本发明涉及一种无人驾驶飞机，特别是可空投的无人驾驶飞机和包括这种无人驾驶飞机的空中干预设备，另外还涉及一种用于空投的方法。更具体地，本发明涉及一种可从飞机投下且能够在依次投下材料负载和/或跳伞者之前朝向目标前进的无人驾驶飞机。
背景技术：
无人驾驶飞机是通常从位于离不容易接近的区域一定距离处的准备跑道起飞的机动飞机，没有人操作者也没有机上飞行员。
其特别包括：配备提升装置(机翼等)的机身、至少一个推进单元、导航仪器、机载电子设备，以及如果合适的话，携带有效载荷的装置。
从地面远程控制这些无人驾驶飞机，从在高空飞行的飞机控制这些无人驾驶飞机，或者对这些无人驾驶飞机进行预编程。
由于其良好的操纵性、其长续航及其隐形的原因，军队或警戒部队在监察、维和、情报或定向打击任务中广泛使用这些航向指标，从而消除人员丧生的危险。
而且，当从位于地面上或在飞机上的控制中心用无线电控制这些无人驾驶飞机时，其容易检测并被敌人中立化(neutralisation)的高风险。
而且，这些无人驾驶飞机的启用需要地面设施(起飞跑道或倾斜发射装置)或海上设施，这些设施限制了其操作能力，特别是其反应能力并增加其易损性。
战术运输机使得可能执行不允许机载系统在长距离上渗透(特别是穿透由敌对区域控制的空域)的空投活动、会议决定和保护要求。
文献us6082675描述了一种可从飞机释放的能空投的无人驾驶飞机，所述无人驾驶飞机携带负载，即声响浮标。将无人驾驶飞机固定在母机的机身下方，并且声响浮标本身固定在无人驾驶飞机的机身下方。在投下之后，通过卫星将无人驾驶飞机不引人注意地远程引导到可能敌对的环境中，直到其到达目标区域为止，在目标区域该无人驾驶飞机用降落伞降落声响浮标，声响浮标以传统的方式降落。然而，此无人驾驶飞机不适合于运输人。
文献wo2011/002309描述了一种可从另一运输机空投且设计为容纳单个卧姿躺倒的使用者的飞机。此文献还提到跳伞者抛弃飞行中的飞机的可能性。然而，并未规定此抛弃的条件，并且看起来特别危险，特别是当离开飞机的跳伞者时暴露于与机尾或发动机干涉的重大危险。
因此，目前的装置不允许执行导致在长距离上且着眼于有目标地、谨慎地控制投下人员的悄悄渗入敌对空域的空投活动。
技术实现要素：
本发明的目标是，通过提供一种能够将跳伞者运送至外部战区附近的无人驾驶飞机并允许在安全条件下将他/她释放，来可靠地且有效地解决这些技术问题。
根据本发明的第一方面，通过一种无人驾驶飞机来实现此目标，该无人驾驶飞机包括：机身，配备能够允许腹地飞行位置和反转飞行位置的提升装置；至少一个推进单元；自主导航仪器；和轴向隔间，形成整合在机身上部中以容纳卧姿躺倒的跳伞者的凹槽；航空电子设备，其设置有耦接到自主导航仪器的可编程控制装置，和由所述航空电子设备控制的投下所述跳伞者的空投装置，其中，将所述无人驾驶飞机设计并计划为确保在反转飞行位置中将所述跳伞者释放。通过允许无人驾驶飞机能够向前滚动到其背面且其能够在反转飞行位置中将跳伞者释放，可保持非常简单的机身结构，没有跳伞者释放翻板且没有复杂的弹射装置，其中，可通过自由落体来执行释放。
航空电子设备优选地包括这样的装置：控制用于使无人驾驶飞机翻滚到反转飞行位置中且用于保持反转飞行位置直到已经完成跳伞者的释放为止的过程。此过程的开始可以是自动的，或者可以远程执行。然而，优选地，航空电子设备包括允许跳伞者开始反转过程的人机触发界面。在实践中，航空电子设备通知跳伞者何时满足用于触发释放的条件，并且跳伞者确认触发。具体地，这些条件例如可包括以下追加条件中的一个或几个：到达释放区域、处于与释放一致的高度、没有湍流且在跳伞者离开之前。如果必要的话，无人驾驶飞机包括用于检查满足这些条件的特定传感器，特别是检测跳伞者的离开的装置。无人驾驶飞机还可包括检测跳伞者的释放或者跳伞者离开轴向隔间的装置。可保持反转飞行直到通过这些检测装置确认跳伞者的实际释放为止。或者，可保持反转飞行一段预定的时间，例如30秒，其足以确保实际释放。优选地，无人驾驶飞机随后其腹部朝上地翻转，以执行回到其基地或者回到空投点、着陆点或溅落点以结束其任务的回程。
优选地，轴向隔间包括容纳处于卧姿的跳伞者的底部和相对于底部伸出以支撑卧姿躺倒的跳伞者的头部和/或跳伞者的躯干上部的助力支撑部。因此，跳伞者可舒适地采用这样的位置，在该位置中，他/她的前臂向前伸并且他/她的躯干的上部稍微提升，这允许他/她接触人机控制界面，特别是控制面板和/或操纵杆，例如以确认由控制装置控制的具体操作或者恢复控制，特别是为了准备或开始释放操作或者为了进行逃离操纵。
根据一个实施例，无人驾驶飞机包括用于将卧姿躺倒的跳伞者保持在隔间中的带子或杆，以及自动离开带子或杆的装置，特别是当无人驾驶飞机处于腹地飞行位置中时。这些自动离开的装置可特别包括一个或几个用烟火驱动的刃片。这些离开装置可特别由计时气压系统或纯气压系统控制。还可预见到提供快速手动离开的装置，或代替自动离开装置或作为附加备用解决方案。
根据一个实施例，推进单元包括两个横向地位于机身的中间部分(轴向隔间位于其中)的外侧上和任一侧上的涡轮喷气引擎，以当跳伞者在释放到反转位置中的过程中自由降落地离开隔间时避免涡轮喷气引擎和跳伞者之间的任何干扰。可将两个涡轮喷气引擎特别地布置在无人驾驶飞机的侧翼上，或者优选地布置在侧翼下方。
出于相同的原因，机身优选地没有相对于腹地飞行位置从机身的上部向上伸出的尾翼。或者，可提供两个横向尾翼，然而其在此情况中必须强制地定位在轴向隔间所在机身的中间部分的任一侧上，以当跳伞者在释放到反转位置中的过程中自由降落地离开隔间时避免涡轮喷气引擎和跳伞者之间的任何干涉。
根据一个实施例，轴向隔间是打开的。根据一个另选实施例，轴向隔间由可在腹地飞行位置中释放的盖封闭。机身可包括前挡风玻璃。其还可设置有下舷窗以当飞机处于腹地飞行位置中时允许卧姿躺倒在隔间中的跳伞者观察他/她下面的地形。
根据一个实施例，无人驾驶飞机进一步包括用于携带机载有效载荷的装置和由所述航空电子设备控制的释放所述机载有效载荷的装置。这些用于携带机载有效载荷的装置可特别地包括在底部由至少一个可移动翻板隔离的货仓，该可移动翻板允许在腹地飞行位置中释放机载有效载荷，其中，所述隔间位于所述货仓上方。当无人驾驶飞机处于腹地飞行位置中时，携带机载有效载荷也可位于整合在机身的上部中的腔的顶部中，以随机携带卧姿跳伞者，其中，保持腔中的体积以在这些携带装置的下方容纳跳伞者身体的至少一部分。在这些情况下，包括将与跳伞者同时释放的有效载荷，并且优选地将其固定至跳伞者。在此情况中，携带装置在飞行过程中释放跳伞者、全部或部分机载有效载荷的重量。
根据其他特征，可编程控制装置由航空电子设备组成，航空电子设备包括与软件关联且与自主导航仪器相互作用的机载计算机。
优选地，自主导航仪器包括gps类型的卫星定位装置。
在又一另选解决方案中，机身配备回收伞以执行返回到基地的最后阶段，如果合适的话，充气舷用于在落水的情况中确保浮力。
根据本发明的另一方面，本发明涉及一种无人驾驶飞机，特别是如上所述的无人驾驶飞机，其可从运输机空投，并包括允许其在空域中与飞机受控分离的机身支撑装置，以及在机身的重力下降过程中推进单元的自动启动装置。
根据一个具体变型，将支撑装置设计为与行进和导航坡道配合，行进和导航坡道生成在运输机的底部上并经由运输机后出口而出现在空域中。
优选地，支撑装置包括配备轮子的起落架。
本发明的另一目的涉及空中干预设备，其包括设置有出现在空域中的后出口的运输机和如上定义的无人驾驶飞机，无人驾驶飞机特别配备支撑装置和携带跳伞者及负载(如果必要的话)且能够装入运输机的货仓中的装置，其中，后出口配备与无人驾驶飞机的支撑装置相互作用的导航坡道，允许其在空域中与飞机受控分离，并且其中，无人驾驶飞机设置有释放所述跳伞者及所述负载(如果合适的话)的装置。可通过重力来执行无人驾驶飞机的空投，或者通过弹射装置来辅助无人驾驶飞机的空投，特别是通过弹射降落伞来实现。
通过从战术运输机投下，根据本发明的无人驾驶飞机可获得广泛的可部署性。
而且，由于其自主飞行及其通过在高空空投来发射的原因，根据本发明的无人驾驶飞机可快速地、精确地且小心地到达敌对区域，从而用降落伞将操作员和/或设备降落到非常接近目标的地方。
以此方式，战术运输机保持远离敌对地区，以减小其易损性并尽可能小心地进行最终释放。
通过机身和运输机的底部之间的连接，本发明使得可能执行无人驾驶飞机的行进和导航的阶段，以没有任何干扰危险地从飞机离开。
通过也自动地控制释放跳伞者和/或机载有效载荷的顺序的机载航空电子设备，在无人驾驶飞机在精确高度处的滑翔阶段之后执行推进单元的自动启动。
因此，根据本发明的无人驾驶飞机于是非常适合于执行特殊的或机密的操作。
附图说明
伴随着在下文中说明的附图，从阅读以下描述中将更好地理解本发明。
图1a至图1d分别图示了根据本发明的无人驾驶飞机的一个实施例的全景的顶透视图、前透视图和侧透视图。
图2示出了根据本发明的无人驾驶飞机的使用方法的一个实例的不同阶段的图示。
图3a至图3c图示了根据本发明的第二实施例的无人驾驶飞机的不同飞行阶段。
图4图示了用于容纳根据本发明的第二实施例的无人驾驶飞机的使用者的隔间的内部。
为了更清楚，在所有图中将用相同的参考符号来表示相同的特征。
具体实施方式
将根据本发明的第一实施例的无人驾驶飞机设计并计划为从在图2中用图解法图示的后勤运输机或战术运输机t空投。
如在图1a至图1d中图示的，此无人驾驶飞机本身由更小的飞机形成，其特别包括：配备提升装置(例如可能是可折叠侧翼11、12及一个或几个尾翼13)的机身1；优选地由至少一个推进单元2组成的发动机；自主导航仪器(未图示)以及携带货物和/或跳伞者(伞兵或只是跳伞者)的装置。
在图1a至图1d中的实施例中，推进单元2由两个涡轮喷气引擎21、22组成，其对无人驾驶飞机提供大约40到160kg的推力，无人驾驶飞机的总部署质量小于500kg，具有100和250kg之间的有效载荷空运能力。
布置集成在无人驾驶飞机的机身1的上部中的腔形式的隔间10，以容纳腹部卧姿的使用者h，其头部面向机身1的前部。隔间10在前面配备挡风玻璃14，挡风玻璃14经由空气动力效应产生保护气泡。隔间在顶部上打开且优选地朝向后面打开。根据隔间的尺寸和跳伞者的身材，可以预见到跳伞者的腿在机身的后部伸出，如在图1a至图1d中图示的。
明显地，机身1没有尾部。涡轮喷气引擎21、22横向地布置在隔间10所位于的机身1的中间部分的外侧上且在两侧上。
如果必要的话，根据所考虑的无人驾驶飞机的用途及其任务所需的作用半径，可改变推进方法并使其特别适合于此任务。
如图1c和图1d中图示的，机身1可设置有支撑装置，例如一组固定的或可收缩的轮子31、32，以如果必要的话允许着陆。
根据一个未图示的特征，机身配备机械导航和行进接口，其能够例如与固定至运输机t的货仓的底部且延伸至其轴向出口的坡道(或轨道)相互作用，该坡道以水平位置(在受控打开之后)出现在空域中的露天环境中。
如图2(阶段a)中图示的，一开始在起程基地将无人驾驶飞机装入民用运输机或者后勤军用运输机或战术军用运输机t的货仓中。
出于监管安全的原因，在将其装入运输机之前执行无人驾驶飞机的加油。其油箱的容量保证了无人驾驶飞机大约200km的作用半径。
通常拥有(至少5000k的)较宽作用半径的(例如，c130hercules、antonov或a400m类型的)战术运输机t随后具有通过优选地在(4000和11000m之间的)高空飞行而使无人驾驶飞机接近战区的任务目标。
如果运输机的容量允许，可通过轴向出口装载几个无人驾驶飞机并将其以一行固定在飞机t的货仓中的位置中。
在运送过程中，随后使无人驾驶飞机准备好其介入。
为此，如果这尚未在地面上进行，那么计划用降落伞将落在作业区域x(图2)上的跳伞者h(操作员、伞兵，等等)带着他/她的可能的负重f和/或有效载荷(设备或物料)登机，带着他/她的设备(头盔、服装、降落伞、如果合适的话还包括武器，等等)，并处于腹部卧姿中，隔间10布置为整合在无人驾驶飞机的机身1的上部中的腔的形式(图1a和图1b)。
如果必要的话，无人驾驶飞机配备允许在高空执行人类任务的供氧系统(未图示)。
根据一个未图示的另选解决方案，无人驾驶飞机可进一步配备整合在机身的下部中且通过一组可移动翻板(摆动的或滑动的)在底部封闭的货仓。在此情况中，在将无人驾驶飞机放在运输机上之前执行装载。
根据另一未图示的另选解决方案，隔间10将有利地配备合适的确保防止跳伞者撞击并保护他/她的供氧的装置，允许人类在最佳的温度和舒适性的条件下在高空行进，配备服装或防护服，以优化他/她的生理完整性。
配备所有他/她的设备物品的跳伞者h在释放之前的阶段的过程中登上无人驾驶飞机，并且优选地，按照飞机固有的过程的时间顺序和释放高度来登机。
一旦无人驾驶飞机准备好执行其任务，便将运输机定位在释放构造中(以积极方式稳定其飞行的路径、高度和速度)。
飞机t的轴向出口随后在预定的释放高度(4000m到11000m)打开。
然后，按照目前可用的标准来释放装在运输机上的使无人驾驶飞机固定的固定装置(带子等，未图示)，允许在无人驾驶飞机离开运输机之前，最佳地开始无人驾驶飞机(无人驾驶飞机的机头指向飞机的前部)的行进、导航和定向的阶段，从而保证释放阶段，而对飞机没有任何与计划释放轴线重合的干扰。
在通过与运输机的过程、设备和用途兼容的推动和弹射来帮助的同时，执行无人驾驶飞机从运输机的货仓的导航和离开。
所考虑的空投方法允许连续释放根据本发明的预先处理并固定在运输机内的几个无人驾驶飞机。
在通过轴向出口之后，无人驾驶飞机一离开运输机，其便开始了重力下降的阶段(图2的阶段b)，该阶段是关键的，因为其在此情况中在由运输机产生的湍流的区域内运动。
在此阶段之后，无人驾驶飞机稳定并自动地采用叫做“滑翔”的飞行路径，该滑翔以飞机的轻薄质量为基础而不激活发动机动力。将优化滑翔阶段，以无推进力而实现最大作用半径。其持续时间将取决于航空环境的条件(特别是高度和在气团中的速度)。
在与发动机的正常运行一致的预定高度和速度下，执行推进单元2的启动装置的自动激活(图2的阶段c)。
无人驾驶飞机的巡航高度选择为用于确保其对从地面发射的自动武器的声学判断力，及确保其对任何拦截的抵御。
因此，根据本发明的无人驾驶飞机是全自主的且能够确保其自己朝向目标飞行的自动驾驶，具有大约200km的作用半径，取决于航线轮廓和机载有效载荷。
为此，无人驾驶飞机的特征是其自动驾驶、其本地化及其稳定所需的可编程航空电子设备。除了定位装置(例如卫星(gps)或陀螺仪装置)以外，这些航空电子设备特别包括机载计算机和传统的探测器及传感器。
在装在运输机上之前，将飞行参数和目标的位置编程并记录在航空电子设备中，并且，在作战必要性的情况中，可在释放无人驾驶飞机之前的接近飞行阶段的过程中改变该飞行参数和目标的位置。
如果必要的话，为了安全措施，可能考虑无人驾驶飞机上的跳伞者(伞兵等)可在逃离阶段的过程中接管控制(基于控制杆的授权)，或者通过激活预编程的备用参数(目标的改变、无人驾驶飞机的提早返回)来改变初始任务的参数。
当无人驾驶飞机到达一开始计划和记录的位置及高度以执行货物k和/或跳伞者h的释放时，航空电子设备命令无人驾驶飞机的速度和旋转的明显减小，以转移到“反转”飞行位置(半横滚操纵或“半斤斗翻转(immelmann)”)。连同此操作，隔间10中没有跳伞者时航空电子设备触发位于无人驾驶飞机内有效载荷的附着点的自动离开。
通过无人驾驶飞机设置有下货仓的另选解决方案，当无人驾驶飞机到达一开始安排的位置以执行货物k(有效载荷等)的释放时，无人驾驶飞机的航空电子设备命令打开货仓的翻板(图2的阶段d)
因此，可通过或不通过降落伞将装运货物k本身在地面上的区域x上方释放。
优选地，在卧姿飞行的过程中通过固定带保持跳伞者h。自动地激活离开装置以释放固定带，优选地在无人驾驶飞机翻滚以转移至如图2中图示的反转飞行位置之前，这允许在规定的释放点在机身下方释放跳伞者的自由降落(图2的阶段e)，跳伞者通过依靠他/她的降落伞到达地面上的区域z而继续他/她的任务。特别地，通过没有尾部且通过将涡轮喷气引擎21、22横向地定位在隔间10位所在的机身1的中间部分的两侧侧和外侧上，使得可能安全地重力弹射跳伞者h，这避免了跳伞者h和无人驾驶飞机之间在其自由降落开始时在分离时刻的任何干扰的危险。跳伞者h还具有在无人驾驶飞机翻滚到其背面之前允许(在飞行过程中出现问题的事件中)手动离开的“紧急”模式。
一旦已经执行释放，无人驾驶飞机便开始其回到预编程的区域的过程(图2的阶段f)。
如果无人驾驶飞机配备起落架，和在图1a至图1d中图示的实施例中一样，其随后可返回并着陆在为此目的而计划的跑道上。
否则，无人驾驶飞机的机身1配备在发动机停止之后的回程的最后阶段过程中展开的回收伞，其中，将无人驾驶飞机定位在编程降落场上方的预定高度。在此情况中，其可由地面上或海上的团队回收(图2的阶段g)，并且在后一种情况中，可使无人驾驶飞机的机身事先配备充气舷，以在水中降落之后或在其由专用船回收之前确保其浮力。
一旦被回收，便可简单地修理根据本发明的无人驾驶飞机以进行另一任务。
图3a至图3c图示了根据本发明的第二实施例的无人驾驶飞机的不同飞行阶段，其与之前的实施例的不同之处特别是在于，在容纳跳伞者h的隔间10上存在保护盖30，并且此隔间10的尺寸足以容纳跳伞者h，他/她的腿不会伸到外部。在图4中详细地图示的隔间10，包括相对平的底部32，跳伞者可以他/她的腹部向下地位于在底部32上，他/她的腿不会伸到外部且助力支撑部34相对于此底部32向上伸出，以对跳伞者提供前臂折叠且上身部分凸起的他/她的腹部是平坦的舒适位置，如果必要的话，允许他/她接触控制面板以执行具体操作(例如：在逃离阶段的过程中接管控制；改变初始任务的参数并激活预编程的备用参数，例如目标的变化或无人驾驶飞机的提早返回，或者实际上触发释放操作，特别是翻滚到反转位置中阶段的释放操作)。隔间10的侧壁进一步配备形成用于后续负载f2的支承面36的边缘，后续负载f2形成跳伞者h的负重f的一部分且位于身体的下部，特别是腿的后部。在飞行过程中，用带子将后部负载固定至跳伞者h，但是该后部负载至少部分地由支承面36支撑，以缓解跳伞者身上的后部负载f2的全部重量或部分重量。可进行类似的布置以在飞行过程中横向地支撑包含跳伞者降落伞的背包f1。
通过由两个放在侧翼11、12下方的涡轮喷气引擎21、22组成的推进单元来推动无人驾驶飞机。还可在已经故意省略机翼11、15的图4中看到，滑动件38形成在运输机t中支撑并引导无人驾驶飞机的装置，特别是在图2b中图示的其释放时刻。
在飞行构造中，跳伞者h卧姿躺倒，如果必要的话，通过固定装置(在实践中是带子或塑料杆)固定在隔间内。隔间由盖封闭，如图3a中图示的。当无人驾驶飞机到达优选地位于离目标一定距离的预编程地理区域时，盖自动地开启并掉落，如在图3b中图示的。无人驾驶飞机继续其路线，直到其到达目标区域为止。在释放点处，跳伞者h确认他/她自己的离开，例如通过切割固定装置的用烟火操作的刀片来执行该离开。一旦跳伞者已经检查了跳伞者的离仓，那么他/她便确认实际反转和释放操作，如图3c中图示的。使用者以自由落体离开隔间。排除与无人驾驶飞机碰撞的任何危险，只要在无人驾驶飞机的位于隔间后面的部分中，无人驾驶飞机没有一个部分投射到他/她开始落入隔间之外的区域中。特别地，无人驾驶飞机在此区域中不包括尾翼或者推进单元。
许多不同的变型是明显可能的。特别地，可能组合在不同实施例中描述的特征。
可通过任何适当的装置来自动地触发释放，特别是通过气压系统或计时气压系统。
还可设想的是，无人驾驶飞机能够从跑道起飞。