一种组合式飞行系统及其使用方法与流程

本申请属于飞行器设计领域的特种飞行器领域，具体涉及一种组合式飞行系统及其使用方法。

背景技术：

在当前飞行器中，涉及飞行器对接的特种飞行器主要有对接加油和对接背负式运载，对接加油如加油机和受油机的对接，对接运载如俄罗斯的an-225背负暴风雪号航天飞机。在常规的对接领域，往往涉及到对接困难和对接过程中的安全问题。同时，在当下无人机技术和数据链共享技术迅速发展的过程中，有更多更有实际意义的组合式任务需要拓展。

首先，对接安全性问题需要解决，尤其在两个不同飞行器对接执行任务的过程中，飞行器之间的相互干扰和相互纷争问题是最大的安全隐患；其次，在飞行器之间进行能量交换和转移能够最大可能的提高飞行器执行任务的宽度和广度；第三，在飞行器遇到故障时，如失去动力和失去控制的情况下，需要有新的挽救措施；第四，空中投放无人飞行器的应用需要进一步扩展。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种组合式飞行系统及其使用方法。

第一方面，本申请公开了一种组合式飞行系统，包括附机和第三飞机，附机和第三飞机上具有能够相互连接的对接装置，同时附机和第三飞机上还具有能源交换装置。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机和第三飞机上还具有数据接口装置，其中

所述附机能够通过数据接口装置获得第三飞机的飞行控制权限；和/或所述第三飞机能够通过数据接口装置获得附机的飞行控制权限。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机和第三飞机能够通过能源交换装置相互加油；或

所述附机和第三飞机能够能源交换装置相互输电。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机为无人驾驶飞机。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机内有能够载油10吨-50吨的油箱。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机具有可折叠机翼。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机为无起落架式无人驾驶飞机，并通过地面发射架发射起飞，以及通过地面拦阻网回收。

根据本申请的至少一个实施方式，所述组合式飞行系统还包括载机，载机上具有能够和附机相互连接的对接装置，同时，所述载机和附机上还具有能源交换装置。

根据本申请的至少一个实施方式，所述载机具有货舱，货舱中能够装载附机。

根据本申请的至少一个实施方式，所述载机能够通过货舱空投附机或空中回收附机。

根据本申请的至少一个实施方式，所述附机和载机上还具有数据接口装置，其中

所述载机能够通过数据接口装置获得附机的飞行控制权限；和/或

所述附机能够通过数据接口装置获得载机的飞行控制权限。

根据本申请的至少一个实施方式，所述载机和附机之间能够通过能源交换装置相互加油；或

所述载机和附机之间能够通过能源交换装置相互输电。

第二方面，本申请还公开了一种组合式飞行系统的使用方法，包括如下状况：

状况101：第三飞机需要空中加油，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机进行加油，在加油过程中，第三飞机获得附机的飞行控制权限，加完油后附机与第三飞机脱离，附机自主返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机继续执行任务；

状况102：第三飞机需要空中充电，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机进行充电，在充电过程中，第三飞机获得附机的飞行控制权限，充电完成后附机与第三飞机脱离，附机返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机继续执行任务；

状况103：第三飞机需要放油着陆，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机通过对接装置对接后，第三飞机将油输至附机，在输油过程中，第三飞机获得附机的飞行控制权限，输油完成成后附机与第三飞机脱离，附机返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机着陆；

状况104：第三飞机甲需要放油着陆，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机甲通过对接装置对接后，第三飞机甲将油输至附机，在输油过程中，第三飞机甲获得附机的飞行控制权限，输油完成后附机与第三飞机甲脱离，第三飞机甲着陆；附机空中盘旋，等待需要加油的第三飞机乙；第三飞机乙接近附机可达空域后，附机与第三飞机乙通过对接装置对接，通过能源交换装置对第三飞机乙进行加油，在加油过程中，第三飞机乙获得附机的飞行控制权限，加完油后附机与第三飞机乙脱离，附机自主返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机乙继续执行任务；

状况105：第三飞机甲与第三飞机乙在空中飞行，第三飞机甲的能源富余，第三飞机乙的能源不足，附机空机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机甲通过对接装置对接后，第三飞机甲将能源输至附机，在输能过程中，第三飞机甲获得附机的飞行控制权限，输能完成后附机与第三飞机甲脱离；附机与第三飞机乙接近后，附机与第三飞机乙通过对接装置对接，通过能源交换装置对第三飞机乙进行输能，在输能过程中，第三飞机乙获得附机的飞行控制权限，输能完成后附机与第三飞机乙脱离，附机自主返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机乙继续执行任务；

状况106：第三飞机空中失去动力，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机通过对接装置对接后，第三飞机获得附机的飞行控制权限，通过附机的动力持续飞行至应急机场，第三飞机与附机的组合体着陆；

状况107：第三飞机空中失去部分姿态控制功能，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机通过对接装置对接后，第三飞机获得附机的飞行控制权限，通过附机的操纵翼面控制飞行姿态，飞行至应急机场，第三飞机与附机的组合体着陆；

状况108：第三飞机空中失去全部姿态控制能力，附机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机与第三飞机通过对接装置对接后，附机获得第三飞机的飞行控制权限，通过附机操纵翼面和第三飞机的残余姿态控制能力控制飞行姿态，飞行至应急机场，第三飞机与附机的组合体着陆。

根据本申请的至少一个实施方式，

14、根据权利要求13所述的使用方法，其特征在于，还包含如下状况：

状况201：载机载附机在空中飞行，第三飞机需要空中加油，附机由载机释放自主飞行，待与第三飞机通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机进行加油，在加油过程中，第三飞机获得附机的飞行控制权限，加完油后附机与第三飞机脱离，附机自主返回机场或由载机回收，第三飞机继续执行任务；

状况202：载机载附机在空中飞行，第三飞机需要空中充电，附机由载机释放自主飞行，待与第三飞机通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机进行充电，在充电过程中，第三飞机获得附机的飞行控制权限，充电完成后附机与第三飞机脱离，附机自主返回机场或由载机回收，第三飞机继续执行任务；

状况203：载机载附机在空中飞行，第三飞机甲与第三飞机乙在空中飞行，第三飞机甲的能源富余，第三飞机乙的能源不足，载机释放附机空机，附机飞行至第三飞机甲，附机与第三飞机甲通过对接装置对接后，第三飞机甲将能源输至附机，在输能过程中，第三飞机甲获得附机的飞行控制权限，输能完成后附机与第三飞机甲脱离；附机与第三飞机乙接近后，附机与第三飞机乙通过对接装置对接，通过能源交换装置对第三飞机乙进行输能，在输能过程中，第三飞机乙获得附机的飞行控制权限，输能完成后附机与第三飞机乙脱离，附机由载机回收，第三飞机乙继续执行任务。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请的组合式飞行系统及其使用方法，通过无人附机和第三飞机的对接，实现附机和第三飞机的组合飞行，并能够在组合飞行期间由其中一种飞机实现双机的协调统一的控制，提高飞行安全性；其次，通过在附机和第三飞机的上的能源交换装置实现附机和第三飞机的加油和充电功能，提高其任务的宽度和广度；第三，通过使用地面发射架和地面拦阻网实现对附机的发射和回收，提高附机的重复使用率，并降低附机的本体成本和重量；第四，通过载机投放附机和回收附机的方法，进一步拓宽加油机等飞机的使用范围，并进一步拓展飞机的任务半径；第五，通过附机与其他飞机的控制权限的相互转移，实现对附机和其他飞机的共同执行任务的可能，也提高附机的重复利用率；第六，通过附机和其他飞机组合，共享动力装置和操纵面的方式，使故障飞机能够安全返航。本发明功能齐全，实现难度低，具有很大的应用和推广价值。

附图说明

图1是本申请组合式飞行系统的结构原理图；

其中：

1-附机；2-第三飞机；3-载机。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。

下面结合附图1对本申请的组合式飞行系统及其使用方法进一步详细说明。

本实施例是民用客机和附机1和货用载机组成的一种组合式飞行系统，包含附机1和第三飞机2，第三飞机2为民用波音737飞机，附机1为固定翼运输飞机，载机为波音747飞机，其中第三飞机2机头上部处加装对接装置，对接装置为三组耳片，该耳片为带中心孔的单耳；附机1下部有对接装置，对接置为三组与第三飞机2对应的的带中心孔的耳片，该耳片为双耳，并在双耳的一侧各侧设置有电动锁销，锁销为电磁力控制伸出缩回的圆柱形锁销，第三飞机2和附机1对接时，对应的双耳耳片和单耳耳片通过电动锁销进行连接。

进一步地，第三飞机2机头上部设置一个受油支座，受油支座为一个带开弹簧闭阀的管状体；附机1下部设置一个加油支座，加油支座为带着顶开对应受油支座开闭阀的凸起特征的管状体，加油支座和受油支座完成对接后，能够形成通畅的燃油输送管路。

进一步地，第三飞机2机头上部设置有一组插入式电连接器插座，附机1下部设置一组与插座对应的电连接器插头，插头和插座对接后，附机1和第三飞机2可通过1553b总线进行通信，同时附机1和第三飞机2还能够通过无线电进行数据交换，数据接口装置为电连接器和无线通信的组合体。

附机1和第三飞机2进行通信时，可根据设定好的通信协议和密钥匹配，相互根据需求获取全部或部分飞行控制权限。

通过加油支座和受油支座的结合，附机1和第三飞机2能够通过能源交换装置相互加油。

进一步地，附机1为无人驾驶飞机。在通过对接装置对接前，附机1和第三飞机2通过无线电通信，由第三飞机2的飞行控制计算机控制两架飞机的对接装置对正并控制锁销的锁闭和断开。

进一步地，优选附机1内有能够载油10吨-50吨的油箱；附机1具有可折叠机翼。

进一步地，优选附机1无起落架；还包含地面发射架，附机1通过地面发射架进行电磁力发射起飞；还包含地面拦阻网，附机1通过拦阻网回收。

载机3上其机背部加装对接装置，对接装置为三组耳片，耳片为带中心孔的单耳；载机3背部设置一个受油支座，受油支座为一个带开弹簧闭阀的管状体，受油支座和附机1的加油支座能够对接，完成对接后，能够形成通畅的燃油输送管路；载机3背部设置有一组插入式电连接器插座，附机1下部设置一组与插座对应的电连接器插头，插头和插座对接后，附机1和载机3可通过1553b总线进行通信，同时附机1和载机3还能够通过无线电进行数据交换，数据接口装置为电连接器和无线通信的组合体。

载机3具有货舱，货舱中能够装载附机1，载机3能够通过货舱空投附机1，同时在货舱内，载机3可以将燃油加注至舱内的附机1的油箱中。载机3和附机1进行通信时，可根据设定好的通信协议和密钥匹配，相互根据需求获取全部或部分飞行控制权限。进一步地，载机3能够通过货舱空中回收附机1。

本申请的组合式飞行系统可以完成以下任务：

任务101：第三飞机2需要空中加油，附机1自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机2通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机2进行加油，在加油过程中，第三飞机2获得附机1的飞行控制权限，加完油后附机1与第三飞机2脱离，附机1自主返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机2继续执行任务；

任务102：第三飞机2需要放油着陆，附机1自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机2通过对接装置对接后，第三飞机2将油输至附机1，在输油过程中，第三飞机2获得附机1的飞行控制权限，输油完成后附机1与第三飞机2脱离，附机1返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机2着陆；

任务103：第三飞机甲(即第三飞机2)需要放油着陆，附机1自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机甲通过对接装置对接后，第三飞机甲将油输至附机1，在输油过程中，第三飞机甲获得附机1的飞行控制权限，输油完成后附机1与第三飞机甲脱离，第三飞机甲着陆；附机1空中盘旋，等待需要加油的第三飞机乙(即第三飞机2)；第三飞机乙接近附机1可达空域后，附机1与第三飞机乙通过对接装置对接，通过能源交换装置对第三飞机乙进行加油，在加油过程中，第三飞机乙获得附机1的飞行控制权限，加完油后附机1与第三飞机乙脱离，附机1自主返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机乙继续执行任务；

任务104：第三飞机甲与第三飞机乙在空中飞行，第三飞机甲的能源富余，第三飞机乙的能源不足，附机1空机自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机甲通过对接装置对接后，第三飞机甲将能源输至附机1，在输能过程中，第三飞机甲获得附机1的飞行控制权限，输能完成后附机1与第三飞机甲脱离；附机1与第三飞机乙接近后，附机1与第三飞机乙通过对接装置对接，通过能源交换装置对第三飞机乙进行输能，在输能过程中，第三飞机乙获得附机1的飞行控制权限，输能完成后附机1与第三飞机乙脱离，附机自主返回机场，正常着陆或通过拦阻网回收，第三飞机乙继续执行任务；

任务105：第三飞机2空中失去动力，附机1自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机2通过对接装置对接后，第三飞机2获得附机1的飞行控制权限，通过附机1的动力持续飞行至应急机场，第三飞机2与附机1的组合体着陆；

任务106：第三飞机2空中失去部分姿态控制功能，附机1自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机2通过对接装置对接后，第三飞机2获得附机1的飞行控制权限，通过附机1的操纵翼面控制飞行姿态，飞行至应急机场，第三飞机2与附机1的组合体着陆；

任务107：第三飞机2空中失去全部姿态控制能力，附机1自主起飞或由地面发射架发射起飞，附机1与第三飞机2通过对接装置对接后，附机1获得第三飞机2的飞行控制权限，通过附机1操纵翼面和第三飞机2的残余姿态控制能力控制飞行姿态，飞行至应急机场，第三飞机2与附机1的组合体着陆；

进一步地，组合式飞行系统还可以完成以下任务：

任务201：载机3载附机1在空中飞行，第三飞机2需要空中加油，附机1由载机3释放自主飞行，待与第三飞机2通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机2进行加油，在加油过程中，第三飞机2获得附机1的飞行控制权限，加完油后附机1与第三飞机2脱离，附机1自主返回机场或由载机3回收，第三飞机2继续执行任务；

任务202：载机3载附机1在空中飞行，第三飞机2需要空中充电，附机1由载机3释放自主飞行，待与第三飞机2通过对接装置对接后，通过能源交换装置对第三飞机2进行充电，在充电过程中，第三飞机2获得附机1的飞行控制权限，充电完成后附机1与第三飞机2脱离，附机1自主返回机场或由载机3回收，第三飞机2继续执行任务；

任务203：载机3载附机1在空中飞行，第三飞机甲与第三飞机乙在空中飞行，第三飞机甲的能源富余，第三飞机乙的能源不足，载机3释放附机1空机，附机1飞行至第三飞机甲，附机1与第三飞机甲通过对接装置对接后，第三飞机甲将能源输至附机1，在输能过程中，第三飞机甲获得附机1的飞行控制权限，输能完成后附机1与第三飞机甲脱离；附机1与第三飞机乙接近后，附机1与第三飞机乙通过对接装置对接，通过能源交换装置对第三飞机乙进行输能，在输能过程中，第三飞机乙获得附机1的飞行控制权限，输能完成后附机1与第三飞机乙脱离，附机1由载机3回收，第三飞机乙继续执行任务。

综上所述，本申请的组合式飞行系统及其使用方法，通过无人附机和第三飞机的对接，实现附机和第三飞机的组合飞行，并能够在组合飞行期间由其中一种飞机实现双机的协调统一的控制，提高飞行安全性；其次，通过在附机和第三飞机的上的能源交换装置实现附机和第三飞机的加油和充电功能，提高其任务的宽度和广度；第三，通过使用地面发射架和地面拦阻网实现对附机的发射和回收，提高附机的重复使用率，并降低附机的本体成本和重量；第四，通过载机投放附机和回收附机的方法，进一步拓宽加油机等飞机的使用范围，并进一步拓展飞机的任务半径；第五，通过附机与其他飞机的控制权限的相互转移，实现对附机和其他飞机的共同执行任务的可能，也提高附机的重复利用率；第六，通过附机和其他飞机组合，共享动力装置和操纵面的方式，使故障飞机能够安全返航。本发明功能齐全，实现难度低，具有很大的应用和推广价值。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。