一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统的制作方法

本发明涉及智能化控制领域，具体涉及一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统。

背景技术：

太阳能无人机是一种大展弦比、大翼展飞机，由其整体布局和飞行所需能源特点决定了太阳能无人机的理想设计是严格控制重量，无起落架。因为在飞行过程中无人机整体承受的气动力近似均布载荷，整体结构等强度，仅在电动机设备舱等关键位置增加结构强度。而对于设计了起落架的太阳能无人机，首先起落架本身增加了重量，其次安装起落架的局部结构强度要求很高。而且由于起落架对于机体而言都是数量有限的几个支撑点，这样机身本身的结构强度也要求较高，这样这种大展弦比飞机才可以承受起飞降落阶段产生的过载。但这些设计无疑会增加很多不必要的重量。所以为了减重，必须去掉起落架。而无起落架设计经常导致飞机在降落过程中损坏飞机。所以太阳能无人机的起降问题一直以来都没有很好的解决方法，现有的起降方式均不适合太阳能无人机这种大展弦比飞机。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统，将拖拽起飞辅助小车智能化，小车与小车之间小车与无人机之间智能编队控制，让编队化的小车和无人机自主完成起降。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统，包括地面站和无人车，地面站、无人车与太阳能无人机通过高速数据链实现实时通信；所述无人车包括车体、滑轨和滑块夹持机构，所述滑轨通过旋转轴安装在车体上顶面，可受控转动、上下移动，滑轨与车体连接处安装有平行于旋转轴的阻尼机构，所述滑块加持机构为两个，与滑轨滑接，可受控滑动并具有自锁能力；

在太阳能无人机起飞时，太阳能无人机与无人车通过滑块夹持机构对接锁死，无人车自动运行至跑道起点后，负载飞机沿跑道加速，达到起飞速度后，滑块加持机构松开释放无人机，太阳能无人机与无人车分离，自动起飞爬升；

在太阳能无人机着陆过程中，无人机沿下滑线下滑，在接近地面时拉起飘落，在无人机以一定高度进入跑道后，无人车迅速通过导引系统与无人机编队同步运行，保持在无人机正下方，待无人机降至合适高度后与无人机自动对接；因某种原因无人车无法与无人机同步时，无人机拉起复飞。无人车与无人机对接后迅速减速，并自动运行到指定的停机区域；

当太阳能无人机翼展较大时，需多部无人车协同编队完成起飞、着陆过程；起飞时，只需无人车编队运行；着陆时，无人机与无人车，无人车之间共同编队运行，编队过程中无人机正常飞行，无人车将无人机视为目标主动编队，与之同步运行。

优选地，所述导引系统由差分gps、视觉导引、包括固定端与移动端的高速数据链通信系统组成；初始导引使用差分gps，无人车接收带有时间戳的无人机位置数据，通过卡尔曼滤波补偿时间延迟影响，最终相对导引精度达到亚米级；终段导引采用视觉导引，无人机上设置视觉导引合作目标，通过与惯性的组合导引，使得终段导引精度达到厘米级。

优选地，所述车体为一长方体四轮小车，整车电力驱动。

优选地，所述车体上顶面开设有一滑轨安装孔。

优选地，所述滑轨为轻质框架，内部安装自锁丝杆驱动机构，滑块夹持机构通过自锁丝杆驱动机构与滑轨活动连接。

优选地，所述滑块夹持机构的内接触面安装有压力传感器。

本发明采用无人车辅助太阳能无人机全自动起降，可省去起落架，提高无人机续航能力，降低无人机结构设计难度，增强载荷能力。无人车可以对无人机进行多平面支撑，从而避免一系列结构强化设计问题。同时无人机降落过程直接降落在无人车上，也不会造成损伤，降落过程也具有了更高的可控度。

附图说明

图1为本发明实施例一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统起飞状态示意图。

图2为本发明实施例一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统下降状态示意图。

图3为本发明实施例中无人车的结构示意图。

图4为本发明实施例中车体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3-图4所示，本发明实施例提供了一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统，包括地面站和无人车，地面站、无人车与太阳能无人机通过高速数据链实现实时通信；所述无人车包括车体、滑轨和滑块夹持机构，所述滑轨通过旋转轴安装在车体上顶面，可受控转动、上下移动，滑轨与车体连接处安装有平行于旋转轴的阻尼机构，所述滑块夹持机构为两个，与滑轨滑接，可受控滑动并具有自锁能力；所述车体为一长方体四轮小车，整车电力驱动。所述车体上顶面开设有一滑轨安装孔。所述滑轨为轻质框架，内部安装自锁丝杆驱动机构，滑块夹持机构通过自锁丝杆驱动机构与滑轨活动连接。所述滑块夹持机构的内接触面安装有压力传感器。

如图1所示，在太阳能无人机起飞时，太阳能无人机与无人车通过滑块加持机构对接锁死，无人车自动运行至跑道起点后，负载飞机沿跑道加速，达到起飞速度后，滑块加持机构松开释放无人机，太阳能无人机与无人车分离，自动起飞爬升，整个过程全部自动完成。

如图2所示，在太阳能无人机着陆过程中，无人机沿下滑线下滑，在接近地面时拉起飘落，在无人机以一定高度进入跑道后，无人车迅速通过导引系统与无人机编队同步运行，保持在无人机正下方，待无人机降至合适高度后与无人机自动对接；因某种原因无人车无法与无人机同步时，无人机拉起复飞。无人车与无人机对接后迅速减速，并自动运行到指定的停机区域；所述导引系统由差分gps、视觉导引、包括固定端与移动端的高速数据链通信系统组成；初始导引使用差分gps，无人车接收带有时间戳的无人机位置数据，通过卡尔曼滤波补偿时间延迟影响，最终相对导引精度达到亚米级；终段导引采用视觉导引，无人机上设置视觉导引合作目标，通过与惯性的组合导引，使得终段导引精度达到厘米级。

当太阳能无人机翼展较大时，需多部无人车协同编队完成起飞、着陆过程；起飞时，只需无人车编队运行；着陆时，无人机与无人车，无人车之间共同编队运行，编队过程中无人机正常飞行，无人车将无人机视为目标主动编队，与之同步运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种大展弦比太阳能无人机无起落架起降系统，在太阳能无人机起飞时，太阳能无人机与无人车通过滑块夹持机构对接锁死，无人车自动运行至跑道起点后，负载飞机沿跑道加速，达到起飞速度后，滑块夹持机构松开释放无人机，太阳能无人机与无人车分离，自动起飞爬升；在太阳能无人机着陆过程中，无人机沿下滑线下滑，在接近地面时拉起飘落，在无人机以一定高度进入跑道后，无人车迅速通过导引系统与无人机编队同步运行，保持在无人机正下方，待无人机降至合适高度后与无人机自动对接。本发明采用无人车辅助太阳能无人机全自动起降，可省去起落架，提高无人机续航能力，降低无人机结构设计难度，增强载荷能力。

技术研发人员：马松辉;刘可佳;史明明;周洲;王正平;王睿
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2017.04.28
技术公布日：2017.09.15