一种飞机伞舱盖及开伞舱方式

1.本发明属于无人机回收技术领域，具体涉及一种飞机伞舱盖和开伞舱方式。


背景技术：

2.目前采用伞降回收的中小型无人机中，伞舱盖是其回收装置的必要组成，用于保持无人机外形完整，在回收过程中伞舱盖打开，为伞包出舱打开通道。伞舱盖与机体的连接一般采用两种方式，即铰链或插销，如图9所示为《某型无人机伞降回收系统设计》中所示的铰链，也可将铰链换成插销。
3.对于采用了活塞发动机后推式、双尾撑高平尾布局设计的无人机，伞舱盖常采用铰链与无人机连接，对于采用了喷气式发动机的无人机，则通常采用插销形式。采用铰链机构的伞舱盖打开后绕铰链轴线向后翻转，其主要问题在于受转动角度的限制，伞舱盖打开后呈现出阻力板效应，如图9所示。采用插销结构的伞舱盖在打开后被抛出与机体脱离，其主要问题是飞出的伞舱盖可能撞击后机身尾翼，造成结构损伤，或自由下落时造成地面人员伤亡及财产损失。
4.对地面人员或其他物体来说，伞舱盖高空坠落可能造成人身危险或财产损失。对于选用了活塞发动机、后推式布局的无人机来说，抛掉的伞舱盖可能撞上高速旋转的螺旋桨或无人机的平垂尾，对螺旋桨和机体造成损伤。若伞舱盖打开后保留在无人机上，可能形成阻力板效应，造成无人机高度和速度在短时间内急剧下降，危害飞机回收安全性。伞舱盖若无法打开/抛出或无法及时打开/抛出，会造成回收伞无法充气张开或未及时充气张开，导致无人机发生坠机事故。采用铰链连接的伞舱盖存在损坏后不易更换的问题。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题：
6.为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种飞机伞舱盖和开伞舱方式，具有高可靠性开启、模块化快速装卸、不抛弃等优点。
7.本发明的技术方案是：一种飞机伞舱盖，其特征在于：包括伞舱盖组件、开舱装置和位置指示装置；所述伞舱盖组件安装于无人机伞舱开口处，包括伞舱盖和鹅颈接头，伞舱盖的固定端通过鹅颈接头与伞舱开口的一侧铰接，自由端通过开舱装置与伞舱开口的另一侧连接；
8.所述开舱装置包括动力源火工品和紧固螺钉；所述动力源火工品通过尾部外螺纹与机体基座螺纹连接，其顶部开有螺纹孔；所述紧固螺钉穿过伞舱盖的自由端，旋入动力源火工品的螺纹孔，将伞舱盖与机身固定连接，保证无人机飞行过程中气动外形的完整性；
9.所述位置指示装置安装于伞舱开口处与伞舱盖自由端对应的位置，通过其内微动开关电路的通断来判断伞舱盖开启与否，并为飞控系统提供伞舱盖位置反馈信号。
10.本发明的进一步技术方案是：所述伞舱盖为复合材料加芯结构，由内、外蒙皮和蜂窝加芯材料一体化成型制成。
11.本发明的进一步技术方案是：所述伞舱盖的内、外蒙皮由碳纤维和玻璃纤维预浸料层压制成。
12.本发明的进一步技术方案是：所述伞舱盖的固定端和自由端的中间预制薄弱区域，受载后沿薄弱区域向外折弯，同时复材纤维的连续性能够保证伞舱盖折弯后不断裂，伞舱盖不坠落。
13.本发明的进一步技术方案是：所述鹅颈接头采用不锈钢材料，由钣金工艺制成，通过螺钉与伞舱盖连接。
14.本发明的进一步技术方案是：两个所述鹅颈接头并列设置，一端均与伞舱盖的固定端连接，另一端均通过快卸销与机体结构铰接。
15.本发明的进一步技术方案是：所述位置指示装置包括微动开关、销子、压簧和壳体，微动开关包括弹片和滚珠，壳体固定于机身框腹板上；所述销子沿竖直方向设置于壳体内，其上下端均为直杆，同轴穿出壳体位于上下端的通孔，其中部的径向截面从下到上逐渐增大；中部下方设置有轴肩；所述弹簧套装于销子的下端，一端与轴肩端面接触，另一端与壳体下端内壁接触，通过其回弹力使销子向上位移复位；所述销子中部一侧设置有微动开关，其外周面与滚珠接触，销子通过上下移动，对滚珠压紧和释放，从而实现微动开关电路的通断。
16.本发明的进一步技术方案是：所述位置指示装置内还设置有限位块，所述限位块位于销子的中部的另一侧；所述销子中部上方设置有轴肩，用于其轴向位置的限位，上方轴肩的上端面与壳体上端内壁接触；当销子下移时，其上方轴肩的下端面与限位块接触，期限其轴向限位。
17.一种飞机伞舱盖的开伞舱方式，其特征在于具体步骤如下:
18.步骤一：通过快卸销将伞舱盖的鹅颈接头与机体接头连接，再通过紧固螺钉将伞舱盖的自由端与动力源火工品顶部固定，保证无人机正常飞行时的机体气动外形；
19.步骤二：飞控系统接收开舱指令后，接通开舱装置的电源；控制动力源火工品爆炸，使其爆炸为上下两部分，上半部分和紧固螺钉飞出，释放伞舱盖并使伞舱盖打开一个初始角度，下半部分连接在机体基座上；
20.步骤三：伞舱盖开启后，由所述弹簧推动销子向上移动，控制微动开关断开，为飞控系统提供伞舱盖位置反馈信号，即伞舱盖打开的信号反馈。
21.有益效果
22.本发明的有益效果在于：本发明公开的技术方案中，在接收到指令后，飞控系统控制作动器打开伞舱盖，在回收过程中伞舱盖不存在脱落的部分，不会造成地面人员伤亡或财产损失。预制薄弱区域结构设计可避免伞舱盖形成阻力板效应，将对无人机飞行速度和高度的影响降至最低。模块化快拆快卸结构设计满足现场快速更换要求。开舱装置选用火工品，工作时间短，可靠度高，其指标为0.995，显著提高伞舱盖的开启可靠性。伞舱盖位置指示装置对微动开关进行封装设计后，整体结构尺寸小，作用行程大，坚固耐用。伞舱盖可通过复材一体化成型和钣金工艺实现快速大量生产，加工时间短，成本低廉。
附图说明
23.图1是本实施例的系统组成原理图；
24.图2是本实施例的系统组成左视图；
25.图3是本实施例的系统组成前视图；
26.图4是本实施例的系统组成俯视图；
27.图5是本实施例伞舱盖打开后示意图；
28.图6是本实施例伞舱盖复合材料加芯结构铺层示意图；
29.图7是本实施例伞舱盖位置指示装置组成图；
30.图8是本实施例伞舱盖位置指示装置中选用的微动开关示意图；
31.图9是背景技术中伞舱盖结构示意图。
32.附图标记说明：1，伞舱盖组件；2，开舱装置；3，伞舱盖位置指示装置；4，快卸销；5，机体接头；6，伞舱；7，回收伞；8，后机身；9，螺旋桨平面；11，伞舱盖； 12，鹅颈接头；13，内蒙皮；14，外蒙皮；15，蜂窝加芯；21，紧固螺钉；22，动力源火工品；31，微动开关；32，销子；33，压簧；34，限位块；35，壳体；36，弹片； 37，滚珠。
具体实施方式
33.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。
35.参照图2所示，本发明一种飞机伞舱盖包括伞舱盖组件、开舱装置和位置指示装置；所述伞舱盖组件安装于无人机伞舱开口处，包括伞舱盖和两个鹅颈接头，伞舱盖的固定端通过鹅颈接头与伞舱开口的一侧铰接，自由端通过开舱装置与伞舱开口的另一侧连接；所述伞舱盖的内、外蒙皮由碳纤维和玻璃纤维预浸料层压制成，其固定端和自由端的中间预制薄弱区域，受载后沿薄弱区域向外折弯，复材纤维的连续性能够保证伞舱盖折弯后不断裂，伞舱盖不坠落。所述鹅颈接头采用不锈钢材料，由钣金工艺制成，通过螺钉与伞舱盖连接。
36.所述开舱装置包括动力源火工品和紧固螺钉；所述动力源火工品通过尾部外螺纹与机体基座螺纹连接，其顶部开有螺纹孔；所述紧固螺钉穿过伞舱盖的自由端，旋入动力源火工品的螺纹孔，将伞舱盖与机身固定连接，保证无人机飞行过程中气动外形的完整性；
37.所述位置指示装置安装于伞舱开口处与伞舱盖自由端对应的位置，通过其内微动开关电路的通断来判断伞舱盖开启与否，并为飞控系统提供伞舱盖位置反馈信号。
38.所述位置指示装置包括微动开关、销子、压簧和壳体，微动开关包括弹片和滚珠，壳体固定于机身框腹板上；所述销子沿竖直方向设置于壳体内，其上下端均为直杆，同轴穿出壳体位于上下端的通孔，其中部的径向截面从下到上逐渐增大；中部下方设置有轴肩；所述弹簧套装于销子的下端，一端与轴肩端面接触，另一端与壳体下端内壁接触，通过其回弹力使销子向上位移复位；所述销子中部一侧设置有微动开关，其外周面与滚珠接触，销子通过上下移动，对滚珠压紧和释放，从而实现微动开关电路的通断。
39.所述位置指示装置内还设置有限位块，所述限位块位于销子的中部的另一侧；所述销子中部上方设置有轴肩，用于其轴向位置的限位，上方轴肩的上端面与壳体上端内壁接触；当销子下移时，其上方轴肩的下端面与限位块接触，期限其轴向限位。
40.参照图1所示，本发明一种飞机伞舱盖的开伞舱方式具体步骤如下:
41.步骤一：通过快卸销将伞舱盖的鹅颈接头与机体接头连接，再通过紧固螺钉将伞舱盖的自由端与动力源火工品顶部固定，保证无人机正常飞行时的机体气动外形；
42.步骤二：飞控系统接收开舱指令后，接通开舱装置的电源；控制动力源火工品爆炸，使其爆炸为上下两部分，上半部分和紧固螺钉飞出，释放伞舱盖并使伞舱盖打开一个初始角度，下半部分连接在机体基座上；
43.步骤三：伞舱盖开启后，由所述弹簧推动销子向上移动，控制微动开关断开，为飞控系统提供伞舱盖位置反馈信号，即伞舱盖打开的信号反馈。
44.实施例：
45.图2、图4～6中左向为航向。
46.如图2所示，本发明实施例开舱装置2和伞舱盖位置指示装置3固定在机身上，机体接头5与机身连接。机体接头为双耳结构，伞舱盖组件1的鹅颈接头12为单耳结构，可插入机体接头。使用2个快卸销4将伞舱盖和机体接头连接起来，伞舱盖组件可绕快卸销轴转动。伞舱盖组件闭合后用于维持无人机机体气动外形，在回收过程中打开使开伞通道开敞。
47.本发明实施例伞舱盖11由内蒙皮13、外蒙皮14和蜂窝加芯15组成的加芯结构，如图6所示，蜂窝加芯增加了伞舱盖的厚度尺寸，提高了比刚度。在其他实施例中，蜂窝加芯也可采用pmi闭孔泡沫等其他类型的加芯材料。
48.本发明实施例伞舱盖内外蒙皮均由1层玻璃布和1层碳布铺成，若其他实施例中无人机飞行速度较快或机体具有高强度要求的，可适当增加铺层数量。
49.本发明实施例蜂窝加芯15由两部分组成，如图4所示，伞舱盖未铺蜂窝的部分形成了薄弱区域。回收过程中，伞舱盖打开后碰撞后机身上的整流罩，沿薄弱区域弯折成两部分，如图5所示，复材纤维连续性保证两部分保持连接关系。上半部分伞舱盖顺气流方向贴合机身，不会脱落，同时避免形成阻力板结构，对无人机飞行速度和高度的影响很小。
50.本发明实施例伞舱盖组件通过预制薄弱区域实现弯折，在其他实施例中，也可采用单向铰链或织物等方式实现相同功能，在飞行过程中保持无人机气动外形，伞舱盖打开后具备弯折的功能。
51.本发明实施例无人机回收后，伞舱盖组件1与机体结构碰撞发生弯折破坏，因此伞舱盖为消耗件，每个架次更换一个。快卸销4具有即插即用功能，可满足伞舱盖组件的快速更换。在其他实施例中，可对快卸销进行功能替换。
52.本发明实施例伞舱盖组件含有鹅颈接头，占用较大机身内部空间，若其他实施例无三维空间设置鹅颈接头，伞舱盖组件和机身也可采用铰链连接。
53.本发明实施例紧固螺钉21穿过伞舱盖组件，旋入动力源火工品22的螺纹孔内，将伞舱盖组件固定在如图2所示状态。所述发明的开舱装置尾部有供电电缆，飞控系统接收到开舱指令后，同时伞舱盖位置指示装置反馈伞舱盖开的信号后，动力源火工品作用断裂为上下两部分，上半部分和紧固螺钉飞出，伞舱盖释放。
54.所述发明的开舱装置和紧固螺钉为消耗品，每个架次消耗各1个，无人机回收后在
地面进行更换。
55.本发明实施例作动器选用了动力源火工品，在其他实施例中可使用棉绳将伞舱盖组件捆绑固定，用切割器切割棉绳释放伞舱盖。在其他实施例中也可采用电磁锁、形状记忆合金拔销器等装置实现伞舱盖组件的固定和解锁功能。
56.本发明实施例伞舱盖位置指示装置3由微动开关31、销子32、压簧33、限位销 34和壳体35等组成，微动开关31包含弹片36和滚珠37。
57.本发明实施例销子32被伞舱盖组件压下后可沿轴线向下移动并压缩压簧33，伞舱盖组件打开后，压簧顶起销子向上移动复位。销子右侧为斜面结构，如图7所示，向下移动过程中斜面部分逐渐压缩滚珠37向右移动，滚珠带动弹片36压缩接通微动开关电路，此时位置指示装置反馈伞舱盖关信号。当销子向上移动时，释放滚珠，此时位置指示装置反馈伞舱盖开信号。
58.本发明实施例选用的微动开关是货架产品，见图8，其作用行程很小(图中高度方向)，采用实施例的方案封装成伞舱盖位置指示装置后，其作用行程很大。该装置壳体35采用硬铝合金，坚固耐用，环境适应性好。若高低温性能满足使用要求，则其他实施例中也可采用工业级行程开关成品实现伞舱盖位置指示功能。
59.本发明实施例的开舱装置一般布置在伞舱盖组件前缘对称面上，伞舱盖位置指示装置位置也可根据实际空间要求布置在图4中开舱装置的左侧或伞舱盖组件后缘位置。
60.本发明实施例中后机身上部布置散热器整流罩，在其他实施例中若散热器布置在后机身侧面或下部，上部没有整流罩，也可采用如图3所示方案伞舱盖组件，注意伞舱盖组件后缘应与螺旋桨平面9进行空间协调，两者不能有空间干涉产生碰撞。
61.本发明实施例中选用了活塞发动机，伞舱盖需要与螺旋桨旋转平面进行空间协调，但同样适用于其他选用了喷气式发动机实施例。
62.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。