[發明專利]一種可空中釋放回收的子母式無人機系統

有效

• 申請號: 202110787476.4
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113386962B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李道春;李華東;王子瑜;張堯;闞梓
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64C27/08;B64D5/00;B64D47/00
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了一種可空中釋放回收的子母式無人機系統，采用可懸停或者低速前飛的多旋翼或復合式飛行器作為無人母機，使用無人母機上方釋放回收無人子機的方式，減小子母機下洗氣流的相互耦合干擾，提高無人子機釋放回收的成功率。同時設有位于無人母機中心位置附近的釋放回收系統，減小無人子機回收過程對無人母機的沖擊載荷對無人母機飛行穩定性的影響。收放系統采用疊放式設計，多架無人子機疊放于收放系統內部，有利于提高空間利用率。

技術領域

本發明屬于無人飛行器技術領域，尤其涉及一種可空中自主釋放回收的子母式無人飛行器。

背景技術

由于無人機具有受路況影響小、方便靈活等特點，目前小型無人機在航空攝影、災害救援、電力巡檢、環保檢測、交通監視、偵查打擊等軍用和民用領域都有著重要作用。然而，小型無人機由于其自身航程近、續航時間短、載重能力差等特點，實際應用中受到許多局限。為拓展小型無人機作業應用半徑，延長小型無人機作業時間，增強小型無人機任務可靠性，同時降低系統成本，本專利提出一種可空中自主釋放與回收、高空間利用率的無人子母式飛行系統。利用單個大型無人母機攜帶多個小型無人子機的方式，運送子機到達任務場景執行任務。任務過程中，無人母機作為保障系統，為子機提供通訊保障或更換子機電池。任務完畢，子機自主降落在母機收放機構內部后，母機攜帶子機返回進行補給和待命。

子母式無人機系統這一概念早在二戰期間已經提出，十九世紀60年代，美國DC-130攜帶火蜂無人機執行空域偵察任務；2016年，直11攜帶“SW6”無人機亮相珠海航展。但是，這些子母式無人機無法做到空中回收，作戰成本高。

近些年，隨著自動化智能化技術的發展，美國提出無人母機與無人子機結合的方式執行任務。然而目前由于固定翼飛行器飛行速度快，難以做到精準同速下協同回收，因此目前都只停留在概念階段。

現有的子母式無人機系統，可以實現空基自主釋放，但不可實現空基自主回收。原因如下：固定翼構型飛行器不可低速飛行，因此子機需要在母機下洗干擾下與母機保證同步高速飛行，這對子母機雙方的精準定位與協同能力、子機的機動高速前飛能力與抗干擾穩定飛行能力都提出了相當大的要求。直升機構型的飛行器，由于直升機頂部存在巨大的螺旋槳，僅能從下方進行子機的釋放與回收。然而，由于直升機巨大的下洗干擾，小型無人機或其他飛行器無法在該下洗干擾下穩定飛行，因而無法做到空基回收。

發明內容

為解決上述空基回收難的問題，提出一種新型的可空基釋放回收的無人子母式飛行器系統，采用多旋翼或者復合式構型的無人母機，從無人母機上方釋放與回收無人子機。本發明的具體技術方案如下：

一種可空中釋放回收的子母式無人機系統，包括無人母機和設置在所述無人母機內部的至少一架無人子機，

其中，所述無人子機即為執行任務的飛行平臺，所述無人子機的空中釋放與回收均從所述無人母機上方進行，

起飛階段，所述無人母機懸停或低速前飛，配合所述無人子機自主完成起飛；

降落階段，所述無人子機通過GPS、RTK和視覺信息，獲取所述無人子機和所述無人母機之間的相對位置和姿態后，自主降落在所述無人母機上。

進一步地，所述無人母機包括動力系統、航電系統、通訊保障系統、機體結構和任務載荷，其特征在于，還包括設置于所述無人母機幾何中心的收放保障系統，其中，所述收放保障系統采用疊放式設計，能夠同時裝載多架無人子機。

進一步地，所述收放保障系統包括收放方艙、設置在所述收放方艙頂部的能夠自主打開閉合的艙蓋、沿所述收放方艙的內壁設置的導軌、與所述無人子機數量相同的卷簾式搭載平臺、控制所述卷簾式搭載平臺狀態的伺服電機；所述卷簾式搭載平臺能夠由展開狀態變成卷曲狀態，所述收放保障系統與所述無人子機相配合，實現所述無人子機的逐一起飛與降落。

進一步地，所述無人母機為任意多旋翼飛行器或帶旋翼的復合式飛行器。