[發明專利]一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法

在審

• 申請號: 202110832001.2
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113716048A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王松;駢學超;付仁皓;毛浩;謝嘉軒;趙亦涵;張楠
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京創衡控制技術有限公司
• 主分類號: B64D5/00
• 分類號: B64D5/00;B64D47/00;B64C27/08;B64C39/02;B64F1/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 易卜

1.一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，具體步驟如下：

首先，平臺選用四旋翼飛行器，搭載GD30差分衛星導航模塊、圖像處理模塊、磁吸式連接裝置和飛行控制與導航模塊；

固定翼飛機機身下方安裝用于和磁吸式連接裝置對接的鐵皮，以及用于標識自身位置的二維碼；同時搭載對應的飛控；

在地面階段，通過磁吸式連接裝置吸附固定翼飛機機身下的鐵皮，將平臺和固定翼飛機構成組合結構；組合結構借助平臺的四旋翼垂直起飛，到達預定高度后，固定翼飛機的發動機啟動，隨著轉速的加大，組合結構進入過渡期，直至達到初始的轉換速度；

當達到初始轉換速度后，固定翼飛機的發動機繼續維持最大轉速，加快組合結構的前飛速度，同時磁吸式連接裝置斷電，組合結構分離，固定翼飛機前飛并執行任務，平臺脫離并逐漸減速，之后返回著陸點并在地面等待；

當固定翼飛機任務執行完畢，開始返航后，固定翼飛機進入事先預設好的平飛對接航線保持高度、較低空速飛行，此時平臺垂直起飛并爬升高度，跟蹤固定翼飛機；進入引導對接階段，利用平臺上的GD30差分衛星導航系統，采用動態對動態相對差分定位技術引導該平臺不斷縮小與固定翼飛機之間的相對距離，當兩者相對距離滿足條件時，引入末端圖像引導，讓平臺跟固定翼飛機對接再次成為組合結構；

對接后，固定翼飛機的發動機轉速逐漸減小，組合結構共同減速，平臺的四旋翼提供的矢量拉力在垂直方向上維持飛行高度的合力的權重不斷增加，直至固定翼飛機的發動機轉速減小為0，平臺搭載固定翼飛機飛行至著陸點并垂直降落，整個飛行任務結束。

2.如權利要求1所述的一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，所述平臺機身上方安裝單軸云臺，使得在縱向方向上磁吸式連接裝置始終保持水平，更加平穩地與固定翼飛機進行對接。

3.如權利要求1所述的一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，所述平臺尾部加裝尾推電機，改裝為五軸模式。

4.如權利要求1所述的一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，所述組合結構到達預定高度后，固定翼飛機的初始速度較小，機翼產生的升力較小，組合結構的升力主要靠四旋翼飛行器的矢量拉力產生從而抵消其重力，維持飛行高度；組合體的姿態穩定要求目標姿態角為0°，固定翼飛機的舵面輸出為0。

5.如權利要求1所述的一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，所述過渡期階段，四旋翼飛行器的矢量拉力在垂直方向上維持飛行高度的合力的權重不斷減低，固定翼飛機的發動機轉速不斷加大，直至達到初始的轉換速度；

初始轉換速度要求不低于固定翼飛機的最低平飛空速。

6.如權利要求1所述的一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，所述相對距離滿足的條件如下：

|Δx|≤1.5m,|Δy|≤1.5m,Δz≤5m

|Δx|為平臺機體坐標系下兩者沿x軸相對位置差的絕對值，|Δy|為平臺機體坐標系下兩者沿y軸相對位置差的絕對值，Δz為平臺機體坐標系下平臺與固定翼飛機沿z軸相對位置差。

7.如權利要求1所述的一種浮游式空中移動機場平臺搭載固定翼飛機的起降方法，其特征在于，所述引導對接階段的過程中，單軸云臺保證縱向方向上磁吸式連接裝置始終保持水平，從而更加平穩地與固定翼飛機進行對接；當平臺與固定翼飛機的三維位置相對距離小于10cm且姿態角相近時，平臺開啟磁吸式連接裝置，對固定翼機身下方的鐵皮產生強吸力并保證兩者連接再次成為組合結構。