一种无人机起降滑跑距离测量装置及具有其的无人机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无人机起降滑跑距离测量装置及具有其的无人机。所述无人机起降滑跑距离测量装置包括连接架、容置轮、摇臂、距离测量传感器以及轮载开关；其中，轮载开关与无人机的飞控系统连接，轮载开关设置在连接架上，轮载开关具有第一状态以及第二状态；连接架的一端与无人机主体连接，连接架的另一端与所述容置轮通过摇臂铰接；摇臂能够相对连接架转动，从而使摇臂具有断开位置以及接通位置；容置轮中空且能够相对摇臂转动；距离测量传感器与飞控系统连接；距离测量传感器设置在容置轮中。本发明中的无人机起降滑跑距离测量装置结构轻巧、操作简单，可集成于小型无人机主起落架处，在无人机起飞和着陆过程中，自动完成起降滑跑距离的测量。
【专利说明】
一种无人机起降滑跑距离测量装置及具有其的无人机
技术领域
[0001] 本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种无人机起降滑跑距离测量装置及具有 其的无人机。
【背景技术】
[0002] 起飞和着陆滑跑距离是衡量飞机起降性能的两项重要指标。在实际飞机飞行性能 试飞过程中，滑跑距离测量的关键首先是确定飞机滑跑过程的起始点和结束点，其次是精 确测定两点之间的距离。对于起飞过程来说就是滑跑开始点和飞机离地点，而对于着陆过 程则是飞机接地点和滑跑停止点。
[0003] 其中，在起飞时的滑跑开始点和着陆时的滑跑停止点，飞机均处于静止状态，上述 两点的位置比较容易确定。但是飞机的起飞离地点和着陆接地点均为动态点，飞机处于高 速运动过程中，要准确定位难度较大。大型飞机在性能试飞时，一般通过轮载监测和视频比 对来确定飞机的起飞离地点和着陆接地点。对于飞机特别是无人机来说，其内部空间有限、 飞行重量小、系统简单、使用成本受到较大的限制。目前，无人机起降滑跑距离通常采用以 下方法进行测定：
[0004] 在无人机起飞和着陆过程中，通过目测或视频图像设备跟踪监视，通过跑道上的 相对参照物确定起飞离地点或者着陆接地点。然后，借助皮尺等工具确定起飞/着陆滑跑距 离。
[0005] 其缺点是人工目测过程中，参试人员需时刻监视无人机的运动状态，判别飞机离 地或接地的位置后及时在离地点作出标识，劳动强度较大，精度较低;而利用视频图像设备 跟踪，则需要后期处理影像资料来判定，操作过程较为复杂，此外图像清晰度也会对测量结 果产生较大影响。
[0006] 因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种无人机起降滑跑距离测量装置来克服或至少减轻现 有技术的至少一个上述缺陷。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供一种无人机起降滑跑距离测量装置。所述无人机起 降滑跑距离测量装置包括连接架、容置轮、摇臂、距离测量传感器以及轮载开关;其中，轮载 开关与无人机的飞控系统连接，所述轮载开关设置在所述连接架上，所述轮载开关具有第 一状态以及第二状态，在所述第一状态，所述飞控系统收到第一信号；在所述第二状态，所 述飞控系统收到第二信号;所述连接架的一端与无人机主体连接，所述连接架的另一端与 所述容置轮通过摇臂铰接;所述摇臂能够相对所述连接架转动，从而使摇臂具有断开位置 以及接通位置;在所述断开位置，所述摇臂能够使所述轮载开关处于第一状态;在所述接通 位置，所述摇臂能够使所述轮载开关处于第二状态;所述容置轮中空且能够相对所述摇臂 转动，所述容置轮受到负载时将所述负载所给予的力矩传递给所述摇臂，从而使所述摇臂 自所述接通位置转换至所述断开位置;所述距离测量传感器与所述飞控系统连接;所述距 离测量传感器设置在所述容置轮中，所述距离测量传感器的至少部分结构与所述容置轮随 动;所述距离测量传感器能够在所述容置轮转动时测量所述容置轮的运动行程，并将所述 运动行程通过信号的方式传递给所述飞控系统。
[0009] 优选地，所述摇臂与所述连接架通过销轴连接;所述销轴上设置有扭簧，所述扭簧 用于为所述摇臂提供弹性力，所述弹性力方向为使所述摇臂位于断开位置。
[0010] 优选地，所述摇臂上设置有限位块，在所述接通位置，所述限位块使所述轮载开关 处于第二状态。
[0011] 优选地，所述距离测量传感器包括光栅码盘、光耦开关;其中，所述光栅码盘位于 所述容置轮中，并与所述容置轮随动;所述光耦开关安装在所述摇臂或所述容置轮上，所述 光耦开关上具有测量槽，所述光栅码盘位于所述测量槽内。
[0012] 优选地，所述光栅码盘与所述容置轮同心。
[0013] 优选地，所述容置轮外圈包裹有实心橡胶。
[0014] 本发明还提供了一种无人机，所述无人机包括如上所述的无人机起降滑跑距离测 量装置。
[0015] 本发明中的无人机起降滑跑距离测量装置结构轻巧、操作简单，可集成于小型无 人机主起落架处，在无人机起飞和着陆过程中，自动完成起降滑跑距离的测量。可有效提高 小型无人机起降滑跑距离的测量精度和测量效率，并减小测量人员的劳动强度。
【附图说明】
[0016] 图1是根据本发明一实施例的无人机起降滑跑距离测量装置的结构示意图，其中， 所述摇臂位于接通位置。
[0017] 图2图1所示的无人机起降滑跑距离测量装置的另一结构示意图，其中，所述摇臂 位于接通位置。
[0018] 图3是图1所示的无人机起降滑跑距离测量装置的另一结构示意图，其中，所述摇 臂位于断开位置。
[0019] 附图标记
[0020]
【具体实施方式】
[0021]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0022] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"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保护 范围的限制。
[0023] 图1是根据本发明一实施例的无人机起降滑跑距离测量装置的结构示意图，其中， 所述摇臂位于接通位置。图2图1所示的无人机起降滑跑距离测量装置的另一结构示意图， 其中，所述摇臂位于接通位置。图3是图1所示的无人机起降滑跑距离测量装置的另一结构 示意图，其中，所述摇臂位于断开位置。
[0024] 如图1至图3所示的无人机起降滑跑距离测量装置包括连接架1、容置轮2、摇臂3、 距离测量传感器4以及轮载开关5;其中，轮载开关5与无人机的飞控系统连接，轮载开关5设 置在连接架1上，轮载开关5具有第一状态以及第二状态，在第一状态，飞控系统收到第一信 号;在第二状态，飞控系统收到第二信号。在本实施例中，第一信号与第二信号用于使飞控 系统获得轮载开关此时所处的位置。
[0025] 参见图1至图3，在本实施例中，连接架1的一端与无人机主体连接，连接架1的另一 端与容置轮2通过摇臂3铰接。摇臂3能够相对连接架1转动，从而使摇臂3具有断开位置以及 接通位置;在断开位置，摇臂3能够使轮载开关5处于第一状态。在接通位置，摇臂3能够使轮 载开关5处于第二状态。
[0026] 具体地，在本实施例中，摇臂3与连接架1通过销轴6连接;销轴6上设置有扭簧7，扭 簧7用于为摇臂提供弹性力，弹性力方向为使摇臂3位于断开位置。这样，在没有其他力的干 涉时，摇臂由于扭簧的作用，在常态下处于接通位置。
[0027] 容置轮2中空且能够相对摇臂3转动，容置轮2受到负载时将负载所给予的力矩传 递给摇臂3，从而使摇臂3自接通位置转换至断开位置。
[0028] 本实施例中，容置轮在飞行过程中由于不会与地面接触，且无人机的自重由无人 机的升力抵消，此时，容置轮上没有负载。而在无人机在地面起降滑跑时，无人机的自重给 予容置轮，地面同时给予容置轮支反力，此时，由于销轴能够转动，容置轮将负载的力矩传 递给摇臂，摇臂受力克服了扭簧的弹性力，从而从接通位置转换至断开位置。
[0029]而由于摇臂的位置的转换会牵动轮载开关的状态转换，此时，轮载开关也从第一 状态转换为第二状态，而飞控系统改为收到第二信号。
[0030]参见图1至图3,在本实施例中，距离测量传感器4与飞控系统连接;距离测量传感 器4设置在容置轮2中，距离测量传感器4的至少部分结构与容置轮2随动;距离测量传感器 能够在容置轮2转动时测量容置轮2的运动行程，并将运动行程通过信号的方式传递给飞控 系统。
[0031 ] 在本实施例中，无人机在起降滑跑时，摇臂必然处于断开位置，而一旦无人机起 飞，摇臂又处于连通位置，通过摇臂耳朵位置转换来使轮载开关在第一状态以及第二状态 之间转换，从而使飞控系统通过第一信号与第二信号判断无人机在起降滑跑过程与飞离地 面的准确时刻。
[0032] 本发明中的无人机起降滑跑距离测量装置结构轻巧、操作简单，可集成于小型无 人机主起落架处，在无人机起飞和着陆过程中，自动完成起降滑跑距离的测量。可有效提高 小型无人机起降滑跑距离的测量精度和测量效率，并减小测量人员的劳动强度。
[0033] 与现有技术相比，本发明具有下列优点和积极效果：
[0034]自动完成起降滑跑距离测量，可有效提高测量效率，减小测量人员的劳动强度；
[0035] 该装置体积小、重量轻，适用于无人机，传感器接口可与无人机自驾仪集成；
[0036] 该装置所需的接触开关、光耦开关等元器件可选用成熟的货架产品，成本低廉；
[0037] 该装置设计中，单独设置容置轮(使该容置轮与起落架的轮子无关），可有效避免 机轮受载变形对测量结果产生的不利影响；
[0038] 该装置设计中，采用扭簧将测量轮自动压紧于地面，可有效跟踪地面的起伏，同时 容置轮采用刚性较好的轮毂，外圈包裹实心橡胶，能有效减小测量轮变形并防止打滑；
[0039] 可自动判别轮载，准确给定飞机起飞离地或着陆接地的时刻，避免起飞后，容置轮 受惯性作用继续转动，造成滑跑距离测量结果偏大。
[0040] 参见图2，在本实施例中，摇臂6上设置有限位块8，在接通位置，限位块8使轮载开 关5处于第二状态。
[0041] 参见图2，在本实施例中，距离测量传感器4包括光栅码盘41、光耦开关42;其中，光 栅码盘41位于容置轮2中，并与容置轮2随动;光耦开关42安装在摇臂3或容置轮2上，光耦开 关42上具有测量槽43，光栅码盘41位于测量槽43内。
[0042]在本实施例中，光栅码盘41与容置轮2同心。采用这种结构，能够防止光栅码盘41 有误差。
[0043]本发明还提供了一种无人机，所述无人机包括如商所述的无人机起降滑跑距离测 量装置。
[0044]最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 一种无人机起降滑跑距离测量装置，其特征在于，所述无人机起降滑跑距离测量装 置包括连接架(1)、容置轮(2)、摇臂(3)、距离测量传感器(4)以及轮载开关(5);其中， 所述轮载开关(5)与无人机的飞控系统连接，所述轮载开关(5)设置在所述连接架（1) 上，所述轮载开关(5)具有第一状态以及第二状态，在所述第一状态，所述飞控系统收到第 一信号;在所述第二状态，所述飞控系统收到第二信号； 所述连接架（1)的一端与无人机主体连接，所述连接架（1)的另一端与所述容置轮(2) 通过摇臂(3)铰接； 所述摇臂（3)能够相对所述连接架（1)转动，从而使摇臂（3)具有断开位置以及接通位 置;在所述断开位置，所述摇臂（3)能够使所述轮载开关（5)处于第一状态；在所述接通位 置，所述摇臂(3)能够使所述轮载开关(5)处于第二状态； 所述容置轮(2)中空且能够相对所述摇臂（3)转动，所述容置轮(2)受到负载时将所述 负载所给予的力矩传递给所述摇臂(3)，从而使所述摇臂(3)自所述接通位置转换至所述断 开位置； 所述距离测量传感器(4)与所述飞控系统连接； 所述距离测量传感器(4)设置在所述容置轮(2)中，所述距离测量传感器(4)的至少部 分结构与所述容置轮(2)随动； 所述距离测量传感器能够在所述容置轮(2)转动时测量所述容置轮(2)的运动行程，并 将所述运动行程通过信号的方式传递给所述飞控系统。2. 如权利要求1所述的无人机起降滑跑距离测量装置，其特征在于，所述摇臂（3)与所 述连接架(1)通过销轴(6)连接； 所述销轴(6)上设置有扭簧(7)，所述扭簧(7)用于为所述摇臂提供弹性力，所述弹性力 方向为使所述摇臂(3)位于断开位置。3. 如权利要求2所述的无人机起降滑跑距离测量装置，其特征在于，所述摇臂（6)上设 置有限位块(8 )，在所述接通位置，所述限位块(8)使所述轮载开关(5)处于第二状态。4. 如权利要求3所述的无人机起降滑跑距离测量装置，其特征在于，所述距离测量传感 器(4)包括光栅码盘(41)、光耦开关(42);其中， 所述光栅码盘(41)位于所述容置轮(2)中，并与所述容置轮(2)随动； 所述光耦开关(42)安装在所述摇臂(3)或所述容置轮(2)上，所述光耦开关(42)上具有 测量槽(43 )，所述光栅码盘(41)位于所述测量槽(43)内。5. 如权利要求4所述的无人机起降滑跑距离测量装置，其特征在于，所述光栅码盘(41) 与所述容置轮(2)同心。6. 如权利要求5所述的无人机起降滑跑距离测量装置，其特征在于，所述容置轮外圈包 裹有实心橡胶。7. -种无人机，其特征在于，所述无人机包括如权利要求1至6中任意一项所述的无人 机起降滑跑距离测量装置。
【文档编号】G01B11/02GK105973152SQ201610312000
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】王立波, 唐矗
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所