[發明專利]水火箭助推滑翔機的壓動式滑翔機連接-分離裝置

有效

• 申請號: 202110975341.0
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113744616B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 梁昊鵬;陳德峻;趙勇;謝士嬌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文

本發明提供了一種水火箭助推滑翔機的壓動式滑翔機連接?分離裝置，包括連接基座、連接滑塊、活塞?彈簧機構；連接基座沿豎直方向設置有與連接滑塊相互適配的連接滑槽；活塞?彈簧機構包括軟氣路接頭、氣缸?活塞組件、拉簧、拉簧固定掛桿、拉簧活動掛桿、拉簧活動掛桿限位器、碳纖維插銷；軟氣路接頭連接于軟氣路；氣缸?活塞組件由缸筒和活塞構成，拉簧固定掛桿固定設置在缸筒的外壁上部，拉簧活動掛桿連接于活塞的工作末端；拉簧掛接在拉簧固定掛桿與拉簧活動掛桿之間；拉簧活動掛桿限位器設置在缸筒的下部；碳纖維插銷的上端固定于拉簧活動掛桿。本發明的裝置滿足可自主獨立工作；可靠性強、動作觸發精度高；耐潮濕且抗水壓沖擊的設計要求。

技術領域

本發明屬于動力航空技術領域，具體涉及一種水火箭助推滑翔機的壓動式滑翔機連接-分離裝置。

背景技術

水火箭助推滑翔機是一種常見的組合式動力航空模型。這一模型主要由水火箭、固定翼滑翔機以及兩者間的連接-分離裝置三部分組件構成，常用于中小型固定翼滑翔機模型的飛行試驗、航空航天專業工程實踐教學等場景，同時也是中國國際飛行器設計挑戰賽的主要競賽項目之一。

水火箭助推滑翔機的工作流程與運載火箭類似：助推上升段中，由水火箭攜帶滑翔機飛行升空，并在水火箭飛行軌跡的最高點將滑翔機分離；下降段中，水火箭在分離滑翔機后打開降落傘實現軟著陸，滑翔機則在飛手或算法的控制下執行飛行任務，例如滑翔機飛行測試、定點定時著陸任務等。

從上述飛行流程可知，水火箭助推滑翔機的核心部件為其滑翔機連接-分離裝置。這一連接-分離裝置需要在水火箭助推飛行階段穩定攜帶與抓持滑翔機，并在水火箭的飛行軌跡最高點附近釋放滑翔機。因此，滑翔機連接-分離裝置需具備①可自主獨立工作；②可靠性強、動作觸發精度高；③耐潮濕且抗水壓沖擊的特點，詳細說明如下：

①可自主獨立工作

滑翔機連接-分離裝置需在沒有飛手或遙控人員干預的前提下獨立自主地在水火箭飛行軌跡的最高點附近釋放滑翔機。

②可靠性強、動作觸發精度高

滑翔機連接-分離裝置需具備高可靠性以及良好的動作觸發時間精度。一般來說，在水火箭助推滑翔機的整個飛行過程中，助推上升段時長僅3～5秒，下降段中水火箭降落時長約在8～20秒，水火箭在飛行軌跡最高點附近停留的時間短。這要求滑翔機連接-分離裝置具備高可靠性以及良好的動作觸發時間精度，將平均時間誤差控制在1秒以內，最大時間誤差控制在2秒以內。

③耐潮濕、抗水壓沖擊

水火箭是一種以箭內氣壓推動水高速定向噴射、產生反推力從而飛行的航空模型。這一航空模型以水為主要工質，因此與水火箭相關的各部組件必須在潮濕乃至有水壓沖擊的環境中長期正常工作。故耐潮濕、抗水壓沖擊將會是滑翔機連接-分離裝置的必備性能。

現有技術中，滑翔機連接-分離裝置的設計與制造主要包括以下兩種方案：

第一種方案基于扭簧定時器實現滑翔機的連接與釋放。扭簧定時器的連桿在計時狀態與彈力繩相連，通過彈力繩固定住滑翔機；計時結束時連桿釋放彈力繩，從而釋放滑翔機。這種方案中的滑翔機連接-分離裝置的缺點在于：定時器連桿與彈力繩的連接不穩定，難以同時實現上升過程的穩定攜帶與最高點附近的準確釋放；扭簧本身存在空轉行程差，每次飛行前需要依靠操縱員經驗手動進行定時器設置，動作觸發精度低、可重復性差；通過實際飛行測量，這類裝置執行滑翔機分離動作的平均時間誤差約為1秒，最大時間誤差可達5秒。

第二種方案基于電子傳感器與執行器實現滑翔機的攜帶與釋放。這種方案中的滑翔機連接-分離裝置雖然有著良好的動作執行精度，但其缺點在于：裝置系統需包括傳感器、執行器、控制板、電源等，系統笨重復雜；COTS器件一般無特殊防水處理，需要機、電、防水一體化設計，系統復雜、成本高。