[發明專利]一種具有雀降功能的翼傘安全著陸系統和方法

有效

• 申請號: 201610352217.8
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN106005403B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 趙志豪;趙敏;馬敏毓;陳奇;張佳樂;堵夢
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C31/036
• 分類號: B64C31/036;G05D1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于翼傘降落技術領域，特別涉及了一種具有雀降功能的翼傘安全著陸系統和方法。

背景技術

可控翼傘相比傳統降落傘，其操縱性能更加優越，廣泛應用于軍事、航空航天以及民用領域。隨著技術的進步，可控翼傘的操縱方式由最初的飛行員操縱發展改為遙控操縱，進而可以脫離人為手動控制實現自主歸航。在翼傘歸航過程中，通過拉動兩側后緣操縱繩，翼傘可以完成滑翔、轉彎、減速及雀降的動作。雀降可以定義為：當翼傘以滑翔狀態接近地面時，如果以較快的速度將兩操縱繩同時拉下，在很短的時間內翼傘的前進速度和垂直速度將會先迅速地減小到極小值(接近零)，如果開始操縱的高度選擇適當，使落地時的速度正好達到最小值，此種操縱便稱為雀降(陳自力,張昊,基于CFD方法的動力傘雀降控制優化研究.測控技術,2013(02):p.51-55)。雀降操作有效降低了著陸時的速度，對于保障回收物甚至飛行員的安全起到至關重要的作用。

實際中，可控翼傘回收系統的操縱主要由伺服控制機構完成。在雀降階段，整個下拉過程需要的操縱力可達懸掛質量所受重力的10％-15％，而為了保證雀降效果，整個操縱過程必須限制在很短的時間內，一旦載荷質量較高，雀降所需的操縱力相應提高，這對伺服電機的功率提出了很高的要求，電機的功率限制了載荷的重量(趙秋艷,翼傘雀降技術.航天返回與遙感,1999(02):p.5-9)。因此，如何利用盡可能輕便的裝置及盡可能少的能量使翼傘系統在預定著陸點雀降，具有重要的研究意義。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供一種具有雀降功能的翼傘安全著陸系統和方法，通過檢測翼傘的下降速度，智能選擇利用伺服電機或雀降裝置對翼傘進行雀降，從而保證雀降的穩定性。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種具有雀降功能的翼傘安全著陸系統，包括主控制器、高度傳感器、三軸加速度傳感器、2個伺服電機、2個絞盤以及2個雀降裝置，所述2個伺服電機、2個絞盤和2個雀降裝置分別設置在系統兩側，從而控制翼傘兩側的后緣操縱繩，每個伺服電機分別與同側的絞盤相連接，翼傘兩側的后緣操縱繩分別繞設在2個絞盤上，每個雀降裝置均包括推桿電機、推桿、安全銷、渦卷彈簧和連接帶，渦卷彈簧內側一端固定，它的外側一端通過連接帶與同側的后緣操縱繩連接，推桿的兩端分別連接推桿電機和安全銷，連接帶上設有小孔，翼傘投放前，安全銷穿過連接帶上的小孔，從而限止連接帶的位移；翼傘投放后，高度傳感器和三軸加速度傳感器實時采集系統的高度和下降速度并傳送給主控制器，主控制器根據高度和下降速度驅動2個伺服電機和2個推桿電機，伺服電機帶動絞盤轉動，并通過絞盤的轉動控制兩側的后緣操縱繩，推桿電機帶動推桿發生位移，從而使安全銷脫離連接帶，渦卷彈簧收縮產生下拉力，并通過連接帶將下拉力作用于兩側的后緣操縱繩上。

進一步地，連接帶與后緣操縱繩的連接點至絞盤之間的后緣操縱繩的長度L1與連接帶自身長度L2相等，均為后緣操縱繩下拉的滿行程量。

進一步地，所述雀降裝置設在一外殼內，該外殼上表面設有小孔，用于伸出連接帶，在連接帶與后緣操縱繩的連接點處固定有卡扣，當渦卷彈簧通過連接帶帶動后緣操縱繩下拉時，卡扣移動到外殼的小孔位置后卡住，使后緣操縱繩不能被繼續下拉。

進一步地，在降落過程中，以翼傘前進方向為前方，則絞盤安裝在同側的雀降裝置的前上方。

進一步地，所述連接帶上的小孔的內邊緣用金屬包邊。

基于上述具有雀降功能的翼傘安全著陸系統的著陸方法，包括以下步驟：

(1)在翼傘投放前，對三軸加速度傳感器進行校準；

(2)翼傘投放后，主控制器通過驅動伺服電機來控制后緣操縱繩，使翼傘向目標著陸點飛去，同時高度傳感器實時采集翼傘的高度信息，三軸加速度傳感器實時采集翼傘的下降速度；

(3)在翼傘距地面高度h₁時，系統調整翼傘航向逆風對準目標著陸點，此時伺服電機下拉兩側的后緣操縱繩至下拉滿行程的50％；

(4)當翼傘下降至雀降高度h₂時，主控制器根據當前檢測到的下降速度v進行判斷，若v小于等于安全速度閾值V，則主控制器發出“電機雀降”指令，兩側的伺服電機迅速轉動，下拉兩側的后緣操縱繩，此時下拉量為下拉滿行程量的若v大于V，則主控制器發出“彈簧雀降”指令，伺服電機停止運轉，推桿電機運轉帶動推桿，推桿帶動安全銷脫離連接帶，渦卷彈簧收縮產生下拉力，在時間t內，通過連接帶拉動兩側的后緣操縱繩至下拉滿行程處；