一种基于航空拖曳式稳定靶标系统的无人机空基回收装置与方法与流程

本发明公开了一种基于航空拖曳式稳定靶标系统的无人机空基回收装置与方法，属于航空飞行器技术的无人机回收领域。

背景技术：

自20世纪30年代起，人们就开始向往实现飞机的空基发射与回收，这种发射与回收方式通过航程、载重较大的母机将子机运输到任务区域，可以极大的增加子机的巡航半径，摆脱了地面机场限制，增大了子机起降的灵活性。然而受技术、风险和成本限制，飞机空基发射与回收技术并没有得到很好的发展。

近年来，随着无人机技术发展，以及近期蜂群无人机战术的提出，小型无人机空基发射与回收技术越来越受到航空领域的重视。小型无人机系统已证明其在战场上的价值，常规作战和特种作战部队都使用小型无人机系统，提供点、路线和环境侦察、目标捕获、战损评估以及其它创新应用。小型无人机系统将通过“改变游戏规则”的概念来增强或重新定义空中作战力量，各类新型无人机作战形式层出不穷，蜂群无人机战术就是其中之一。而小型无人机自身固有劣势仍制约着蜂群无人机战术走向战场实用。小型无人机重量小，速度低，航时和航程相比大型无人机小很多，作战半径有限，作战前突能力差，不能执行远距离作战任务，无法最大限度发挥中小型无人机蜂群作战的优势，这成为了制约中小型无人机创新作战概念和作战任务实施的障碍。解决小型无人机固有劣势最直接有效的办法是选择空基发射与回收方式。利用大型运输机作为空中母机，将小型无人机带到任务区域上，然后进行快速空中发射，利用无人机蜂群作战优势，对目标敏感区域进行侦察打击，任务结束后母机可视情对蜂群无人机进行回收。

现有空基精确回收方法与装置如专利cn106516144a、cn205770184u、cn204674845u和cn205971887u等，采用的大多是撞网、翼尖撞线等方式。这些方式虽然能实现较大批量无人机的同时回收，但其缺点比较明显：首先，为使无人机避开母机附近的湍流，需要设计较长的机械机构使网张开的时候距离母机相对较远。其次，大批量回收需要拦阻网有较大的面积，也需要相应的折叠机构来满足闲置状态下母机内的存放，增加了结构复杂度。最后，撞网、撞线类回收方式对无人机机体结构的损伤比较大，会导致无人机的使用寿命降低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明主要解决无人机空基精准回收问题，将拖曳式稳定靶标系统应用在无人机的空基回收过程中，提出了一种全新的，基于航空拖曳式稳定靶标系统和独特创新结构的拦阻索回收结构的空基回收装置与方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于航空拖曳式稳定靶标系统的无人机空基回收装置，该无人机空基回收装置包括可收放式安装支架、航空绞车、拖缆、稳定拖靶和一拦阻索回收结构；所述可收放式安装支架安装在母机机身下部，在安装支架的下端安装一所述航空绞车；所述拖缆卷绕在所述航空绞车中，所述航空绞车控制收放所述拖缆，所述拖缆的末端连接所述稳定拖靶；所述拦阻索回收结构包括安装在所述稳定靶标下部的吸能器、位于所述吸能器下部的拦阻索和位于待回收无人机背部的回收钩；所述回收钩在无人机被回收前处于折叠收起状态，当收到回收命令并靠近所述拦阻索回收结构时，所述回收钩从无人机背部弹出打开；所述拦阻索回收结构还包括导引系统，引导所述待回收无人机靠近所述拦阻索回收结构完成回收；所述引导系统引导无人机精确靠近所述拦阻索，无人机背部的回收钩与吸能器下部的拦阻索撞击、精确对接并锁死，完成一架无人机回收；进行回收任务时，母机舱门打开，放出所述可收放式安装支架、航空绞车、稳定靶标和所述拦阻索回收结构，实施无人机空基回收，待任务将所有上述结构和回收的无人机完成收回母机内；在母机起飞、降落和运输过程中该回收装置收入母机机体内，不影响母机的气动外形；所述稳定靶标的重心、悬挂点和机翼焦点位于相同的纵向位置上，所述稳定靶标横纵向静稳定度大，可保持自身飞行稳定性，确保回收时拦阻索回收装置状态稳定，利于回收工作的顺利进行。

优选的，所述导引系统为载波相位差分和视觉相结合的导引系统。

优选的，回收时所述航空绞车将所述拖缆收回，将已回收的单个无人机从所述拦阻索回收结构上卸载，放置在母机机舱内提前预留的存储位置。

优选的，所述拖缆全长900-1200m。

优选的，所述拖缆的直径范围为2-5mm。

优选的，所述拖缆为钢制。

一种利用上述的基于航空拖曳式稳定靶标系统的无人机空基回收装置进行无人机空基精准回收的方法，回收时，母机舱门打开，放出所述安装支架、航空绞车、拖缆、稳定靶标和拦阻索回收结构；航空绞车释放所述拖缆，使得稳定靶标远离母机，到达指定距离，开始实施无人机回收；引导系统控制待回收无人机与母机的相对速度和位置，使待回收无人机从稳定靶标后方接近，当无人机靠近所述拦阻索回收结构时，所述回收钩从无人机背部弹出打开；使用回收钩与稳定靶标下方的拦阻索撞击、对接并锁死；航空绞车收缆，稳定靶标和待回收的无人机一同回收至母机机体内；由母机中的工作人员从所述拦阻索上摘下无人机，放置母机内存储，实现单架无人机的空基回收；然后重复前述步骤，完成所有待回收无人机的空基回收。

优选的，所述母机为运输机。

优选的，如果回收失败或发生意外时，可切断所述拖缆，保护母机。

本发明的优点在于：

(1)稳定靶标和无人机均远离母机，气流扰动小，对母机的安全性较好，在回收失败或发生意外时，可以切断缆绳，保护母机；拦阻索装置安装在稳定靶标的下部，利于无人机对接；

(2)采用的稳定靶标，稳定靶标下端固定有吸能装置，自身静稳定性大，提高系统工作状态的稳定性，有利于回收的实施；

(3)采用无人机背部回收钩与稳定靶标下方的拦阻索装置对接锁死的回收方法，减少了回收对无人机机体结构的损伤，延长无人机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明回收装置放出时的工作状态图。

图2为本发明回收装置收起时状态示意图。

图3为实施例中无人机接近稳定靶标上拦阻索装置时的示意图。

图4为无人机被稳定靶标上的拦阻索装置回收后的示意图。

其中，1为母机，2为拖缆，3为稳定靶标，4为待回收无人机，5为航空绞车，6为吸能器，7为拦阻索，8为回收钩。安装支架、导引系统在图中未示出。

具体实施方式

如图1-4所示，该无人机空基回收装置包括可收放式安装支架、航空绞车5、拖缆2、稳定靶标3和一拦阻索回收结构；所述可收放式安装支架安装在母机1机身下部，在安装支架的下端安装一所述航空绞车5；所述拖缆2卷绕在所述航空绞车5中，所述航空绞车5控制收放所述拖缆2，所述拖缆2的末端连接所述稳定靶标3；所述拦阻索回收结构包括安装在所述稳定靶标3下部的吸能器6、位于所述吸能器6下部的拦阻索7和位于待回收无人机4背部的回收钩8；所述回收钩8在无人机4被回收前处于折叠收起状态，当收到回收命令并靠近所述拦阻索回收结构时，所述回收钩8从无人机4背部弹出打开；所述拦阻索回收结构还包括导引系统，引导所述待回收无人机4靠近所述拦阻索回收结构完成回收；所述引导系统引导无人机4精确靠近所述拦阻索7，无人机4背部的回收钩8与吸能器6下部的拦阻索7撞击、精确对接并锁死，完成一架无人机4回收；

以运输机为母机，8架起飞重量为10kg，航程为150km的小型折叠无人机4运输到600km以外的目标地点执行任务，无人机4任务完成后等待回收。回收时母机1首先放出安装支架、航空绞车5、稳定靶标3等回收装置，航空绞车5释放拖缆2，拖缆2总长900m。随拖缆2的慢慢释放，稳定靶标3和拦阻索7下降至指定高度。导引系统控制无人机4与母机1的相对速度和位置，使无人机4从稳定靶标3后方接近(如图3所示)，使用无人机4背部的回收钩8与稳定靶标3下方的拦阻索7撞击、对接并锁死。航空绞车5收缆，稳定靶标3和回收的无人机4一同回收至母机1机体内。由母机1中的工作人员从回收挂架上摘下无人机4，放置母机1内存储，然后重复前述步骤，直至8架无人机4全部收入母机4内，实现无人机的空基回收。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明的上述实施例是对方案的说明而不能用于限制本发明，与本发明有保护范围相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明保护的范围内。