一种抓取式翼尖对接/分离机构的制作方法

本发明涉及一种有人或无人驾驶飞机之间在空中进行对接/分离技术领域，具体来讲是一种利用安装在翼尖的、使两架及以上飞机实现空中对接的翼尖对接/分离机构。

背景技术：

1.单架飞机因为受到结构、气动弹性、加工工艺、制造成本、机场宽度等多方面的限制，通常其翼展会控制在一定范围内。而飞机的展弦比越大，其升阻比越高，巡航性能越好，航程越大，续航时间越长。

目前，为了增大展弦比，采取了很多方法。采用大展弦比或超大展弦比机翼就是其中之一。大展弦比或超大展弦比飞机在高空长航时方面具有很大优势。优异的巡航效率以及高空长航时的性能使其备受欢迎。然而，这类飞机也存在一些弊端。通常因为其翼展很大，制造工艺较为复杂，成本较高。并且，这类飞机在起飞和着陆时对场地和天气有着较高的要求，较小的滚转角也容易导致翼尖触地造成损伤甚至破坏。同时，由于较低的结构强度和较大的尺寸，在遇到突风时，机体也容易解体。美国“太阳神号”无人机就是偶遇湍流而解体坠毁。

2.增大展弦比以获得优良的巡航性能方法中，还存在其他几种方案。如多架中等展弦比的飞机从地面单独起飞，在空中完成对接后进行整体飞行，从而有效地增大飞机展弦比。降落时，整体飞行的数架飞机通过空中分离，从而逐次独立降落。这种方案同时避免了结构、加工工艺、制造成本和机场的限制。并且，维修时仅需对出现损伤的个别飞机进行维修保养，不仅可以降低维修成本，降低风险，还不会在维修期间影响整体的运行。

3.空中对接/分离以增大展弦比方案的关键技术之一是稳定可靠的对接/分离装置。专利cn102658866a针对单个无人机载荷小航程短以及单体飞机受损后无法完成任务等问题，设计了一种在地面连接、空中分离的装置。装备这种装置的无人机不能完成空中对接，因此分离出的飞机在完成任务后不能再回到对接飞行的形式。

4.专利cn103963972b针对翼尖连接/拖带技术提出了一种空中翼尖对接的方法。该方法对对接过程中的飞机姿态控制精度要求很高，实现难度大。针对以上通过翼尖对接提高巡航效率增大航程，并通过分离实现灵活独立完成各自子任务的问题，目前尚未提出结构简单、可靠、经济三者兼顾的方法。

技术实现要素：

本发明针对两架或多架飞机在空中对接以提高巡航效率或空中分离以各自完成子任务等问题，提出了一种抓取式翼尖对接/分离功能的机构系统。并且本发明对翼尖对接/分离机构系统的控制逻辑部分进行了设计。从而提供了一种空中进行翼尖对接/分离的解决方案。

一种抓取式翼尖对接/分离的机构系统包括以下内容：

一套结构简单、可靠的对接/分离机械装置；

一套实现安全、有效空中对接/分离的控制逻辑即相关传感器布置的原则。

本发明的创新之处：

首先，利用安装在伸缩侧端肋弦向的连杆滑块伸缩装置将对接对接位置控制在翼尖外侧约0.6个弦长的位置，从而较大程度地避免了翼尖涡给对接过程带来的抖动等不稳定影响。同时，将对接点控制在翼尖外一段距离处，降低了两架飞机在对接时可能出现翼尖碰撞的危险，增加了对接过程的安全性。另外，整套对接机构只需要布置在翼尖加强翼肋上，减少了对机翼内部结构的破坏，可以比较高效地加装在已有飞机之上。因此，本发明具有较好的通用性和较为广泛的适应性。

附图说明

此处给出的发明图用来提供对本发明的直观理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是对接机构对接前的整体示意图

图2是对接机构的伸缩侧运动的示意图

图3是对接机构的抓手测示意图及其爆炸图

图4是完成抓手对对接杆锁定的示意图及抓手处放大图

图5是对接机构完成对接的示意图

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明进行进一步的详细说明。

①为伸缩侧的动力源——丝杠电机

②为抓手侧解锁动力源——电磁铁

③为伸缩侧加强翼肋

④为抓手侧加强翼肋

⑤为丝杠轴承支座

⑥为丝杠电机支座

⑦为连杆支座

⑧为滑块导轨

⑨为对接杆前定位销片

⑩为对接杆后定位套筒

为丝杠驱动的滑块

为x型连杆

为对接杆前锥头

为对接杆前耳片

为对接杆外杆

为对接杆内杆

对接杆后耳片

对接杆后锥头

为抓手支座

为抓手抓片

为抓手锁顶杆

图1是对接前对接机构所保持的姿态，电磁铁②接头处有处于压缩状态的弹簧，提供上锁时的驱动力；⑦之间存在转动轴，由塞打螺丝进行连接，塞打螺丝作为转动轴；之间通过螺纹固接；之间通过螺纹固接；之间可以滑动，构成一个直线运动的套筒结构；之间存在转动轴，由塞打螺丝进行连接，塞打螺丝作为转动轴，在转动轴上套有扭簧，提供抓手张开的力；其他零件通过螺丝固接。

翼尖的对接过程

在进行对接时，两架飞机进行一个大致的并排飞行，高度和前后位置在一定范围内，保持一定距离平飞。发出对接指令后，伸缩侧将对接杆伸出，过程从图1——图2，丝杆电机①转动，带动导轨⑧上的滑块向后运动，滑块带动x型连杆外伸，由几何关系可知对接杆整体始终与翼肋③平行，杆构成的伸缩套筒在x型连杆的带动下收缩，变成如图2所示。抓手侧如图3所示，抓片在扭簧的作用下外翻，同时抓手支座上有卡片，将外翻的抓片控制在一定角度上，抓手锁顶杆在电磁铁②上弹簧的作用下顶在抓片上，抓手侧翼肋④上有保证抓手锁顶杆运动的卡槽。在伸缩侧伸出后，对接杆缩短，之后进行对接判定，对接杆在抓手对应范围内，则进行对接，两飞机靠近飞行，对接杆伸入抓手内，推动抓片向内翻转，当对接杆到达正确位置上时，抓手锁顶杆对准抓片上的锁孔，抓手锁顶杆在电磁铁②上弹簧的作用下插入锁孔，自动完成抓手机构锁定，对接杆完成定轴锁定，此过程如图4所示。完成锁定后丝杆电机①反向转动，带动导轨⑧上的滑块向前运动，滑块带动x型连杆收回，将两飞机拉近，杆构成的伸缩套筒在x型连杆的带动下伸长，对接后锥头首先插入对接杆后定位套筒⑩中完成定位，之后对接前锥头顶到对接杆前定位销片⑨上，完成前端定位，此时对接杆完成前后位置定位，对接过程完成，如图5所示。整个对接过程如图1——图2——图3——图4——图5所示。

翼尖的分离过程

进行翼尖分离时，大体是对接过程的逆过程：在发出分离指令后，，伸缩侧将对接杆伸出，丝杆电机①转动，带动导轨⑧上的滑块向后运动，滑块带动x型连杆外伸，将两飞机推开，同时对接后锥头从对接杆后定位套筒⑩脱出，在伸缩机构完成伸出后，给电磁铁②通电，将抓手锁顶杆从锁孔中拉出，机构解锁，抓片在扭簧作用下弹开，前定位销片⑨并不能起到对对接杆的沿飞机展向的约束作用，所以对接杆和抓手会在扭簧的作用下分离。之后收缩侧收回，即完成全部分离过程。即由图5——图4——图3——图2——图1.。

对接过程的控制逻辑。

由于分离过程在收到分离指令后几乎是一个全自动过程，控制逻辑上并没有其他要求。在对接过程中，控制逻辑主要涉及抓手抓取对接杆的过程：当对接指令发出后，检测两飞机的对接端肋距离，控制此距离大于对接杆伸出距离，在对接杆伸出后，进行位置判定，此处可选用多种模式，如图像识别判定、红外定位判定等，抓手和对接杆的对应位置处装有关装置，判定框应为一个矩形，设置对接杆对应的判定点或判定矩形，当对接杆判定标识在矩形范围内则判定成功，两飞机靠近进行对接；若判定失败，则根据反馈信息对飞机进行相应的姿态调节，直至判定成功。