【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞行器体系，尤其涉及高速自稳双向补能平台、直升机增效体系及协同方法。
技术介绍
1、直升机可以不依赖跑道垂直起降，作低空、低速以及侧飞、后飞等机动飞行，这些特点使其具有广阔的用途及发展前景：已被广泛应用于后勤支援、指挥控制、通信联络、短途运输、医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林灭火、空中摄影等。
2、在防火监控和巡线巡检等领域，直升机具有机动性强、巡查范围广、观察视野宽的优势，利用直升机开展空中巡逻，可以全方位、立体式扫描，轻松实现森林防火巡查全覆盖，特别是对山高路远、人烟稀少的林区中的热点、火点，可以快速、准确甄别。发现森林火灾后，机组人员可以乘坐直升机实现空中抵近观察，对火场情况、森林植被类型及扑救路线等进行科学研判，并能运送灭火队员通过垂直机降实现快捷灭火。
3、在警用领域，警用直升机在省会级别的较大城市可以保证在半小时内到达目的地，可完成城市执勤、态势监控和应急管理等任务。据评估，城市巡逻警车的有效观察范围是2230平方米，而一架警用直升机在同一区域150米高度时，监视范围可达4.6万平方米，是警车的20倍，相当于200多名巡警巡视。一辆警车通过6.5公里街道，按不同街道状况需5到12分钟，直升机仅需2.5分钟。警用直升机因其任务半径广、监控范围大、抵达速度快的特点，在城市安保工作中起了很大作用。
4、由于直升机的低空作业效果好，当前在拓展直升机功能效用上采用了无人机与直升机协同作业的形式来扩大直升机的低空效用。通过在有人机和无人机之间无缝传输传感器和
5、将来，在不同领域中使用的不同类型的无人系统的数量将大大增加。例如，在民用领域，估计到2026年与无人驾驶飞机有关的全球市场将达到约140亿美元，与2017年相比增长300％。
6、然而，目前与有人直升机适配的低空僚机水平还有待提高，如2020年10月，美国陆军用来与ah-64e“阿帕奇”武装直升机协同的低空无人机是一架rq-7b无人机和一架mq-c1无人机，其中mq-1c无人机是由“捕食者(mq-1)”改进而来的固定翼无人攻击机，身长8米，翼展17米，属于中空长航时无人机，没有垂直起降能力，无法在低空执行直升机的类似任务，不能在低空实现直升机的效能倍增作用。而能执行低空飞行任务的rq-7无人机是一种轻量级固定翼无人机，其长3.7米，翼展4.2米，航程约110千米，巡航速度为130千米/小时，航程和速度均不具备与载人直升机形成同级别适配的能力。同时rq-7无人机无法垂直起降，只能采用弹射起飞-拦阻降落的起降方式，必须有地面控制站、弹射器以及跑道才能让它降落，还必须有车辆来移动这些设备或进行操作。故，目前与直升机进行同级别任务作业协同的低空无人机还需要进一步提高。
7、在民用市场上无人机巡检作为一种新的技术手段，在近年来得到了广泛的应用和发展，但在实际应用中仍然存在一些技术瓶颈。例如，常见的小型无人机的电池续航时间仍然有限，一般不超过30分钟，最大速度一般低于70千米/小时，限制了巡检范围和时间；数百公斤起飞重量的工业级无人直升机巡航速度水平也低于150千米/小时，未达到直升机巡航速度水平，难以与直升机形成同速协同体系。随着电动垂直起降飞行器(electricvertical take-off and landing，evtol)的发展，航空电动化可以带来高安全性、低成本和低噪音等三大优势，并且在2吨重量级别的构型上验证了飞行速度可达300千米/小时的倾转旋翼类电动飞行器如美国的joby和德国的lilium，随着轻量化低成本无人机速度的提升，巡航速度达到200千米/小时可作为低成本僚机替代直升机作业进而大幅提高低空作业效费比。
8、轻量化低成本高速垂直起降无人机相对目前的2吨级evtol可有效降低成本和维护费用，并能实现与有人直升机协同作业速度的适配，可有效拓展有人直升机的作业范围，但是轻量化高速无人机会存在燃油携带量少的问题，在航程航时上与有人直升机仍有差距。
9、类似的，有人直升机在执行远程救援等任务时，燃油需求很大，往往附加油箱也难以满足需要。直升机空中加油技术可以使直升机执行更远程、更长时间、更复杂环境的任务。比如，在海上执行远程预警、救援等任务中，如果能够利用空中加油技术延长滞空时间和作业半径，就可以有效扩大我们的任务范围和反应速度。
10、目前，世界上对直升机进行空中加油主要采用软式加油方式，即利用一根柔软的软管将加油机和受油直升机连接起来，通过软管内的压力差实现燃料输送。这种方式适应性强，但是也有一定的局限性，由于直升机飞行速度慢、旋翼干扰大、气流不稳等因素，并且加油软管的长度、直径、强度等都要考虑到旋翼的影响，空中加油过程中容易出现位置偏差、速度不匹配、软管摆动等问题，给飞行员带来了很大的操作压力和风险。
11、如现有技术cn202210919295.7基于多旋翼无人机的低空飞艇空中加油机及加油方法，旋翼机直接通过受油管与加油机连接进行加油。然而加油时，受油管的长度要在旋翼半径范围之外，保证其不影响机体结构和飞行性能，要尽可能减小对直升机载荷的影响，受油设备基本都安装在直升机外部，并且最好采用伸缩设计，不用的时候能够缩短长度，减少受油装置对直升机飞行性能的影响。
12、一般来说，空中受油管的长度在旋翼外1米。根据相关资料，整套直升机受油设备重量应在200千克～300千克，直升机受油杆自身重量较大并且伸缩之后长度仍然很长，太长的受油杆会影响日常飞行稳定，起降时也很容易损坏。
技术实现思路
1、本专利技术技术方案针对
技术介绍
中存在的速度与有人直升机相匹配的轻量化低成本高速垂直起降无人机燃油携带量小、直升机在受油时稳定性差以及受油杆过长等问题，提供高速自稳双向补能平台、直升机增效体系及协同方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。
3、第一方面，本专利技术提供一种高速自稳双向补能平台，包括：内含有储油机构的补能平台机体21，所述补能平台机体21对称设置有若干用于提供飞行动力及方位控制的补能平台旋翼24以及用于控制补能平台旋翼24的控制通讯模块，所述补能平台机体21设置有连通内部储油机构的至少一个补能平台补能对接口22及一个补能平台补能系留接口25，其中，所述高速自稳双向补能平台通过补能平台补能对接口22可分别与加油机及直升机对接进行受油和补油，通过补能平台补能系留接口25可与无人僚机3对接，实现系留及补充能量。
4、进一步的，所述补能平台机体21机身设置有协同整流设备29，所述协同整流设备29包含前协同整流设备291和后协同整流设备292，在无人僚机3对接准确并系留之后，前协同整流设备291和后协同整流设备292充气并弹出变为前整流包293和后整流包294，包裹所述高速自本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速自稳双向补能平台，其特征在于，包括：内含有储油机构的补能平台机体(21)，所述补能平台机体(21)对称设置有若干用于提供飞行动力及方位控制的补能平台旋翼(24)以及用于控制补能平台旋翼(24)的控制通讯模块，所述补能平台机体(21)设置有连通内部储油机构的至少一个补能平台补能对接口(22)及一个补能平台补能系留接口(25)，其中，所述高速自稳双向补能平台通过补能平台补能对接口(22)可分别与加油机及直升机对接进行受油和补油，通过补能平台补能系留接口(25)可与无人僚机(3)对接，实现系留及能量补充。
2.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台机体(21)机身设置有协同整流设备(29)，所述协同整流设备(29)包含前协同整流设备(291)和后协同整流设备(292)，在无人僚机(3)对接准确并系留之后，前协同整流设备(291)和后协同整流设备(292)充气并弹出变为前整流包(293)和后整流包(294)，包裹所述高速自稳双向补能平台(2)和无人僚机(3)形成整体翼型段。
3.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特
4.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台旋翼(24)通过对称设置在补能平台机体(21)前后的补能平台旋翼支臂(23)与补能平台机体(21)连接。
5.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台机体(21)上设置有维护机械臂(27)。
6.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台机体(21)上设置有备件舱(28)。
7.一种直升机增效体系，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的高速自稳双向补能平台(2)，以及直升机(1)、无人僚机(3)和加油机(4)；
8.根据权利要求7所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的一种直升机增效体系，其特征在于，所述高速自稳双向补能平台(2)通过主机补能系留缆绳(13)从直升机(1)上补充能量并进行信息协同，同时也通过所述高速自稳双向补能平台(2)上面的补能平台补能系留接口(25)为无人僚机(3)提供系留和补充能量。
12.根据权利要求11所述的一种直升机增效体系，其特征在于，所述高速自稳双向补能平台(2)通过进行飞行姿态调整使补能平台补能对接口(22)的方向调为水平，与加油机(4)的补能系留接口(45)进行对接时能主动调整位置以提高直升机受油时受油接口的稳定性并提高对接效率，通过补能平台辅助定位接口(26)和加油机辅助定位接口(46)进行快速定位对接辅助；
13.根据权利要求12所述的一种直升机增效体系，其特征在于，所述的主机补能系留接口(12)、补能平台补能对接口(22)、补能平台补能系留接口(25)、无人机补能系留接口(35)、加油机补能系留接口(45)带有可弯折90度的关节，具有缆绳方向调节功能，能将竖直连接的缆绳方向旋转90度调节为水平，以减少缆绳阻力。
14.根据权利要求13所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
15.根据权利要求14所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
16.根据权利要求15所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
17.一种直升机增效体系的协同方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求7-16中任一项所述的一种直升机增效体系，所述方法通过高速自稳双向补能平台发挥协同枢纽作用，多架无人僚机的信号通过高速自稳双向补能平台进行分析并对直升机进行推送，直升机保留对无人僚机的直接通讯和操纵。
18.根据权利要求17所述的直升机增效体系的协同方法，其特征在于，所述方法包括：
19.根据权利要求18所述的一种直升机增效体系的协同方法，其特征在于，S1具体为：
20.根据权利要求19所述的一种直升机增效体系的协同方法，其特征在于，S1还包括：
21.一种直升机增效体系的协同方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求7-16中任一项所述的一种直升机增效体系，所述方法通过高速自稳双向补能平台发挥双向补能作用，直升机通过高速自稳双向补能平台与加油机进行对接并补能。
22.根...
【技术特征摘要】
1.一种高速自稳双向补能平台，其特征在于，包括：内含有储油机构的补能平台机体(21)，所述补能平台机体(21)对称设置有若干用于提供飞行动力及方位控制的补能平台旋翼(24)以及用于控制补能平台旋翼(24)的控制通讯模块，所述补能平台机体(21)设置有连通内部储油机构的至少一个补能平台补能对接口(22)及一个补能平台补能系留接口(25)，其中，所述高速自稳双向补能平台通过补能平台补能对接口(22)可分别与加油机及直升机对接进行受油和补油，通过补能平台补能系留接口(25)可与无人僚机(3)对接，实现系留及能量补充。
2.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台机体(21)机身设置有协同整流设备(29)，所述协同整流设备(29)包含前协同整流设备(291)和后协同整流设备(292)，在无人僚机(3)对接准确并系留之后，前协同整流设备(291)和后协同整流设备(292)充气并弹出变为前整流包(293)和后整流包(294)，包裹所述高速自稳双向补能平台(2)和无人僚机(3)形成整体翼型段。
3.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台补能系留接口(25)周围设置有若干补能平台辅助定位接口(26)，所述补能平台辅助定位接口(26)环绕补能平台补能系留接口(25)对称设置，为磁吸或自洽卡合连接结构。
4.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台旋翼(24)通过对称设置在补能平台机体(21)前后的补能平台旋翼支臂(23)与补能平台机体(21)连接。
5.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台机体(21)上设置有维护机械臂(27)。
6.根据权利要求1所述的高速自稳双向补能平台，其特征在于，所述补能平台机体(21)上设置有备件舱(28)。
7.一种直升机增效体系，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的高速自稳双向补能平台(2)，以及直升机(1)、无人僚机(3)和加油机(4)；
8.根据权利要求7所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的一种直升机增效体系，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的一种直升机增效体系，其特征在于，所述高速自稳双向...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓景辉，赵军，刘衍涛，徐京海，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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