无人直升机航磁测量系统的制作方法

本实用新型属于地质勘探领域，主要用于快速进行磁场探测。

背景技术：

磁法测量是测定不同地区岩石和土壤的磁化所引起的地球总磁场的变化。在矿产勘查领域，许多类型的矿床如斑岩型铜矿床、铁氧化物－铜－金矿床和各种磁铁矿床，由于富含磁性矿物如磁铁矿和磁黄铁矿等，能够引起地球磁场的局部强磁异常，在磁法测量中可以被快速圈定出来成为勘查靶区。国际上许多著名矿床的发现都始于磁法测量所圈定的磁异常靶区，如澳大利亚的奥林匹克坝型铜多金属矿床和智利的一些大型斑岩型铜矿床，国内通过航磁测量发现的磁铁矿床占到总数的80%。

磁法测量可分为航空磁法测量和地面磁法测量。航空磁法测量是将探测仪器安装在固定翼飞机或直升机上，按一定高度沿测线飞行并记录磁场变化。由于地质体导致的磁异常强度随探测距离增加快速衰减，航空磁法测量容易识别深部较大的磁异常地质体，如与成矿有关的侵入岩体，或者区域上的大的构造断裂带。但是，由于飞行高度的限制，传统航磁测量难以对浅部矿体目标直接开展高精度的磁法测量；并且各国航空管制政策和工作条件，传统航空磁法测量工作的部署常常难度较大、成本较高、存在较大的安全隐患，无法满足商业性矿产勘查灵活机动的需求。地面磁法测量可以开展大比例尺高精度的填图工作，识别浅部磁异常体，直接寻找矿体目标。特别是工作区位于原始森林植被和土壤覆盖区，缺少地表露头的情况下，高精度的磁法测量已经成为主要的填图和找矿手段。但地面磁法测量工作效率较低，难以快速完成大面积的扫面工作；且受地形限制较大，像高山、深谷、河湖、沼泽和密林等地区难以开展地面磁法测量。

为了适应在勘查区大面积范围内快速开展大比例尺磁法测量填图和直接找矿的的实际需求，国内出现了四类新型超低空高分辨率航磁测量系统。一是以有色地质系统研制的载人动力三角翼滑翔机载超低空高分辨率航磁测量系统；二是以江苏省地矿局研制的无人飞艇载超低空高分辨率航磁测量系统；三是以中国科学院研制的无人机载超低空高分辨率航磁测量系统；四是以一些仪器生产商为主，研发了多旋翼无人机航磁测量系统，搭载磁通门磁力仪进行地磁场探测。

上述四种新型超低空高分辨率航磁测量系统主要存在以下几点问题：

（1）、有色地质系统研制动力三角翼滑翔机载超低空高分辨率航磁测量系统飞行器采用澳大利亚生产的912XT动力翼滑翔机，补偿为事后补偿，需要有专业跑道实现飞起，操控为飞行员空中操控，受到飞行高度、作业环境均较为复杂等因素影响，存在较大的安全隐患，截止目前已经出现过人员伤亡事故；

（2）、江苏省地矿局研制无人飞艇载航磁测量系统，可以实现实时补偿，抗风能力较差，在条件较为恶劣的地区无法正常开展工作；

（3）、中国科学院研制无人机载超低空高分辨率航磁测量系统，搭载平台为彩虹-3无人机，可以实现实时补偿，各项设计指标达到了技术规范要求，但无人机费用极高，飞机起、降均需要特定场地，需要20人专业技术服务团队负责后期保养、维护，生产成本高；

（4）、多旋翼无人机航磁测量系统主要靠磁通门磁力仪进行测量，无法进行实时的补偿，且由于受到动力的影响，作业时间短，无法满足大面积开展工作。

技术实现要素：

为了克服目前无人飞机（艇）航磁测量系统存在的特定起降场地、飞行中不能实时补偿、作业风险大、环境适应性差、保养维护费用高、飞行作业时间短的问题，本实用新型提供无人直升机航磁测量系统。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：无人直升机航磁测量系统，包括无人直升机、AARC51型航磁补偿仪、CS-VL铯光泵磁力仪，其特征是无人直升机机体底部且位于起落架中间通过螺栓连接碳纤维板，碳纤维板上固定安装有GPS、AARC51型航磁补偿仪、气压高度计、雷达高度计，无人直升机机头的正前方通过铝合金固定扣连接一根碳纤维管，碳纤维管连接有CS-VL铯光泵磁力仪和探头适配器，其中CS-VL铯光泵磁力仪的探头距离无人直升机机头3.2m且距离无人直升机发动机中心距离3.7m；起落架与碳纤维管之间通过碳纤维三通和连接支架连接。

所述连接支架由两根碳纤维杆（或碳纤维管）分别与起落架连接构成三角形框架。

所述碳纤维三通由总连管、第一支管和第二支管构成，总连管与第一支管之间的锐角夹角是50度，总连管与第二支管之间的锐角夹角是50度，第一支管与第二支管之间的夹角是30度~80度。

本实用新型飞行平台采用高性能（抗风等级7级、升限3500m）的无人直升机，无人机采用油、电混合动力，可满足长航时飞行作业，搭载航磁补偿仪（AARC51）、CS-VL铯光泵磁力仪，GPS、雷达高度计、气压高度计，可以实现作业随时起降、飞行中实时补偿、全程可实现无人机自主飞行、环境适应性强、保养维护费用低、续航时间长。

本实用新型与现有无人飞机（艇）航磁测量系统相比，还具有下述优点：

（1）起、降过程不需要特定跑道、机场，提高了作业场地的灵活性，也提高了作业效率，实现了地形复杂地区、森林覆盖地区等特殊环境下作业飞行；

（2）作业过程中实现实时补偿，减小了飞机对磁测数据的干扰，提高了磁测精度；

（3）作业过程中仅需3名作业人员即可完成野外作业，飞机飞行主要靠飞控实现自主飞行作业，避免了由于坠机造成驾驶员伤亡事故，减小了作业风险；

（4）环境适应能力强，能在风速小于7级、海拔3500m以下环境作业；

（5）保养、维护费用低，飞行50小时保养一次，保养简单、费用低；

（6）续航时间长，可达到单航次3小时作业，实现大面积的勘探作业；

（7）实现了超低空飞行（高度小于100m），对浅层异常体探测精度提高。

附图说明

图1 是本实用新型的结构示意图。

图2 是本实用新型中碳纤维板上面的设备布置图。

图3 是本实用新型中直升机起落架与CS-VL铯光泵磁力仪的连接关系示意图。

图4是本实用新型中碳纤维三通的连接示意图。

图5是本实用新型中碳纤维三通的结构图。

图中1. 直升机尾翼，2. 直升机GPS，3.直升机机体，4. 直升机螺旋桨，5. 直升机起落架，6.GPS，7. AARC51型航磁补偿仪，8. 气压高度计，9.雷达高度计，10.碳纤维连接支架，11.探头适配器，12. 碳纤维管，13. CS-VL铯光泵磁力仪，14.固定螺母，15.碳纤维杆，16.碳纤维板，17.铝合金固定扣，18.碳纤维三通。

具体实施方式

图1、图2所示，无人直升机航磁测量系统，包括无人直升机、AARC51型航磁补偿仪7、CS-VL铯光泵磁力仪13，无人直升机机体底部且位于直升机起落架5中间通过螺栓连接碳纤维板16，碳纤维板16上固定安装有GPS 6、 AARC51型航磁补偿仪7、气压高度计8、雷达高度计9，无人直升机机头的正前方通过铝合金固定扣17连接一根碳纤维管12（铝合金固定扣17将碳纤维管12与无人直升机机体固定），碳纤维管12连接有CS-VL铯光泵磁力仪13和探头适配器11， CS-VL铯光泵磁力仪13的磁探头距离机头3.2m且距离无人直升机发动机中心距离3.7m；起落架与无磁性材料碳纤维管之间通过碳纤维三通18和碳纤维连接支架10连接。

图3、图4所示，所述碳纤维连接支架由两根碳纤维杆15（或管）分别与直升机起落架5连接构成三角形框架。

图5所示，所述碳纤维三通18由总连管19、第一支管20和第二支管21构成，总连管19与第一支管20之间的锐角夹角是50度，总连管19与第二支管21之间的锐角夹角是50度，第一支管20与第二支管21之间的夹角是30度~80度。