飞行器磁悬浮助推与捕获装置的制作方法

本发明涉及飞行器助推与回收装置技术领域，具体涉及一种使飞行器发射和回收更加稳定可靠，并能二次利用飞行器发射和回收时产生的动能的飞行器磁悬浮助推与捕获装置。

背景技术：

大部分的固定翼无人飞行器受降落场地的限制都需要跑道，对起降条件要求比较苛刻，受限于诸多限制。一方面，无人飞行器因自身需要携带大型侦测、攻击装备，或为保证超长距离的飞行的特点，需要携带大量燃油，造成超重；或无人飞行器为达到超音速飞行和“隐形”、反侦察的目的，在低速飞行阶段其空气动力学不满足要求的情况下都会造成起飞困难。另一方面，是起飞场地的限制，即无人飞行器在过短的跑道上起飞，可能会造成加速时间同样过短导致升力不足，增大其起飞的安全隐患。对于现有的航母舰载固定翼无人飞行器，传统的蒸汽弹射系统构造复杂、空间利用率低、维护困难，且弹射速度易于根据实际对象调节。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有悬浮和推进功能，可对飞行器进行辅助推进和捕获回收，并能二次利用飞行器发生和回收时产生的动能的飞行器磁悬浮助推与捕获装置，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的一种飞行器磁悬浮助推与捕获装置，包括轨道及可在所述轨道上悬浮滑动的助推捕获平台；

所述轨道上设有滑槽，所述滑槽内固定有第一调磁板和第二调磁板，所述第一调磁板的一侧面和所述第二调磁板的一侧面上均设有悬浮永磁体结构；

所述助推捕获平台包括底板，所述底板的下表面设有悬浮支撑板，所述悬浮支撑板包括依次设置的第一悬浮支撑板、第二悬浮支撑板和第三悬浮支撑板；所述第一悬浮支撑板位于所述第一调磁板和所述轨道的一侧壁之间，所述第二悬浮支撑板位于所述第一调磁板和所述第二调磁板之间，所述第三悬浮支撑板位于所述第二调磁板和所述轨道的另一侧壁之间；所述底板的上表面设有助推捕获架；

所述悬浮支撑板上设有混合励磁机构，用于与所述悬浮永磁体结构相互配合，使所述助推捕获平台悬浮在所述轨道上；

所述悬浮支撑板上还设有电枢机构，用于与所述混合励磁机构相互配合，使所述助推捕获平台在所述轨道上滑动；

还包括与所述混合励磁机构和所述电枢机构连接的动力调节系统，所述动力调节系统包括供电电源和变流系统；

所述变流系统包括给电枢机构供电的双向逆变器，以及给混合励磁机构供电的斩波器。双向逆变器连接电枢机构和供电电源，斩波器连接混合励磁机构和供电电源。

优选的，在所述第一调磁板的外侧面和所述第二调磁板的外侧面上设置有所述悬浮永磁体结构。

优选的，在所述第一悬浮支撑板的内侧面和所述第三悬浮支撑板的内侧面上设置所述混合励磁机构，在所述第二悬浮支撑板的侧面上设置所述电枢机构。

优选的，在所述第一调磁板的内侧面和所述第二调磁板的内侧面上设置所述悬浮永磁体结构。

优选的，在所述第一悬浮支撑板的内侧面和所述第三悬浮支撑板的内侧面上设置所述电枢机构，在所述第二悬浮支撑板的侧面上设置所述混合励磁机构。

优选的，所述悬浮永磁体结构包括上悬浮永磁体阵列和下悬浮永磁体阵列，所述混合励磁机构位于所述上悬浮永磁体阵列和所述下悬浮永磁体阵列之间。

优选的，所述混合励磁机构由多个励磁复合体阵列排列组成，所述励磁复合体上绕制有电励磁绕组；所述励磁复合体为在磁钢条的两侧设置永磁体贴片形成永磁体-磁钢-永磁体的复合结构，且两永磁体贴片为切向充磁，充磁方向相反；所述斩波器与电励磁绕组电连接。

优选的，所述电枢机构包括电枢齿槽和绕制的三相绕组，所述双向逆变器与所述绕制的三相绕组电连接。

优选的，所述第一调磁板和所述第二调磁板之间设有轨道抗冲击永磁体，所述轨道抗冲击永磁体固定在所述滑槽的底面上；所述第二悬浮支撑板的底部设有与所述轨道抗冲击永磁体配合的平台抗冲击永磁体。

优选的，所述第一悬浮支撑板的底端和所述第三悬浮支撑板的底端均设有辅助导轮。

本发明有益效果：永磁体提供大部分悬浮磁力以及推进励磁磁力，零摩擦，飞行器回收时机械应力小，更可靠稳定的助推和捕获飞行器，降低了设备的损坏几率；可回收推进和捕获过程中产生的动能，进行二次利用，且轨道-调磁板结构无需缠绕绕组及供电，节约了电能，极大的降低了使用成本；混合励磁与电枢绕组产生的磁场相对角度恒定不变，只需根据加速度或减速度需求调整行波磁场的相对相位，电枢机构与混合励磁机构横向对称，降低了直线电机法向力对悬浮系统的影响力，使助推与捕平台能够稳定的加速或减速。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所述的飞行器磁悬浮助推与捕获装置结构图。

图2为本发明实施例一所述的飞行器磁悬浮助推与捕获装置的助推捕获平台的结构图。

图3为本发明实施例所述的飞行器磁悬浮助推与捕获装置的混合励磁机构的结构图。

图4为本发明实施例二所述的飞行器磁悬浮助推与捕获装置结构图。

图5为本发明实施例二所述的飞行器磁悬浮助推与捕获装置的助推捕获平台的结构图。

其中：1-轨道；2-助推捕获平台；3-滑槽；4-第一调磁板；5-第二调磁板；6-悬浮永磁体结构；61-上悬浮永磁体阵列；62-下悬浮永磁体阵列；7-底板；8-第一悬浮支撑板；9-第二悬浮支撑板；10-第三悬浮支撑板；11-助推捕获架；12-混合励磁机构；13-电枢机构；14-励磁复合体；140-磁钢条-141-永磁体贴片；15-轨道抗冲击永磁体；16-平台抗冲击永磁体；17-辅助导轮；18-阻拦带；19-横梁。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。

需要说明的是，在本发明所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本发明所必须的。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种飞行器磁悬浮助推与捕获装置，该装置包括设有滑槽3的轨道1及可在所述轨道1上悬浮滑动的助推捕获平台2。捕获平台2包括有承载飞行器的底板7，底板7上设有助推捕获架11，助推捕获架11的横梁19与底板7之间连接有阻拦带18，当捕获平台2沿轨道1向前加速悬浮滑动时，位于底板7上的飞行器在阻拦带18的推力作用下，向前加速助推；当飞行器降落时，捕获平台2沿轨道1向后减速悬浮滑动，在阻拦带18的作用下，为飞行器提供减速推力。

具体的，为了使助推捕获平台2能够在轨道1上能够悬浮：

在滑槽3内固定有第一调磁板4和第二调磁板5，第一调磁板4的外侧面和第二调磁板5的外侧面上均设有悬浮永磁体结构6。

如图2所示，在底板7的下表面依次设置第一悬浮支撑板8、第二悬浮支撑板9和第三悬浮支撑板10。

所述第一悬浮支撑板8位于所述第一调磁板4和所述轨道1的一侧壁之间，所述第二悬浮支撑板9位于所述第一调磁板4和所述第二调磁板5之间，所述第三悬浮支撑板10位于所述第二调磁板5和所述轨道1的另一侧壁之间。

在所述第一悬浮支撑板8的内侧面和所述第三悬浮支撑板10的内侧面上设置混合励磁机构12，混合励磁机构12与所述悬浮永磁体结构6相互配合，使所述助推捕获平台2悬浮在所述轨道1上。

所述悬浮永磁体机构6包括上悬浮永磁体阵列61和下悬浮永磁体阵列62，所述混合励磁机构12位于所述上悬浮永磁体阵列61和所述下悬浮永磁体阵列62之间。所述混合励磁机构12与所述上悬浮永磁体阵列61为面对面相反磁极性，所述混合励磁机构12与所述上悬浮永磁体阵列62为面对面相同磁极性。所述调磁板12上悬浮永磁体13和调磁板12下悬浮永磁体14由halbach型永磁体阵列排列构成。

混合励磁机构12中的电励磁绕组通电后，混合励磁机构12产生足够磁场，与下悬浮永磁体阵列62产生足够排斥力，与上悬浮永磁体阵列61产生足够吸引力，二者联合使助推捕获平台2进入悬浮稳态。

在本实施例一中，为了使助推捕获平台2能够在轨道1上能够悬浮滑动：

在第二悬浮支撑板的两侧面上均设有电枢机构13，当通电后，由于上悬浮永磁体阵列61与下悬浮永磁体阵列62由halbach永磁体阵列产生单向磁场，对第一调磁板4内侧和第二调磁板5内侧的磁场构成影响很小，所以第一悬浮支撑板内由混合励磁机构12产生的励磁磁场与电枢机构13产生的行波磁场相互作用产生推进力，从而带动助推捕获平台2在滑轨1上悬浮滑动。由于励磁磁场与电枢机构13产生的行波磁场的相对角度恒定不变，只需根据加速度或减速度需求调整行波磁场的相对相位，即可实现助推捕获平台的加速或减速目的。

还包括与所述混合励磁机构12和所述电枢机构13连接的动力调节系统，所述动力调节系统包括供电电源和变流系统。变流系统包括给电枢绕组供电的双向逆变器，以及给电励磁绕组供电的斩波器；供电电源与变流系统的双向逆变器和斩波器连接，双向逆变器与电枢绕组连接，斩波器与电励磁绕组连接。

如图3所示，在本发明的实施例一中，所述混合励磁机构12由多个励磁复合体14阵列排列组成，所述励磁复合体上绕制有电励磁绕组；所述励磁复合体14为在磁钢条140的两侧设置永磁体贴片141形成永磁体-磁钢-永磁体的复合结构，且两永磁体贴片141为切向充磁，充磁方向相反。相邻磁极极性相反，则代表着相邻的两组励磁复合体14磁极充磁方向亦相反。该形式的混合励磁结构可较好解决传统的电磁永磁串联结构在反向电流过大时造成的永磁体去磁不利现象。所述斩波器与电励磁绕组电连接。

所述电枢机构包括电枢齿槽和绕制的三相绕组，所述双向逆变器与所述绕制的三相绕组电连接。电枢齿槽为现有技术中一般性的直线电机(未加绕组)的齿槽结构，在此不再赘述。

所述动力调节系统与悬浮推进模块相连，协助悬浮推进模块完成指定动作指令。制动动作由动力调节系统产生。具体方式为，在维持电励磁绕组输入不变的情况下，调节电枢绕组的行波磁场相位，使其滞后于励磁磁场相位，即可完成快速制动。

通过所述供电电源将能量引入、转化并传输给运动平台，将输入电能转化帮助所述飞行器磁悬浮助推与捕获装置完成悬浮和推进动作，也可转化所述飞行器磁悬浮助推与捕获装置的动能，通过所述变流系统，返回输入所述供电电源。

如图1所示，在第一调磁板4和所述第二调磁板5之间设有轨道抗冲击永磁体15，所述轨道抗冲击永磁体15固定在所述滑槽3的底面上；所述第二悬浮支撑板9的底部设有与所述轨道抗冲击永磁体15配合的平台抗冲击永磁体16。在所述第一悬浮支撑板8的底端和所述第三悬浮支撑板10的底端均设有辅助导轮17。所述轨道抗冲击永磁体15和所述平台抗冲击永磁体16为相同磁极性，当飞行器降落在助推捕获平台2上时，可能会给平台一个较大的重力方向冲击，在此情况下，利用平台抗冲击永磁体16与轨道抗冲击永磁体15的排斥作用以及辅助导轮17的承重作用下，使飞行器在助推捕获平台2的支撑作用下在轨道1上平稳过渡。

实施例二

如图5所示，本发明实施例二提供了一种飞行器磁悬浮助推与捕获装置，该装置包括设有滑槽3的轨道1及可在所述轨道1上悬浮滑动的助推捕获平台2。捕获平台2包括有承载飞行器的底板7，底板7上设有助推捕获架11，助推捕获架11的横梁19与底板7之间连接有阻拦带18，当捕获平台2沿轨道1向前加速悬浮滑动时，位于底板7上的飞行器在阻拦带18的推力作用下，向前加速助推；当飞行器降落时，捕获平台2沿轨道1向后减速悬浮滑动，在阻拦带18的作用下，为飞行器提供减速推力。

具体的，为了使助推捕获平台2能够在轨道1上能够悬浮：

在滑槽3内固定有第一调磁板4和第二调磁板5，与实施例一不同的是，在第一调磁板4的内侧面和第二调磁板5的内侧面上均设有悬浮永磁体结构6。

在底板7的下表面依次设置第一悬浮支撑板8、第二悬浮支撑板9和第三悬浮支撑板10。

所述第一悬浮支撑板8位于所述第一调磁板4和所述轨道1的一侧壁之间，所述第二悬浮支撑板9位于所述第一调磁板4和所述第二调磁板5之间，所述第三悬浮支撑板10位于所述第二调磁板5和所述轨道1的另一侧壁之间。

与实施例一不同的是，在所述第二悬浮支撑板的两侧面上设置混合励磁机构12，混合励磁机构12与所述悬浮永磁体结构6相互配合，使所述助推捕获平台2悬浮在所述轨道1上。

所述悬浮永磁体结构6包括上悬浮永磁体阵列61和下悬浮永磁体阵列62，所述混合励磁机构12位于所述上悬浮永磁体阵列61和所述下悬浮永磁体阵列62之间。所述混合励磁机构12与所述上悬浮永磁体阵列61为面对面相反磁极性，所述混合励磁机构12与所述上悬浮永磁体阵列62为面对面相同磁极性。所述调磁板12上悬浮永磁体13和调磁板12下悬浮永磁体14由halbach型永磁体阵列排列构成。

混合励磁机构12中的电励磁绕组通电后，混合励磁机构12产生足够磁场，与下悬浮永磁体阵列62产生足够排斥力，与上悬浮永磁体阵列61产生足够吸引力，二者联合使助推捕获平台2进入悬浮稳态。

在本实施例二中，为了使助推捕获平台2能够在轨道1上能够悬浮滑动：

与实施例一不同的是，在第一悬浮支撑板8的内侧面和所述第三悬浮支撑板10的内侧面上均设有电枢机构13，当通电后，由于上悬浮永磁体阵列61与下悬浮永磁体阵列62由halbach永磁体阵列产生单向磁场，对第一调磁板4外侧和第二调磁板5外侧的磁场构成影响很小，所以由混合励磁机构12产生的励磁磁场与电枢机构13产生的行波磁场相互作用产生推进力，从而带动助推捕获平台2在滑轨1上悬浮滑动。由于励磁磁场与电枢机构13产生的行波磁场的相对角度恒定不变，只需根据加速度或减速度需求调整行波磁场的相对相位，即可实现助推捕获平台的加速或减速目的。

还包括与所述混合励磁机构12和所述电枢机构13连接的动力调节系统，所述动力调节系统包括供电电源和变流系统。所述动力调节系统与悬浮推进模块相连，协助悬浮推进模块完成指定动作指令。

所述动力调节系统包括：供电电源、变流系统，所述变流系统，通过所述供电电源将能量引入、转化并传输给运动平台，将输入电能转化帮助所述飞行器磁悬浮助推与捕获装置完成悬浮和推进动作，也可转化所述飞行器磁悬浮助推与捕获装置的动能，通过所述变流系统，返回输入所述供电电源。

在本发明的实施例二中，所述混合励磁机构12和所述电枢机构13的结构组成及作用原理与实施例一中的所述混合励磁机构12和所述电枢机构13的结构组成和作用原理相同，在此不再赘述。

同样，在本发明的实施例二中，在第一调磁板4和所述第二调磁板5之间设有轨道抗冲击永磁体15，所述轨道抗冲击永磁体15固定在所述滑槽3的底面上；所述第二悬浮支撑板9的底部设有与所述轨道抗冲击永磁体15配合的平台抗冲击永磁体16。在所述第一悬浮支撑板8的底端和所述第三悬浮支撑板10的底端均设有辅助导轮17。当飞行器降落在助推捕获平台2上时，可能会给平台一个较大的重力方向冲击，在此情况下，利用平台抗冲击永磁体16与轨道抗冲击永磁体15的排斥作用以及辅助导轮17的承重作用下，使飞行器在助推捕获平台2的支撑作用下在轨道1上平稳过渡。

在本发明的实施例中，所述第一调磁板4、第二调磁板5、第一悬浮支撑板8、第二悬浮支撑板9和第三悬浮支撑板10均由导磁材料构成。所述轨道1和底板7均由具有磁屏蔽作用的刚性材料构成。在本发明实施例所述的装置中，使用到的永磁体可以为钕铁硼永磁体、钐钴永磁体、钴镍永磁体、铝镍钴永磁体或铁氧体永磁体中的任意一种。

综上所述，本发明实施例通过为混合励磁机构12中的电励磁绕组通电后产生足够励磁磁场，与调磁板的下悬浮永磁体阵列62产生足够排斥力，与上悬浮永磁体阵列61产生足够吸引力，二者联合使助推与捕获平台2进入悬浮稳态；由于上悬浮永磁体阵列61与下悬浮永磁体62产生的单向磁场，对另一侧的磁场构成影响很小，所以由混合励磁机构12的励磁磁场与电枢机构13的行波磁场相互作用产生推进力，从而带动助推捕获平台沿滑轨前进。励磁磁场与行波磁场的磁场相对角度恒定不变，只需根据加速度或减速度需求调整行波磁场的相对相位，达到加速、减速的目的。当助推捕获平台2在带动飞行器加速时，通过拦阻带18将推进力传递给飞行器；而在飞行器与助推捕获平台2同速度、同相位降落接触后，助推捕获平台2开始减速，飞行器与拦阻带18依靠惯性固定，助推捕获平台2再次将阻力通过拦阻带18传递给飞行器，达到低减速度减速的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。