一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，涉及无人机着陆分析领域，包括：首先根据无人机着陆重量和着陆机场海拔高度所对应的大气密度计算无人机接地速度；然后根据无人机接地速度计算着陆接地动能；再根据刹车能量类型对比着陆接地动能与刹车能量的大小关系；进而根据对比结果，确定最大刹车速度；再根据最大刹车速度分段计算着陆滑跑距离；最后通过比较着陆滑跑距离与着陆机场跑道可用长度来确定适应于该着陆机场的着陆重量；本发明专利技术，为无人机总体重量设计以及无人机刹车保护逻辑设计提供数据支撑、为无人机刹车装置选型提供参考；在确保飞行安全的基础上，还能为无人机飞行计划的制定提供有力数据支撑，符合实际情况。符合实际情况。符合实际情况。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法


[0001]本专利技术涉及无人机着陆分析领域，具体涉及一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法。

技术介绍

[0002]本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]与有人机着陆时飞行员人为踩刹车制动不同，无人机着陆滑跑时通过自主逻辑来控制开始刹车时间，由刹车能量大小决定。无人机在平原机场或小重量着陆情况下，着陆速度小，刹车能量远大于着陆接地时刻动量，无人机能够在稳定着陆后立即使用刹车减速滑跑，可使着陆滑跑距离最短化；但无人机在高原机场或大重量着陆情况下，着陆速度大，刹车能量大于着陆接地动能，因此在设计无人机自主滑跑逻辑时需要根据无人机刹车装置的能量来计算最大刹车速度，刹车装置厂家为了刹车的安全使用，按照正常能量、最大能量、极限能量对刹车能量进行分类，因此需要计算不同刹车能量下的最大刹车速度。无人机着陆时，根据任务需求选择最大刹车速度，并以此速度作为开始刹车的速度，此速度不大于着陆接地速度，以达到延长刹车使用寿命、避免刹车能量超限引发安全事故的目的。
[0004]当最大刹车速度受到限制时，无人机着陆接地后需通过滚动摩擦力减阻、气动力减阻减速到最大刹车速度才可使用刹车进行减速滑跑，此过程中，无人机滑跑减速率低、滑跑距离长。而机场跑道长度有限，为避免无人机着陆滑跑时冲出跑道，需要限制无人机着陆重量，并对无人机刹车前的滑跑距离和无人机刹车后的滑跑距离进行评估，以确保着陆飞行安全。
[0005]由于无人机着陆重量的不同、着陆机场海拔高度的不同、无人机刹车能量大小的不同、选定的最大刹车速度不同，无人机着陆滑跑距离也变得不同。为了在安全使用无人机的基础上，最大程度地发挥刹车减速效果，需要一种方法计算出无人机任一重量、任一着陆机场，在刹车能量限制内的着陆滑跑距离，并根据着陆机场的跑道长度来判断适应于该机场的无人机着陆重量。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对
技术介绍
中提出的问题，提供了一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，首先根据无人机着陆重量、着陆机场海拔高度所对应大气密度计算无人机接地速度；再根据无人机接地速度计算着陆动能，通过对比着陆动能与刹车能量的大小关系确定最大刹车速度，然后根据最大刹车速度分段计算着陆滑跑距离，最后通过比较着陆滑跑距离与机场跑道可用长度来确定适应于该机场的着陆重量；根据以上方法可得不同海拔高度机场在刹车能量大于接地动能情况下的无人机最大着陆重量；不同刹车能量限制下无人机任一着陆重量在不同海拔高度机场的最大刹车速度，并根据最大刹车速度分段计算着陆滑跑距离；可分析在不同刹车能量限制下无人机能够适应不同海拔高度机场跑道长度的安全着陆重量；从而解决了上述问题。
[0007]本专利技术的详细技术方案如下：一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，包括：步骤S1：根据无人机着陆重量和着陆机场海拔高度所对应的大气密度计算无人机接地速度；步骤S2：根据无人机接地速度计算着陆接地动能；步骤S3：根据刹车能量类型对比着陆接地动能与刹车能量的大小关系；步骤S4：根据对比结果，确定最大刹车速度；步骤S5：根据最大刹车速度分段计算着陆滑跑距离；步骤S6：通过比较着陆滑跑距离与着陆机场跑道可用长度来确定适应于该着陆机场的着陆重量。
[0008]进一步地，所述步骤S1，包括：其中：为无人机接地速度；为无人机着陆重量；为重力加速度；为着陆机场海拔高度所对应的大气密度；为无人机机翼面积；为无人机着陆接地时的升力系数。
[0009]进一步地，所述步骤S2，包括：其中：为着陆接地动能。
[0010]进一步地，所述步骤S3，包括：为全机刹车装置吸收的总能量，即为刹车能量；其中，表示刹车能量的种类，所述包括：正常使用能量、最大使用能量、极限使用能量；根据任务需求选择刹车能量种类，并比较与的大小关系。
[0011]进一步地，所述步骤S4，包括：若，则最大刹车速度；若，则根据以下公式计算最大刹车速度：
其中；为在所选刹车能量种类限制下的最大刹车速度；为刹车能量系数。
[0012]进一步地，所述步骤S5，包括：若，着陆滑跑距离通过如下公式计算：其中：为整个滑跑过程的距离；为自由滑跑段距离；为刹车减速滑跑段距离。
[0013]进一步地，自由滑跑段距离通过如下公式计算：其中：为无人机着陆接地后自由滑跑的时间；刹车减速滑跑段距离通过如下公式计算：其中：为速度为时的推力；为时的气动阻力；为时的气动升力；为滚动摩擦系数；为刹车摩擦系数。
[0014]进一步地，所述步骤S5，还包括：若，着陆滑跑距离通过如下公式计算：其中：
为整个滑跑过程的距离；为自由滑跑段距离；为滚动减速滑跑段距离；为刹车减速滑跑段距离。
[0015]进一步地，自由滑跑段距离通过如下公式计算：其中：为无人机着陆接地后自由滑跑的时间；滚动减速滑跑段距离通过如下公式计算：其中：为速度为时的推力；为时的气动阻力；为时的气动升力；为滚动摩擦系数；刹车减速滑跑段距离通过如下公式计算：其中：为速度为时的推力；为时的气动阻力；为时的气动升力；为滚动摩擦系数；为刹车摩擦系数。
[0016]进一步地，所述步骤S6，包括：为了无人机着陆滑跑时不冲出跑道，根据着陆机场跑道情况来定义跑道可用长度
；其中：为正常滑行道长度；为无端保险道情况下自定义的缓和系数，；比较与的大小；若，则需要通过减少着陆重量来减少滑跑距离；若，则表示无人机着陆重量为时，能够在该机场安全着陆。
[0017]与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：1、一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，可计算不同海拔高度机场在无人机刹车能量大于接地动能情况下的最大着陆重量。
[0018]2、一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，可计算不同刹车能量限制下，无人机任一着陆重量在不同海拔高度机场的最大刹车速度，并根据最大刹车速度分段计算着陆滑跑距离。
[0019]3、一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，可分析在不同刹车能量限制下，无人机能够适应不同海拔高度机场跑道长度的安全着陆重量。
[0020]4、一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，能为无人机总体重量设计以及无人机刹车保护逻辑设计提供数据支撑、为无人机刹车装置选型提供参考；在确保飞行安全的基础上，还能为无人机飞行计划的制定提供有力数据支撑，符合实际情况。
附图说明
[0021]图1为一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法流程图；图2为实施例二中不同刹车能量下的不同海拔高度着陆机场最大着陆重量结果图；图3为实施例二中无人机不同着陆重量下的最大刹车速度结果图。
具体实施方式
[0022]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，其特征在于，包括：步骤S1：根据无人机着陆重量和着陆机场海拔高度所对应的大气密度计算无人机接地速度；步骤S2：根据无人机接地速度计算着陆接地动能；步骤S3：根据刹车能量类型对比着陆接地动能与刹车能量的大小关系；步骤S4：根据对比结果，确定最大刹车速度；步骤S5：根据最大刹车速度分段计算着陆滑跑距离；步骤S6：通过比较着陆滑跑距离与着陆机场跑道可用长度来确定适应于该着陆机场的着陆重量。2.根据权利要求1所述的一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：其中：为无人机接地速度；为无人机着陆重量；为重力加速度；为着陆机场海拔高度所对应的大气密度；为无人机机翼面积；为无人机着陆接地时的升力系数。3.根据权利要求2所述的一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：其中：为着陆接地动能。4.根据权利要求3所述的一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：为全机刹车装置吸收的总能量，即为刹车能量；其中，表示刹车能量的种类，所述包括：正常使用能量、最大使用能量、极限使用能量；根据任务需求选择刹车能量种类，并比较与的大小关系。5.根据权利要求4所述的一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，其特征在于，所述步骤S4，包括：若，则最大刹车速度；
若，则根据以下公式计算最大刹车速度：其中；为在所选刹车能量种类限制下的最大刹车速度；为刹车能量系数。6.根据权利要求5所述的一种无人机刹车能量限制下的着陆适应性分析方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲建清，熊仁和，刘麒，张万民，宁文辉，竹军，
申请(专利权)人：四川腾盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：