一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统及方法与流程

本发明属于低速无人机回收领域。

背景技术：

近些年来，军事装备领域对于高科技的需求与日俱增，无人机的研制成果显著，其在局部战争中的表现受到各国军界人士的高度赞誉。其中，固定翼无人机以其在飞行速度及飞行距离方面具有较大优势，因此也在军事领域得到了最广泛的应用，但相比于无人直升机和多旋翼无人机，其发射和回收具有一定难度。同时，无人机回收时间的长短也将直接影响无人机工作效率，进而影响作战效果。就目前无人机回收方式发展趋势来看，大型固定翼无人机的回收方式大多为自主降落，但这种回收方式的飞行控制系统复杂且对回收场地要求较大，因此对于固定翼无人机空中回收再释放适用性不强。

目前，固定翼无人机的空中回收方式主要有撞网回收方式和机翼撞线回收方式。撞网式回收方式中与阻拦网撞击部位为机身前端，极易引起无人机前端敏感设备受损，且对于有螺旋桨型无人机而言，螺旋桨易与阻拦网缠绕，故不适用于带有螺旋桨的固定翼无人机。机翼撞线回收方式通过机翼上的翼尖钩与竖置的阻拦绳完成挂接，能够实现精确定点回收，但对无人机的机翼强度要求较高，高展弦比无人机较难适用。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有固定翼无人机的空中回收方式适应性差的问题，现提供一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统及方法。

一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统，包括：载机1、缆线2、浮标3、钩取装置6和捕获装置7；

缆线2的一端固定在载机1内部，浮标3与缆线2的另一端固定连接，浮标3固定在捕获装置7上，浮标3内置导航系统4，导航系统4能够获取浮标3的运动轨迹并将轨迹信号发送给低速无人机5，

钩取装置6固定在低速无人机5上，低速无人机5能够通过钩取装置6与捕获装置7挂接，实现低速无人机5回收。

基于具体实施方式一所述系统的低速无人机无损回收方法，具体为：

将浮标3和捕获装置7置于载机1外部，载机1保持角速度v沿着半径为r的圆形轨迹运行，使得浮标3能够保持角速度v沿着半径为r的圆形轨迹运行，r>r，

导航系统4获取浮标3的运动轨迹并将轨迹信号发送给低速无人机5，低速无人机5根据轨迹信号进入半径为r的圆形轨迹内运行，并逐渐接近浮标3直至钩取装置6与捕获装置7挂接，

将低速无人机5回收至载机1的机舱内，完成低速无人机5回收。

本发明所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统及方法，相比于现有的回收方法而言，本发明具有避免无人机敏感设备受损、提高无人机空中工作时间与效率、对载机及无人机间相对速度限制较小的优点。常规的回收装置中，无人机回收必须满足无人机飞行速度高于载机速度这一必要条件，但本发明采用载机及无人机双环绕飞行方式，不仅满足了常规情况下载机对于无人机的空中回收，且能保证无人机飞行速度低于载机时无人机的回收。同时，本发明在空中集回收及发射功能于一体，便于无人机实现在空中不落地长期作业，能够适应载机等空间有限的环境。

本发明能够实现低速无人机空中在航精确回收，回收范围较大，且由于相对速度较小，回收安全性较地面回收大大增强，适用于回收无人机速度相对较低的回收工况，提高了适应性。尤其适用于无自主降落能力的低速无人机的空中在航回收。

附图说明

图1是一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统的结构示意图；

图2是钩取装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统，包括：载机1、缆线2、浮标3、钩取装置6和捕获装置7；

缆线2的一端固定在载机1内部，浮标3与缆线2的另一端固定连接，浮标3固定在捕获装置7上，浮标3内置导航系统4，导航系统4能够获取浮标3的运动轨迹并将轨迹信号发送给低速无人机5，

钩取装置6固定在低速无人机5上，低速无人机5能够通过钩取装置6与捕获装置7挂接，实现低速无人机5回收。

本实施方式中，在浮标3上安置翼型，使其产生足够的升力和阻力，从而使其在载机1的拖拽下，沿着半径为r的轨迹进行飞行。

本实施方式所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统，当载机1投放舱门打开时，将浮标3和缆线2通过电动马达快速释放，回收系统进入待工作状态。控制载机1按照一定的角速度沿着半径为r的轨迹运行，此时连接在缆线2的另一端的浮标3以相同的角速度沿着半径为r的轨迹运行，r>r。则有载机1线速度大于浮标3的线速度。浮标3速度低于载机1，低速无人机5根据浮标3上导航系统4的导引，进入半径为r的轨迹内运行，并能够逐渐接近浮标3，通过钩取装置6与捕获装置7挂接，完成低速无人机5的捕获。最后通过电动马达快速回收缆线2，将低速无人机5回收至载机1的机舱内，完成低速无人机5回收。操作人员将低速无人机5与阻拦绳10解锁，并控制电动马达使回收系统回到阻拦状态，等待下一次回收。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，所述捕获装置7为三角架，三角架的条一边为阻拦绳10，浮标3固定在阻拦绳10相对的顶角上。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，阻拦绳10两端分别设有一个led信标9。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，低速无人机5上设有视觉导引装置8，视觉导引装置8用于观察led信标9，从而锁定捕获装置7的位置。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，钩取装置6为折叠式钩取装置。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，钩取装置6上设有锁定装置，锁定装置用于将钩取装置6和捕获装置7锁紧。

本实施方式中，钩取装置6中的锁定装置与阻拦绳10完成锁定以避免脱钩。所述钩取装置6安装于低速无人机5上，主要由机上天钩、天钩弹出装置和高可靠快速锁定装置所组成；当无人机进入末段回收区域后，无人机根据指令通过天钩弹出装置将天钩弹出；天钩用于与阻拦绳相互作用，实现减速以及最终稳定；高可靠快速锁定装置安装在天钩喉部，用于避免捕获后出现脱钩；天钩设计成60°的双钩，使中型无人机捕获成功率大幅度提高。整个天钩设计不改变小型无人机空气动力学特性。

结合实施方式一至六的方案，低速无人机5接近浮标3时，钩取装置6弹起，根据三角架上的led信标9和视觉导引装置8实现钩取装置6和阻拦绳10对接，锁定装置生效，将钩取装置6和阻拦绳10锁紧，低速无人机5引阻拦绳10继续运动，衰减撞击动能，实现低速无人机5的稳定，同时保证低速无人机5的无损回收，完成捕获过程。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，钩取装置6的本体成“l”型结构，“l”型结构包括钩杆61和两个挂钩63；两个挂钩63在同一平面内，且每个挂钩63与钩杆61间均形成弯曲部65；两个挂钩63间的夹角范围为30°至80°；

钩杆61上固定有铰链64，且该铰链64上铰接有1号限位挡片621；

每个挂钩63上均固定有铰链64，且该铰链64上铰接有2号限位挡片622；且两个2号限位挡片622、1号限位挡片621和弯曲部65合围成锁喉腔66。

每个挂钩63与钩杆61构成一个l型结构，每个l型结构具有一个弯曲部65。

本实施方式在具体应用过程中，主要用于与阻拦绳相互作用，实现无人机的减速以及最终稳定。当阻拦绳沿着钩杆61的表面滑动，当其与1号限位挡片621碰触时，阻拦绳会推动1号限位挡片621以其所在的铰链64为轴，向锁喉腔66内转动。当阻拦绳进入锁喉腔66内后，1号限位挡片621恢复原状，将阻拦绳锁在锁喉腔66内，完成双钩装置对阻拦绳的锁定。本实施方式设计成双钩形式，只要阻拦绳挂接到一个钩即可完成挂接锁定。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式七所述的一种缆绳浮标勾取式空中低速无人机无损回收系统作进一步说明，本实施方式中，

所述的1号限位挡片621和2号限位挡片622均以其所在的铰链64为轴，向锁喉腔66内部转动，且1号限位挡片621和2号限位挡片622限位在锁喉腔66的两个端面处。

本实施方式中，当阻拦绳会推动1号限位挡片621以其所在的铰链64为轴，向锁喉腔66内转动，并进入锁喉腔66内后，1号限位挡片621恢复原状，完成对阻拦绳的锁定。

具体实施方式九：本实施方式所述的基于具体实施方式一所述系统的低速无人机无损回收方法，具体为：

将浮标3和捕获装置7置于载机1外部，载机1保持角速度v沿着半径为r的圆形轨迹运行，使得浮标3能够保持角速度v沿着半径为r的圆形轨迹运行，r>r，

导航系统4获取浮标3的运动轨迹并将轨迹信号发送给低速无人机5，低速无人机5根据轨迹信号进入半径为r的圆形轨迹内运行，并逐渐接近浮标3直至钩取装置6与捕获装置7挂接，

将低速无人机5回收至载机1的机舱内，完成低速无人机5回收。