用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置的制作方法

[0001]
本发明涉及航空飞行领域，尤其涉及一种用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置。


背景技术：

[0002]
众所周知，传统飞行器完成一次标准飞行，会经历起飞、爬升、巡航、下降、降落等典型飞行剖面过程。其中，起飞和爬升阶段属于较大功率飞行阶段，对能源消耗较大。
[0003]
新时期高效飞行器为了满足更远航程更长航时的需求，会有多种辅助起飞爬升方案，以节省起飞爬升阶段耗能。尤其在太阳能飞行器、中远程飞行器、中高速飞行器的研制过程中均有体现。
[0004]
吊装挂飞装置设计是实现大高度运载升空的必备装置，其可以免除起飞及爬升段的能源消耗，实现更大高度、更长航时、更快速度的任务指标要求，从而满足不同的任务特点。
[0005]
然而，传统的吊装挂飞装置结构简单，多为刚性连接适用于小尺寸飞行器，由于无法实现飞机俯仰方向姿态的驱动倾转，高空投放分离后易造成飞行器失速，对大部分飞行器适应性较差。


技术实现要素：

[0006]
(一)要解决的技术问题
[0007]
针对于现有技术问题，本发明提出一种用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置，用于至少部分解决上述技术问题。
[0008]
(二)技术方案
[0009]
本发明提供一种用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置，包括：吊装架1，吊装架上分布式设有若干套滑轮组2，每套滑轮组上设有吊绳绳系3，吊绳绳系3连接飞行器的不同位置；调姿驱动装置4，驱动装置4与吊绳绳系3的一端连接，用于收放吊绳绳系3；投放分离装置，用于切断吊绳绳系3与飞行器的连接。
[0010]
可选地，吊装飞行调姿投放装置还包括：张力测量装置，用于测量吊绳绳系3的张力，并将张力实时传输至地面指挥室。
[0011]
可选地，吊装飞行调姿投放装置还包括：遥测系统，用于测量飞行器的姿态，并在飞行器的当前姿态预设姿态不匹配的情况下，停止吊装飞行调姿投放装置的操作，将飞行器恢复至初始状态。
[0012]
可选地，吊绳绳系3中部分吊绳绳系3连接飞行器的机头，另一部分吊绳绳系3连接飞行器的尾部。
[0013]
可选地，投放分离装置包括多余度串联设置的切割器。
[0014]
可选地，切割器包括火工切割器。
[0015]
可选地，各个切割器之间执行的同步性不大于50毫秒。
[0016]
可选地，吊装架1为ta4钛合金材料桁架式结构。
[0017]
可选地，吊装飞行调姿投放装置还包括：上级飞行器，上级飞行器连接吊装架1。
[0018]
可选地，包括气球、飞艇、固定翼飞行器、旋翼飞行器、扑翼飞行器。
[0019]
(三)有益效果
[0020]
本发明提供一种用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置，至少具备以下有益效果：
[0021]
1、该装置采用分布式的吊绳绳系，并设置调姿驱动装置驱动吊绳绳系的收放，可支持不同尺寸级别飞行器升空段能源的零消耗，同时可实现飞行器升空过程中姿态的调整，提升了飞行性能，并省去了地面的部分工装。
[0022]
2、通过设置遥测系统及张力测量系统，结合飞行器本身具备的惯导系统及数据链系统，可实时监控飞行器的姿态及吊绳绳系的张力，如发生张力和姿态异常情况，可随时终止，逆向操作恢复初始状态，避免出现卡滞等问题造成结构破坏失效发生危险。
[0023]
3、通过多个切割器多余度串联设置构成投放分离装置，可保证分离安全可靠。
[0024]
4、吊装架采用ta4钛合金材料桁架式结构，可大幅度降低吊装架的重量，不具备额外废重。
附图说明
[0025]
图1示意性示出了本发明实施例提供的用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置的结构图；
[0026]
图2示意性示出了本发明实施例提供的投放分离装置的结构图；
[0027]
图3示意性示出了本发明实施例提供的飞行器姿态驱动倾转过程各吊点吊绳绳系张力变化曲线图；
[0028]
图4示意性示出了本发明实施例提供的吊装飞行调姿投放装置与飞行器的连接示意图。
具体实施方式
[0029]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0030]
图1示意性示出了本发明实施例提供的用于飞行器的吊装飞行调姿投放装置的结构图。
[0031]
如图1所示，该吊装飞行调姿投放装置例如可以包括：
[0032]
吊装架1，吊装架1上分布式设有至少两套滑轮组2，每套滑轮组上设有吊绳绳系3，吊绳绳系3连接飞行器的不同位置。
[0033]
调姿驱动装置4，驱动装置4与吊绳绳系3的一端连接，用于收放吊绳绳系3。
[0034]
投放分离装置，用于切断吊绳绳系3与飞行器的连接。
[0035]
在本发明实施例中，吊绳绳系3中部分吊绳绳系3连接飞行器的机头，另一部分吊绳绳系3连接飞行器的尾部。如图1所示，机头部分连接三根吊绳绳系3，中间的吊绳绳系3为前吊点吊绳，两侧的吊绳绳系3为侧立板吊点吊绳。尾部连接两根吊绳绳系3作为后吊点吊绳。
[0036]
在本发明实施例中，在吊装架1的两侧各设置一个调姿驱动装置4，以分别驱动两侧的吊绳绳系3的收放，实现对升空角度的调整。
[0037]
在本发明实施例中，吊装架1整体可以采用ta4钛合金材料桁架式结构设计，以大幅度降低吊装架结构重量。
[0038]
在本发明实施例中，投放分离装置例如可以有多个切割器通过多余度串联设置形成。图2示意性示出了本发明实施例提供的投放分离装置的结构图，如图2所示，切割器5串联设置在绳环6上，绳环6与飞行器的吊环7连接。切割器5例如可以采用火工切割器，切割器之间执行的同步性不大于50毫秒，以保证投放分离时各吊点分离安全可靠。火工切割器的直径例如可以为12mm。通过切割器5将绳环6切断，便可实现飞行器的投放分离。
[0039]
为了进一步的保证调姿投放过程中的安全可靠，吊装飞行调姿投放装置例如还可以包括张力测量装置及遥测系统。
[0040]
张力测量装置用于测量吊绳绳系3的张力，并将张力实时传输至地面指挥室，图3示意性示出了本发明实施例提供的飞行器姿态驱动倾转过程各吊点吊绳绳系张力变化曲线图。如图3所示，过程采用adams动力学仿真软件，对吊装架尺寸进行参数化处理，对全系统进行仿真分析。同时结合遗传算法程序对吊装架结构尺寸进行优化。以过程张力总体优化为目标，得出吊装架结构的尺寸解，考虑系统布置要求和轻量化要求，选择合适的吊装架尺寸结果，最终保证飞行器全过程均可安全承受风载荷与集中力。满足飞行器放飞升空标准气象环境窗口条件。
[0041]
遥测系统用于测量飞行器的姿态。
[0042]
由于飞行器机身上一般设有惯导系统及数据链系统，结合张力测量装置及遥测系统，可实时监控飞行器的姿态及吊绳绳系的张力，如发生张力和姿态异常情况(如张力过大等)，可随时终止，逆向操作恢复初始状态，避免出现卡滞等问题造成结构破坏失效发生危险。
[0043]
在本发明实施例中，吊装飞行调姿投放装置还可以包括上级飞行器，上级飞行器连接吊装架1，两者配合，完成被吊飞行器的起吊。其中，上级飞行器为航空器，不局限于气球、飞艇、固定翼飞行器、旋翼飞行器、扑翼飞行器等形式。
[0044]
图4示意性示出了本发明实施例提供的吊装飞行调姿投放装置与飞行器的连接示意图，如图4所示，采用吊装飞行调姿投放装置对飞行器的起吊过程可以为：
[0045]
在飞行器起吊状态时，通过空间尺寸计算结果，设置绳系的初始长度。保证飞行器在吊车的作用下，从托架车上实现水平升空起吊。监控过程绳索张力，保证不超出飞行器机体结构所能承受的上限。
[0046]
起吊离开地面后，在吊臂抬升的同时，左右两组同步驱动姿态倾转驱动装置，实现飞行器俯仰低头，从而贴近分离时的理想飞行迎角。
[0047]
到达目标俯仰角范围时，全系统起飞升空。
[0048]
当系统在上级飞行器的带飞下上升至特定高度时，地面站发送分离投放执行遥控指令，完成挂飞飞行器的分离投放，该飞行器进入自主飞行模态，开始飞行任务，并在任务结束后自行降落完成回收。上级飞行器平台完成带飞任务和其它任务后，通过实时规划的安全航线返程。
[0049]
通过该吊装飞行调姿投放装置，飞行器省去了起飞爬升阶段的能源消耗过程，从而更佳的进行飞行任务，完成计划任务后，自主降落完成回收。
[0050]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详
细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。