно поворачивают плоскости его крыльев во встречных направлениях относительно их продольных осей на углы, не превышающие 90 градусов, а после перевода БЛА в режим авторотации выставляют плоскости крыльев перпендикулярно продольной оси БЛА. В качестве тормозного механизма используют механическую пружину, которую перед началом полета БЛА устанавливают в носовой части БЛА вдоль его продольной оси, при приземлении БЛА по команде системы видеонаведения непосредственно перед касанием поверхности посадочной площадки выпускают механическую пружину и за счет ее действия окончательно гасят кинетическую энергию БЛА, обеспечивая его мягкую посадку в вертикальном положении.As the on-board electronic guidance equipment, a video guidance system is used containing an on-board sensor - a video module, which includes a video camera with an optical system and a video image processor. As a ground landing equipment, one or several optical reflectors are used, for example, mirrors, which are located, respectively, at the desired landing site, for example, in the form of a given geometric shape - around the perimeter or inside the landing site. To transfer UAVs into autorotation mode, the planes of its wings are synchronously rotated in opposite directions relative to their longitudinal axes by angles not exceeding 90 degrees, and after translating UAVs into autorotation, wing planes are set perpendicular to the longitudinal axis of the UAV. As a braking mechanism, a mechanical spring is used, which is installed in the nose of the UAV along the longitudinal axis of the UAV before the UAV’s flight, when the UAV lands on a command of the video guidance system, the mechanical spring is released immediately before touching the landing surface and, due to its action, completely extinguishes the kinetic energy of the UAV, providing its soft landing in vertical position.
Обеспечиваемый технический результат заключается в использовании эффекта авторотации для уменьшения до безопасных пределов вертикальной скорости снижения БЛА (парашютный эффект) и одновременно в использовании возникающей при этом прецессии для сканирования поверхности земли датчиком бортовой электронной аппаратуры наведения. При снижении БЛА в режиме авторотации под действием воздушного потока его крылья и корпус вращаются подобно несущему винту вертолета, создавая подъемную силу. Движение самого БЛА напоминает при этом падение семени клена.The provided technical result consists in using the autorotation effect to reduce the vertical speed of UAV descent (parachute effect) to safe limits and at the same time using the resulting precession to scan the surface of the earth with a sensor of on-board electronic guidance equipment. With a decrease in UAVs in autorotation under the influence of air flow, its wings and body rotate like a rotor of a helicopter, creating lift. The movement of the UAV itself resembles the fall of a maple seed.
Описанный выше способ является ближайшим аналогом настоящего изобретения.The method described above is the closest analogue of the present invention.
Недостатком ближайшего аналога является сложность практической реализации процедуры посадки, требующей использования электронной аппаратуры наведения, а также скоординированного управления двигателем, аэродинамическими органами управления и механическим тормозным устройством (пружиной).The disadvantage of the closest analogue is the difficulty of practical implementation of the landing procedure, requiring the use of electronic guidance equipment, as well as coordinated control of the engine, aerodynamic controls and a mechanical brake device (spring).
Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка ближайшего аналога - на максимально возможное упрощение реализации процедуры посадки.The present invention is aimed at eliminating the specified drawback of the closest analogue - at the maximum possible simplification of the implementation of the landing procedure.
Предметом изобретения является способ посадки сверхлегкого БЛА, при котором осуществляют горизонтальный полет БЛА над земной поверхностью, по заранее заданной программе или путем дистанционного управления с земли выводят БЛА в район посадки, и после контакта БЛА с земной поверхностью, эвакуируют его из района посадки, - при этом до начала полета БЛА устанавливают на его борту маячковый передатчик с датчиком удара, выполненным с возможностью фиксации момента контакта БЛА с земной поверхностью при выключенной двигательной установке, после вывода БЛА в район посадки выключают его двигательную установку и обеспечивают его падение под воздействием силы тяжести, в момент контакта БЛА с земной поверхностью по сигналу от датчика удара активируют маячковый передатчик, путем радиопеленгации маячкового передатчика определяют местоположение приземлившегося БЛА и осуществляют его розыск для последующей эвакуации.The subject of the invention is a method for landing an ultralight UAV, in which a UAV is flown horizontally above the earth’s surface, according to a predetermined program or by remote control from the earth, UAVs are brought to the landing area, and after the UAV contacts the earth’s surface, it is evacuated from the landing area, prior to the flight of the UAV, a beacon transmitter is installed on its board with an impact sensor configured to record the moment of UAV contact with the earth’s surface when the propulsion system is off, f UAV withdrawal to the landing area turns off its propulsion system and ensures its fall under the influence of gravity, at the moment of UAV contact with the earth's surface, a beacon transmitter is activated by a signal from the shock sensor, the location of the landing UAV is determined by radio direction finding of the beacon transmitter and it is searched for subsequent evacuation .
Частным существенным признаком является то, что радиопеленгацию маячкового передатчика БЛА осуществляют с помощью аппаратуры, аналогичной пеленгатору, используемому в соревнованиях "охота на лис".A private significant feature is that the direction finding of the UAV beacon transmitter is carried out using equipment similar to the direction finder used in fox hunting competitions.
Задачей настоящего изобретения является создание такой процедуры посадки сверхлегкого БЛА, которая позволяла бы обойтись без сложной электронной бортовой аппаратуры наведения и размещаемых на местности посадочных оптических устройств.The objective of the present invention is the creation of such a procedure for landing an ultralight UAV, which would make it possible to do without complex electronic on-board guidance equipment and landing optical devices located on the ground.
Обеспечиваемый технический результат заключается в возможности осуществления посадки БЛА практически на любые необорудованные участки земной поверхности.Provided technical result consists in the possibility of landing UAVs on virtually any unequipped sections of the earth's surface.
Суть изобретения поясняется на фиг.1-фиг.3.The essence of the invention is illustrated in figure 1-figure 3.
На фиг.1 представлен в трех проекциях эскиз конструкции возможного варианта построения сверхлегкого БЛА для реализации заявленного способа.Figure 1 presents in three projections a sketch of the construction of a possible embodiment of the ultralight UAV for the implementation of the claimed method.
На фиг.2 представлена изометрическая проекция модифицированного варианта конструкции сверхлегкого БЛА для реализации заявленного способа.Figure 2 presents an isometric projection of a modified design of an ultralight UAV for implementing the inventive method.
Фиг.3 иллюстрирует процесс поиска БЛА с использованием носимого пеленгатора.Figure 3 illustrates the process of finding UAVs using a portable direction finder.
На фиг.1-фиг.3 использованы следующие обозначения: 1 - управляемый импеллер; 2 - первый защитный обруч; 3 - второй защитный обруч; 4 - центральный связующий узел; 5 - отсек для полезной нагрузки; 6 - крыло; 7 - растяжка; 8 - дополнительный защитный обруч; 9 - радиоприемник; 10 - антенна пеленгатора; 11 - наушники.In figure 1, figure 3, the following notation is used: 1 - controlled impeller; 2 - the first protective hoop; 3 - second protective hoop; 4 - central connecting node; 5 - compartment for the payload; 6 - wing; 7 - stretching; 8 - additional protective hoop; 9 - a radio receiver; 10 - direction finding antenna; 11 - headphones.
Рассматриваемый сверхлегкий БЛА, который реализует заявленный способ посадки, имеет нетрадиционную схему построения (фиг.1 и фиг.2).The considered ultralight UAV, which implements the claimed landing method, has an unconventional construction scheme (Fig. 1 and Fig. 2).
Сверхлегкий БЛА содержит удлиненный в продольном направлении центральный связующий узел 4, в задней части которого установлена двигательная установка - управляемый импеллер 1, а в передней части расположен отсек 5 для полезной нагрузки. К боковым сторонам центрального связующего узла 4 прикреплены крылья 6.The ultralight UAV contains a longitudinally extended central connecting
Продольные оси крыльев 6 перпендикулярны продольной оси центрального связующего узла 4 и лежат с этой осью в одной горизонтальной плоскости, проходящей через центр масс центрального связующего узла 4.The longitudinal axes of the
Управляемый импеллер 1 состоит из турбины, приводимой в действие двигателем (например, электрическим), и самого этого двигателя, снабженного реле автоматического включения/выключения, установленным внутри корпуса турбины (на фиг.1 и фиг.2 турбина, двигатель и реле автоматического включения/выключения не показаны).The controlled impeller 1 consists of a turbine driven by an engine (for example, an electric one), and this engine itself, equipped with an automatic on / off relay installed inside the turbine casing (in Fig. 1 and Fig. 2, the turbine, engine, and automatic on / off relay shutdowns are not shown).
Полезная нагрузка включает в себя различные электронные устройства, такие как система автоматического управления полетом, средства связи, навигации и видеонаблюдения, а также маячковый передатчик с датчиком удара, срабатывание которого разрешено только при выключенном положении реле автоматического включения/выключения. Датчик удара фиксирует удар при падении БЛА на землю с выключенным двигателем.The payload includes various electronic devices, such as an automatic flight control system, communications, navigation and video surveillance systems, as well as a beacon transmitter with an impact sensor, the operation of which is allowed only when the automatic on / off relay is off. The shock sensor detects shock when the UAV falls to the ground with the engine turned off.
Состав полезной нагрузки может варьироваться, в зависимости от задач, решаемых БЛА, и в данном случае не конкретизируется (за исключением обязательного для реализации заявляемого способа датчика удара). Центральный связующий узел 4 с отсеком 5 для полезной нагрузки выполнен из прочного легкого материала, например, из углепластика или стеклопластика.The composition of the payload may vary, depending on the tasks performed by the UAV, and in this case is not specified (with the exception of the impact sensor required for the implementation of the inventive method). The Central connecting
Особенностью рассматриваемого БЛА является наличие в нем специального посадочного приспособления, выполненного с возможностью поглощения кинетической энергии БЛА при его контакте с земной поверхностью или с каким-либо посторонним предметом, например деревом или столбом.A feature of the UAV under consideration is the presence in it of a special landing gear made with the possibility of absorbing the kinetic energy of the UAV when it comes in contact with the earth's surface or with any foreign object, such as a tree or pillar.
Указанное посадочное приспособление содержит идентичные защитные обручи, выполненные из жесткого упругого материала, например из углепластиковой трубки. Минимально возможное количество таких защитных обручей - два (фиг.1). Первый защитный обруч 2 расположен в горизонтальной плоскости, проходящей через продольную ось центрального связующего узла 4. Второй защитный обруч 3 расположен в вертикальной плоскости, также проходящей через продольную ось центрального связующего узла 4. Первый 2 и второй 3 защитные обручи жестко скреплены друг с другом в двух точках пересечения.The specified landing gear contains identical protective hoops made of rigid elastic material, for example from a carbon fiber tube. The minimum possible number of such protective hoops is two (figure 1). The first
Крылья 6 БЛА выполнены из прочной синтетической ткани, например, лавсана. Каждое крыло 6 представляет собой полоску прочной ткани, один край которой крепится к соответствующей боковой стороне центрального связующего узла 4, а другой натягивается на противоположный сегмент первого защитного обруча 2, загибается и подшивается к изнаночной части того же крыла 6. Места такой подшивки показаны точечными линиями на фиг.1 (вид сверху). За счет упругости первого защитного обруча 2 ткань крыльев 6 всегда находится в натянутом состоянии.
Верхняя и нижняя точки первого защитного обруча 2 соединены с центральным связующим узлом 4 растяжками 7, выполненными, например, в виде штырей из углепластиковой трубки или натянутых (за счет упругости второго защитного обруча 3) прочных упругих тросов из синтетического материала (например, лавсана). Растяжки 7 расположены на одной оси с поперечной осью центрального связующего узла 4, проходящей в вертикальной плоскости через его центр масс.The upper and lower points of the first
В варианте конструкции, показанном на фиг.2, первый 2 и второй 3 защитные обручи дополнены несколькими идентичными дополнительными защитными обручами 8. Каждый дополнительный защитный обруч 8 располагается, как и второй защитный обруч 3, в вертикальной плоскости. Но плоскости расположения каждого из дополнительных защитных обручей 8 повернуты вокруг поперечной оси центрального связующего узла 4 на некоторый угол относительно той плоскости, в которой расположен второй защитный обруч 3. Каждый дополнительный защитный обруч 8 жестко скреплен с первым 2 и вторым 3 защитными обручами в точках пересечения с ними.In the embodiment shown in FIG. 2, the first 2 and second 3 protective hoops are supplemented by several identical additional
Таким образом, конструкция БЛА обладает одновременно и жесткостью и упругостью. Жесткость всей конструкции БЛА - необходимое условие для осуществления устойчивого управляемого полета. Упругость - необходимое и достаточное условие для "смягчения" удара при посадке или при столкновении с посторонними предметами. Применение дополнительных защитных обручей 8 (фиг.2) повышает степень жесткости и упругости конструкции БЛА. Кроме того, уменьшается вероятность повреждения БЛА при столкновении с малоразмерным объектом на земле, при котором этот объект может проскочить мимо первого 2 и второго 3 защитных обручей и повредить центральный связующий узел 4. Очевидно, однако, что применение дополнительных защитных обручей 8 (фиг.2) утяжеляет БЛА и приводит к ухудшению его аэродинамических характеристик. Поэтому на практике выбор количества дополнительных защитных обручей 8 должен быть предметом разумного компромисса между летными характеристиками и безопасностью БЛА с учетом решаемых им задач.Thus, the design of the UAV has both rigidity and elasticity. The rigidity of the entire UAV design is a prerequisite for a stable controlled flight. Elasticity is a necessary and sufficient condition for the "softening" of the shock during landing or in collision with foreign objects. The use of additional protective hoops 8 (figure 2) increases the degree of rigidity and elasticity of the design of the UAV. In addition, the probability of UAV damage in a collision with a small object on the ground is reduced, in which this object can slip past the first 2 and second 3 protective hoops and damage the central connecting
Процедура посадки БЛА включает в себя также действия оператора по поиску приземлившегося и укатившегося в неизвестном направлении БЛА на земной поверхности. БЛА может закатиться под дерево либо застрять в густой траве и быть невидимым оператору.The UAV landing procedure also includes the operator’s actions to search for a UAV that has landed and rolled in an unknown direction on the earth’s surface. A UAV can roll under a tree or get stuck in dense grass and be invisible to the operator.
Для ускорения поиска служит радиопоисковая аппаратура, которой оснащен оператор. Может быть использован, например, простейший пеленгатор, применяемый в известных соревнованиях "охоте на лис". Информация об указанной аппаратуре приведена, например, на сайте www.urfiwz.grz.ru.To speed up the search, use the radio search equipment that the operator is equipped with. For example, the simplest direction finder used in well-known fox hunting competitions can be used. Information about the specified equipment is given, for example, on the website www.urfiwz.grz.ru.
Используемый в "охоте на лис" пеленгатор представляет собой радиоприемник 9 с антенной 10 пеленгатора и наушниками 11.The direction finder used in "fox hunting" is a radio receiver 9 with a
В рассматриваемом случае может быть использован простейший вариант построения носимого пеленгатора, показанный на фиг.3.In this case, can be used the simplest version of the construction of a portable direction finder, shown in Fig.3.
Путем поворота антенны 10 пеленгатора оператор может определить направление (азимут) на источник излучения, соответствующее максимуму громкости (или частоты повторения) прослушиваемых в наушниках сигналов. Расстояние до БЛА может быть также грубо оценено, например, по частоте прослушиваемых звуковых сигналов. Для более точных измерений может быть использован индикатор, например стрелочный указатель типа компаса.By turning the
Предлагаемый способ посадки описанного выше варианта сверхлегкого БЛА заключается в следующем.The proposed method of landing the above-described variant of an ultralight UAV is as follows.
После выполнения полетного задания БЛА выводят, например, по заранее заданной программе в район предполагаемой посадки, в котором находится оператор. В заданной точке двигательная установка, роль которой в рассматриваемом варианте построения БЛА играет управляемый импеллер 1, выключается. Под воздействием силы тяжести БЛА начинает быстро снижаться, сохраняя горизонтальную составляющую скорости движения, то есть падать вниз по некоторой наклонной траектории.After completing a flight mission, UAVs are, for example, discharged according to a predetermined program to the area of intended landing in which the operator is located. At a given point, the propulsion system, the role of which in the considered version of the UAV construction is played by the controlled impeller 1, is turned off. Under the influence of gravity, the UAV begins to decline rapidly, while maintaining the horizontal component of the speed of movement, that is, to fall down along an inclined path.
При касании земли происходит взаимодействие жестко скрепленных друг с другом первого 2 и второго 3 защитных обручей с земной поверхностью. Первый 2 и второй 3 защитные обручи прогибаются, в них возникает деформация, при которой первый 2 и второй 3 защитные обручи стремятся оттолкнуться от земной поверхности.When touching the ground, the first 2 and second 3 protective hoops are rigidly bonded to each other with the earth's surface. The first 2 and second 3 protective hoops bend, deformation occurs in them, in which the first 2 and second 3 protective hoops tend to push off from the earth's surface.
Горизонтальная составляющая скорости БЛА при контакте с земной поверхностью не изменяется. БЛА продолжает двигаться, однако, на нижнюю часть обручей начинает действовать тормозящая сила трения. Кроме того, на конструкцию БЛА действует и сила тяжести, направленная вертикально вниз. БЛА переходит в режим качения, то есть начинает катиться по поверхности земли, как мяч. При этом БЛА может несколько раз подпрыгнуть, а затем остановиться. Во время этого торможения БЛА, центральный связующий узел 4 (с жестко соединенными с ним управляемым импеллером 1 и отсеком 5 для полезной нагрузки) продолжает свое движение по инерции. Однако это движение тормозится силой упругости как крыльев 6, так и растяжек 7.The horizontal component of the speed of the UAV does not change upon contact with the earth's surface. The UAV continues to move, however, the braking force of friction begins to act on the lower part of the hoops. In addition, the design of the UAV is also affected by gravity directed vertically downward. The UAV goes into rolling mode, that is, it begins to roll on the surface of the earth, like a ball. In this case, the UAV can jump several times, and then stop. During this braking of the UAV, the central coupling unit 4 (with the controlled impeller 1 and compartment 5 for the payload rigidly connected to it) continues its inertia movement. However, this movement is inhibited by the elastic force of both the
Не достигая первого 2 и второго 3 защитных обручей, центральный связующий узел 4 останавливается внутри конструкции БЛА. В это же время первый 2 и второй 3 защитные обручи отталкиваются от земли. Однако за счет движения центрального связующего узла 4 внутри конструкции БЛА отталкивание первого 2 и второго 3 защитных обручей от земли получается неупругим. Внутри БЛА центральный связующий узел 4 переходит в возвратно-поступательное движение с уменьшающейся амплитудой. Это движение обусловлено упругостью как крыльев 6, так и растяжек 7. В конце концов, БЛА останавливается, а возвратно-поступательное движение центрального связующего узла 4 внутри конструкции БЛА прекращается. В результате БЛА оказывается вблизи от точки первоначального контакта с поверхностью земли, а корпус центрального связующего узла 4 БЛА, управляемый импеллер 1, крылья 6 и аппаратура, находящаяся в отсеке 5 для полезной нагрузки центрального связующего узла 4, остаются неповрежденными. Это объясняется наличием упругих внутренних колебаний центрального связующего узла 4, приводящих к снижению результирующих перегрузок для полезной нагрузки БЛА.Without reaching the first 2 and second 3 protective hoops, the central connecting
В отличие от других известных способов посадки сверхлегких БЛА с нетрадиционными схемами построения (например, по патентам RU №2278801, В64С 29/02, В64С 25/40, В64F 1/18 и RU №2278060, В64F 1/02, В64F 1/18), в рассматриваемом способе на заключительном участке полета не требуется точного вывода БЛА в заданный район. Достаточно лишь выключить двигательную установку.Unlike other known methods of landing ultralight UAVs with unconventional construction schemes (for example, according to patents RU No. 2278801, B64C 29/02, B64C 25/40, B64F 1/18 and RU No. 2278060, B64F 1/02, B64F 1/18 ), in the considered method, at the final section of the flight, an accurate UAV withdrawal to a given area is not required. It is enough to turn off the propulsion system.
Это существенно упрощает всю процедуру посадки, однако требует принятия дополнительных мер для ускоренного нахождения БЛА на земле. В данном изобретении предлагается применить для поиска БЛА оператором процедуру радиопеленгации. Для этого до начала полета БЛА устанавливают на его борту, например, в отсеке 5 для полезной нагрузки, маячковый передатчик с датчиком удара.This greatly simplifies the entire landing procedure, but requires additional measures to accelerate the finding of UAVs on the ground. In the present invention, it is proposed to apply a radio direction finding procedure to search for an UAV by an operator. For this, before the flight starts, a UAV is installed on its board, for example, in the payload compartment 5, a beacon transmitter with an impact sensor.
Датчик удара срабатывает только при выключенном управляемом импеллере 1. Необходимость этого состоит в том, что в процессе выполнения полетного задания сверхлегкий БЛА может испытывать столкновения (например, со столбами, с деревьями или с поверхностью холма). Такие столкновения не являются опасными для полезной нагрузки БЛА. Удары от столкновения гасятся первым 2 и вторым 3 защитными обручами, упругими крыльями 6 и растяжками 7, а также дополнительными защитными обручами 8, если они входят в состав БЛА. После гашения энергии удара БЛА спокойно продолжает выполнение полетного задания. Однако при таких столкновениях включенный управляемый импеллер 1 запрещает срабатывание датчика удара и включение маячкового передатчика. Это необходимо для экономии энергии, вырабатываемой специальной батарейкой (аккумулятором) и потребляемой маячковым передатчиком.The shock sensor works only when the controlled impeller 1 is turned off. The need for this is that in the process of completing a flight mission, an ultralight UAV can experience collisions (for example, with poles, with trees or with a hill surface). Such collisions are not dangerous to the payload of the UAV. Collision shocks are suppressed by the first 2 and second 3 protective hoops,
При выключенном управляемом импеллере 1 датчик удара срабатывает после удара БЛА о земную поверхность. При этом автоматически включается маячковый передатчик, который начинает периодически посылать в эфир радиосигналы. Оператор, на которого возложена задача поиска и эвакуации БЛА из района посадки, оснащен (фиг.3) носимым пеленгатором - радиоприемником 9 с антенной 10 пеленгатора и наушниками 11. Эти устройства аналогичны пеленгатору, применяемому в известных соревнованиях "охоте на лис". Впрочем, тип пеленгатора для данного изобретения не играет существенной роли.When the controlled impeller 1 is off, the shock sensor is triggered after the UAV hits the earth's surface. In this case, the beacon transmitter is automatically turned on, which begins to periodically send radio signals to the air. The operator charged with the task of finding and evacuating the UAV from the landing area is equipped (Fig. 3) with a portable direction finder - a radio receiver 9 with a
Радиоприемник 9 настроен на несущую частоту радиосигналов маячкового передатчика БЛА. При приеме этих радиосигналов (через антенну 10 пеленгатора) радиоприемник 9 преобразует их и передает в наушники 11 для формирования звуковых сигналов. При преобразовании радиосигналов радиоприемник 9 учитывает их интенсивность таким образом, что громкость (или частота повторения) сигналов в наушниках 11 пропорциональна интенсивности радиосигнала, принимаемого радиоприемником 9. То есть по типу сигналов в наушниках 11 оператор может судить о расстоянии до приземлившегося БЛА и о точности направления наведения на БЛА плоскости антенны 10 пеленгатора. Как показано на фиг.3, путем поворота плоскости антенны 10 пеленгатора и прослушивания звуковых сигналов в наушниках 11 оператор выходит на источник излучения и может достаточно быстро разыскать приземлившийся БЛА, например закатившийся под дерево.The radio 9 is tuned to the carrier frequency of the radio signals of the UAV beacon transmitter. When receiving these radio signals (through the
Таким образом, нетрадиционная схема построения сверхлегкого БЛА и применение при поиске приземлившегося БЛА процедуры радиопеленгации позволяют решить поставленную задачу - максимально упростить реализацию процедуры посадки. Достаточно сказать, что для управления полетом БЛА на заключительном этапе не используется никаких других операций, кроме автоматического выключения двигательной установки, а на земле не требуется никаких посадочных и вспомогательных средств, кроме простейшего пеленгатора.Thus, the unconventional scheme for constructing an ultralight UAV and the application of the radio direction finding procedure when searching for a landing UAV allow solving the stated problem - to simplify the implementation of the landing procedure as much as possible. Suffice it to say that for the control of UAV flight at the final stage, no other operations are used other than automatic shutdown of the propulsion system, and on the ground no landing and auxiliary means are required, except for the simplest direction finder.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006131951/11A RU2307047C1 (en) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | Method of landing superlight unmanned flying vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006131951/11A RU2307047C1 (en) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | Method of landing superlight unmanned flying vehicles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2307047C1 true RU2307047C1 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38954108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006131951/11A RU2307047C1 (en) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | Method of landing superlight unmanned flying vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307047C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546393C1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-04-10 | Алексей Валерьевич Богомолов | Search of touched-down drone |
RU2747006C1 (en) * | 2020-08-26 | 2021-04-23 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет Иннополис" | Uav of vertical takeoff and landing |
-
2006
- 2006-09-06 RU RU2006131951/11A patent/RU2307047C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546393C1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-04-10 | Алексей Валерьевич Богомолов | Search of touched-down drone |
RU2747006C1 (en) * | 2020-08-26 | 2021-04-23 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет Иннополис" | Uav of vertical takeoff and landing |
WO2022045921A1 (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет Иннополис" | Vertical takeoff and landing unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6982841B2 (en) | Aircraft with protective frame and automatic charging device that can travel on land (and on water if possible) | |
JP6542294B2 (en) | Multi-mode unmanned aerial vehicle | |
EP2046644B1 (en) | An unmanned aerial vehicle launching and landing system | |
US6082675A (en) | Standoff delivered sonobuoy | |
KR101664618B1 (en) | The capture device is equipped with unmanned flight system and Capture method using the same | |
US2649262A (en) | Apparatus for remote control bombing | |
CN108146639B (en) | High-speed parachute landing system and method for recycling small and medium unmanned aerial vehicle and ejection parachute | |
RU2615587C9 (en) | Method of accurate landing of unmanned aircraft | |
US20160214717A1 (en) | Combination of unmanned aerial vehicles and the method and system to engage in multiple applications | |
CN106945827B (en) | Floating body throwing type amphibious four-rotor unmanned aerial vehicle | |
AU2009200804B2 (en) | An unmanned aerial vehicle launching and landing system | |
WO2006121662A2 (en) | Robotically assisted launch/capture platform for an unmanned air vehicle | |
WO2004069654A1 (en) | Aircraft | |
US20190318296A1 (en) | System and method for performing precision guided air to ground package delivery | |
KR20140044952A (en) | Low cost type high speed unmaned aerial vehicle having folding wing | |
CA3130461A1 (en) | Weapon targeting training system and method therefor | |
RU2307047C1 (en) | Method of landing superlight unmanned flying vehicles | |
US3015456A (en) | Apparatus for atmospheric sounding and celestial observing | |
WO2016079747A1 (en) | Delivery of intelligence gathering devices | |
CN204409382U (en) | One drives bird unmanned vehicle system | |
Skitmore | Launch and Recovery System for Improved Fixed-Wing UAV Deployment in Complex Environments | |
US6286786B1 (en) | Remotely controlled aircraft | |
RU2278060C1 (en) | Method of landing of unmanned flying vehicle | |
RU2587210C1 (en) | Method of locating moving object after collapse therefor as a result of accident | |
RU2278801C1 (en) | Method of landing unmanned aerodynamic flying vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080907 |