[發明專利]一種積木式空中組合/分離無人飛行器

在審

• 申請號: 202010628472.7
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111942584A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 李巖;鮑君波;王鋼林;張文琦;朱海濤;段辰龍;韓碩
• 申請（專利權）人: 中國航空研究院
• 主分類號: B64C39/00
• 分類號: B64C39/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：由多個飛行器單體構成，每個飛行器單體結構相同，可自主飛行；在多個飛行器單體飛行過程中，通過飛行器單體的自主對接，構成大展弦比飛行器；到達任務區域后，通過飛行器自主分離，分散執行任務。

2.如權利要求1所述一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：多個飛行器單體根據中央控制計算機發出的對接指令，同時根據預設的對接方案，進行分批對接；首次對接時，以對接方案中設定的目標飛行器作為基體飛行器A，設定的第一批對接飛行器從基體飛行器左后方和右后方向基體飛行器A靠近，當靠近到預設距離時，開始進行對接控制，至此完成首批對接飛行器與基體飛行器A間的對接，構成的整體作為下次對接的基體飛行器B；

中央控制計算機再次發出對接指令，此時根據對接方案中設定的基體飛行器B中一架或兩架飛行器單體作為二次對接的目標飛行器，設定的第二批對接飛行器由兩架第二次對接的目標飛行器左后方或右后方靠近，當靠近到預設距離時，開始進行對接控制，至此完成第二批對接飛行器與第二次對接的目標飛行器間的對接，構成的整體作為下次對接的基體飛行器C；依此類推，直至全部對接飛行器按照對接方案完成對接。

3.如權利要求1所述一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：飛行器單體采用電動涵道風扇發動機推進。

4.如權利要求1所述一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：飛行器單體采用基于射流/環量控制的操控方式，通過噴射氣流的方式實現飛行器的俯仰、滾轉、偏航姿態的穩定和操縱。

5.如權利要求1所述一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：飛行器單體為左右對稱飛翼結構，具有左側翼、右側翼、對接機構與連接鎖緊裝置；左側翼與右側翼的前緣設計為柱面凸起，后緣設計為柱面凹進，兩者間形成配合接觸面；

對接機構包括軟索、對接頭與捕獲鎖緊機構；軟索安裝于飛行器左側翼與右側翼后部設計的軟索艙內；軟索的對接端安裝有錐套；對接頭為可伸縮接頭，安裝于左側翼與右側翼前部；錐套內設計有捕獲鎖緊機構，對接頭插入錐套后觸發捕獲鎖緊機構，實現錐套與對接頭間的鎖緊固定。

連接鎖緊裝置包括連接口、連接頭與連接鎖緊機構；其中，連接口開設于飛行器左側翼與右側翼后部，連接口內設計有連接鎖緊機構；連接頭為可伸縮接頭，安裝于飛行器左側翼與右側翼前部；連接頭插入連接口后觸發連接鎖緊機構，實現連接頭與連接口間的鎖緊固定。

6.如權利要求5所述一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：左側翼與右側翼橫截面均為等邊三角形，左側翼與右側翼的翼根間相對接，構成整體飛行器的菱形平面形狀，前緣后掠角30°。

7.如權利要求5所述一種積木式空中組合/分離無人飛行器，其特征在于：飛行器單體間的對接分為捕獲、拉近、定位與連接四個過程：

捕獲過程為：令兩架飛行器分別為飛行器A與飛行器B，其中飛行器B為被捕獲飛行器；當飛行器B飛行到達飛行器A的左后或右后方時，開始進行捕獲作業；此時控制飛行器A靠近飛行器B一側的軟索艙內的軟索伸出，同時控制飛行器B靠近飛行器A一側對接頭伸出；進一步控制軟索伸長，使對接頭插入錐套內，并觸發捕獲鎖緊機構，由捕獲鎖緊機構實現錐套與對接頭間的固定，完成飛行器B的捕獲作業；

拉近過程為：捕獲作業完畢后，控制飛行器A的軟索收回軟索艙，過程中飛行器B向飛行器A靠近，完成拉近作業；

定位過程為：當飛行器B靠近飛行器A一側翼前緣凸起與飛行器A靠近飛行器B一側翼后緣凹進緊密貼合，完成定位作業；

連接過程為：定位作業完畢后，控制飛行器B側翼前部的連接頭伸出飛行器B，插入到飛行器A側翼后部的連接口內，當插入到一定深度觸發連接鎖緊機構，實現連接頭與連接口間的鎖緊，完成兩飛行器的連接作業；至此完成了兩架飛行器單體間的一次完整的對接過程；

對接完畢后的飛行器單體間的分離分為解鎖、釋放與脫離三個過程：

解鎖過程為：控制飛行器A側翼后部的連接口內連接鎖緊機構解鎖，進一步控制飛行器B側翼前部的連接頭收回入飛行器B內，完成兩飛行器間的解鎖作業；

釋放過程為：解鎖作業完畢后，控制飛行器A的軟索從軟索艙內伸出，過程中飛行器B自身阻力增加，與飛行器A間產生速度差，逐漸遠離飛行器A，至此完成釋放作業；

脫離過程為：釋放作業完畢后，控制錐套內的捕獲鎖緊機構解鎖，隨后控制飛行器B的對接頭收回飛行器B，此時飛行器B脫離飛行器A，隨后進一步控制飛行器A的軟索收回至軟索艙內，至此脫離作業完畢。