【技术实现步骤摘要】
本专利技术属无人机，具体涉及一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置。
技术介绍
1、起降阶段为固定翼无人机部署与使用时最危险的时期。固定翼无人机对起降场地有较高的要求，需要依赖跑道或弹射装置等实现发射与回收，直接影响其灵活性、适应性以及经济性。是否有足够安全快捷的发射方案，回收阶段是否足够可靠，精确，是衡量无人机系统可用性和经济性的重要指标。固定翼无人机的长续航时间、强载重能力、高飞行速度等特点，使其在军事、测绘、地质、石油、农林等行业具有广泛的应用，其发射回收困难的缺点也在成为限制其部署的重要因素。以舰船平台应用为例，在不考虑海况的前提下，通常能够提供无人机使用的场地仅有20m×10m左右，现有起降方式难以满足固定翼无人机执行任务要求。为了解决这一缺点，固定翼无人机的空基发射与回收系统应运而生。
2、针对空基发射与回收系统，美国的mx-1016tip-tow项目与reconnaissanceparasite aircraft侦察寄生飞机项目就对固定翼飞机空基发射与回收做出一系列探索。其中，mx-1016tip-tow项目采用翼梢锥杆连接的方式，实现b-29轰炸机与f-84战斗机的空中对接与释放，而parasiteaircraft侦察寄生飞机项目则采用机腹桁架连接的方式，实现b-36轰炸机与f-84战斗机的空中对接回收与释放。但是，在mx-1016tip-tow项目某次试验中，由于子母机之间的气动干扰，左侧的f-86战斗机发生右横滚，与b-29机翼发生剧烈碰撞，造成f-84上的1人，b-29机组5人阵亡。美国dr
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，以适用于固定翼无人机空基发射与回收系统，实现空基发射与回收。
2、本专利技术一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，整体通过底座安装于空基平台上。底座上安装有辅助机械爪抓取机构、四锥杆引导归中机构与电磁铁锁紧机构。
3、所述四锥杆引导归中机构具有四根分别沿倒四棱锥四条棱布置的碳管，且四根碳管与底座上表面夹角可调，无人机进入四根弹簧所围成的倒棱锥内，通过四根碳管引导无人机到达回收位置。
4、所述电磁铁锁紧机构包括位于四锥杆引导归中机构前部的固定高度支架与位于四锥杆引导归中机构的后部可变高度支架共同构成的高度-迎角调节机构，以及在前部固定高度支架与后部可变高度支架顶端安装的电磁铁。通过前部固定高度支架与后部可变高度支架，在无人机到达回收位置时分别对无人机头部及尾部进行支撑，且通过两支架上的电磁铁与无人机上安装的磁铁配合吸附固定无人机；且通过调节后部可变支架高度，改变无人机的姿态俯仰角。
5、所述辅助机械爪抓取机构为由电机驱动同步开合的左右两组弧形爪，安装于固定高度支架上部前向延伸平台上；用于夹紧无人机机头同时实现无人机机身轴线的纠偏，使无人机机身轴线保持与空基平台轴线共面。
6、本专利技术高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置的无人机发射与回收方法为：
7、借助动态差分技术对需要回收的无人机进行定位，控制无人机进入对接范围，即四根碳管所构成围成的倒棱锥上部平面区域后，飞行控制与导航模块通过接收固定翼无人机与空基平台的相对位置信息，接收到无人机处于对接范围内后，发出电平信号给电磁铁锁紧机构，使电磁铁锁紧机构通电开启，通过与机头与机身腹部的两处磁铁模块配合，提供足够的电磁吸力，将无人机吸附固定。同时，当无人机进入对接范围内后，通过四锥杆引导归中机构对无人机进行限位，引导无人机靠近电磁铁锁紧机构；当通过飞控内的定时器判定固定翼无人机高度在一定误差允许范围内保持相对不变达到所要求的帧数，则完成电磁铁锁紧机构的对接；然后飞行管理系统发出电平信号给辅助机械爪抓取机构闭合，夹持无人机机头，闭合过程中约束固定翼无人机滚转与航向运动并带动无人机修正偏航方向角度，保证无人机与空基平台的机身轴线共面。
8、在无人机释放操作中，到达预定投放空域后，开始执行投放程序，无人机连同空基平台以一定的速度平飞，在控制系统的控制下发送控制指令给辅助机械爪抓取机构打开，解除对无人机的约束。控制系统再次发出信号给电磁铁锁紧机构，使电磁铁锁紧机构断电关闭，解除对无人机的电磁吸力；此时，无人机加大油门，升降舵向上偏转，使无人机脱离对接范围，完成无人机释放。
9、本专利技术的优点在于：
10、1、本专利技术提供的一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，采用模块化设计，可依据所搭载的子机类型，设置不同的锁紧机构，并方便快速迭代，具备良好的通用性和拓展性；
11、2、本专利技术提供的一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置采用四锥杆引导归中+电磁铁锁紧+机械抓辅助固定方案，可以在一定风扰条件下保证回收的精确性和稳定性，该方法已经在飞行试验中进行了验证。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，整体通过底座安装于空基平台上，其特征在于：底座上安装有辅助机械爪抓取机构、四锥杆引导归中机构与电磁铁锁紧机构；
2.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：底座位三层结构，包括下层固定板，中层滑动板与顶层固定板；其中下层固定板与空基平台间固定；中层滑动板具有沿前后方向的滑动副；四锥杆引导归中机构安装于顶层滑动板前端，可变高度支架安装于顶层滑动板后端，固定高度支架安装于中层滑动板前端。
3.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：四根碳管分别安装于四个碳管安装座上；碳管安装座包括底部扇形支撑架与顶部碳管连接套筒；其中，碳管连接套筒末端与扇形支撑架间连接，具有沿扇形弧长方向的滑动副；碳杆连接套筒端部开孔插接碳杆。
4.如权利要求3所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：碳管连接套筒与碳管安装座间的滑动副实现方式为：在位于扇形支撑架圆弧侧沿弧长方向设计多段弧形滑槽；同时在碳管连接套筒末端开螺孔，通过螺栓穿过弧形滑槽与螺孔
5.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：根据设计的无人机机停放状态时的俯仰角度，设计无人机机身上安装的磁铁模块吸附面与机身间的夹角，保证磁铁模块与矩形电磁铁顶面间以平面接触。
6.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：四锥杆引导归中机构需参考静态放置时无人机中电磁铁吸附以及机械爪固定位置，通过调整四锥杆引导归中机构位置与碳杆角度，保证无人机与电磁铁锁紧机构吸附固定后，四锥杆引导归中机构所形成的倒棱锥形状边界区域中，位于两块矩形电磁铁上表面处的平面覆盖该高度处矩形电磁铁的上表面平面区域。
7.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：无人机发射与回收方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，整体通过底座安装于空基平台上，其特征在于：底座上安装有辅助机械爪抓取机构、四锥杆引导归中机构与电磁铁锁紧机构；
2.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：底座位三层结构，包括下层固定板，中层滑动板与顶层固定板；其中下层固定板与空基平台间固定；中层滑动板具有沿前后方向的滑动副；四锥杆引导归中机构安装于顶层滑动板前端，可变高度支架安装于顶层滑动板后端，固定高度支架安装于中层滑动板前端。
3.如权利要求1所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：四根碳管分别安装于四个碳管安装座上；碳管安装座包括底部扇形支撑架与顶部碳管连接套筒；其中，碳管连接套筒末端与扇形支撑架间连接，具有沿扇形弧长方向的滑动副；碳杆连接套筒端部开孔插接碳杆。
4.如权利要求3所述一种高通用性固定翼无人机空基发射与回收装置，其特征在于：碳管连接套筒与碳管安装座间的滑动...
【专利技术属性】
技术研发人员：王松，唐嘉鑫，周昀锴，莫竣然，张楠，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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