CN111361749A - 用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置。该坠机保护装置由被动保护装置和主动保护装置中的至少一种构成，从而在固定翼飞行器模型坠机时对固定翼飞行器模型和/或其上的机载设备进行保护。被动保护装置由分布在固定翼飞行器模型的机头和机尾上的缓冲材料(F)构成。主动保护装置包括控制组件(1)、充气装置(2)、充气导管(3)和气囊(4)。该坠机保护装置一方面不会额外地占据机载设备的空间，另一方面能够快速、及时地保护上述机载设备。

Description

用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置

技术领域

本发明涉及一种坠机保护装置，更具体地说，涉及一种用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置。

背景技术

基于比例模型的气动伺服弹性飞行试验是一种创新的综合验证技术。该技术不仅综合了现有的气动弹性验证技术的诸多优点，而且避免了这些气动弹性验证技术中的不足之处。

在飞行试验平台的应用过程中，不可避免地会由于各种原因(例如，飞行器模型故障、动力装置停车、飞手操作失误等)导致飞行器模型坠落。这种情况不仅会导致飞行器模型由于其上的关键机载设备(如数据采集设备、存储设备等)损坏而无法使用，而且会对地面人员造成安全隐患。

因此，需要为飞行器模型、尤其是固定翼飞行器模型提供保护装置，该保护装置不仅能够保护飞行器模型中的数据采集设备、存储设备等关键机载设备，而且可以实现对飞行器油箱的保护，避免因飞行器坠毁、油箱燃烧造成对飞行器二次伤害的目的。

在现有技术中存在如下类型的保护装置：

由新昌县瑞宏自动化设备有限公司于2017年11月20日提交的名为“一种无人机坠机保护装置”的中国发明专利申请CN109808903A中公开了一种无人机坠机保护装置，包括控制盒、控制盒上的高音喇叭、与控制盒通过导线连接的双气囊、控制盒上表面固定的小型气囊。所述双气囊位于无人机机架的机臂上，所述双气囊包括上气囊和下气囊，上气囊及下气囊分别对应位于机臂的上下。该装置是为了保护坠落的无人机而研发的，其安装十分简单，并且可以根据无人机机臂的多少自由加装安全气囊数目，十分具有实用性，结构简单、反应时间迅速，可以有效地在无人机坠地时保护无人机。

由江苏省送变电有限公司于2018年8月14日提交的名为“一种无人机坠机保护装置”的中国实用新型专利CN208963320U中公开一种无人机防坠保护装置，包括机体、连接在所述机体四周的六个机臂、气囊、弹射装置、降落伞、控制器、加速度传感器。所述弹射装置与所述降落伞相连且安装在所述机臂上，所述气囊与所述气体发生器相连且安装在所述机体的上表面。所述控制器与所述弹射装置、所述气体发生器、所述加速度传感器、高度传感器、垂直速度传感器、摄像装置及压力传感器相连。所述摄像装置安装在所述机体的下表面，所述压力传感器安装在所述气囊收容腔的侧壁。该无人机坠机保护装置将传感器提取到的信号，经控制器进行数据处理分析后，结合摄像装置监测到的图像速度变化，准确判断无人机是否下坠，并采用降落伞及气囊对无人机进行保护，使无人机能够平稳下坠。

然而，上述保护装置仅针对多旋翼类型的飞行器且主要集中在无人机领域。对于气动弹性飞行试验平台而言，由于通常涉及固定翼飞行器模型，上述保护装置对于固定翼飞行器模型来说并不适用，因为两者发生坠机的方式完全不同。

因此，目前需要研制一种用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置的坠机保护装置，该坠机保护装置不仅包括主动保护装置，而且包括被动保护装置，一方面不会额外地占据机载设备的空间，另一方面能够快速、及时地保护上述机载设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置的坠机保护装置。该坠机保护装置由被动保护装置和主动保护装置构成，不仅不会额外地占据机载设备的空间，而且能够快速、及时地保护上述机载设备。

根据本发明的用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置由被动保护装置和主动保护装置中的至少一种构成，从而在固定翼飞行器模型坠机时对固定翼飞行器模型和/或其上的机载设备进行保护。

关于被动保护装置，它可以由分布在固定翼飞行器模型的机头和机尾中的至少一部分上的缓冲材料构成。

在一个较佳实施例中，缓冲材料可以为缓冲泡沫。

关于主动保护装置，它可以包括控制组件、充气装置、充气导管和气囊，其中，充气导管的一端连接到充气装置，而另一端连接到气囊，并且根据控制组件的指令使来自充气装置的气体充气到气囊中。

在一个较佳实施例中，充气装置可以为气体发生器或高压气瓶。

在又一个较佳实施例中，充气导管可以为高压软管。

在另一个较佳实施例中，气囊可以由防裂材料制成。

例如，该防裂材料可以是聚酰胺织物。

期望的是，控制组件可以采用遥控模式和闭环反馈模式中的至少一种模式控制气体的充气过程。

具体来说，控制组件可以包括：

无线通讯指令接收模块，无线通讯指令接收模块在遥控模式中接收通讯指令；

反馈信号接收模块，反馈信号接收模块在闭环反馈模式中接收传感器信号；以及

控制器，控制器接收来自无线通讯指令接收模块的通讯指令和/或来自反馈信号接收模块的信号输入并发出充气指令。

此外，控制组件还包括地面遥控设备、高度传感器和过载传感器、以及地面监控器中的至少一个或多个，其中，地面遥控设备发出通讯指令，高度传感器和过载传感器发出传感器信号，并且地面监控器显示充气指令。

在一个最佳实施例中，充气装置、充气导管和气囊均为三个，它们成组地布置在固定翼飞行器模型的机身前段、中段和后段。

根据本发明的用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置具有以下优点：

(a)通过将被动保护装置安装在飞机模型的机头和机尾，不会占用机载设备的安装空间；

(b)主动保护装置的重量集中在机身前段、中段和后段，由于机身所需配重较多，该主动保护装置可以占用配重的空间，而不会额外占用机载设备的空间。

(c)主动保护装置可以采用遥控模式或闭环反馈模式，具有灵敏、快速的特点，能够及时地保护关键的机载设备。

附图说明

为了进一步说明根据本发明的用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置的结构，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1是配备在飞行器模型上的被动保护装置的示意图；

图2是配备在飞行器模型上的主动保护装置的示意图；

图3是控制图2所示的主动保护装置的控制组件的工作流程示意图；

图4a是根据本发明的主动保护装置的第一较佳实施例的简要示意图；

图4b是根据本发明的主动保护装置的第二较佳实施例的简要示意图；

图4c是根据本发明的主动保护装置的第三较佳实施例的简要示意图。

附图标记

1 控制组件

2 充气装置

21 第一气体发生器或第一高压气瓶

22 第二气体发生器或第二高压气瓶

23 第三气体发生器或第三高压气瓶

3 充气导管

31 第一高压软管

32 第二高压软管

33 第三高压软管

4 气囊

41 第一气囊

42 第二气囊

43 第三气囊

100 地面遥控设备

101 无线通讯指令接收模块

102 反馈信号接收模块

102a 高度传感器

102b 过载传感器

103 控制器

104 地面监控器

F 缓冲泡沫

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置的结构，其中，相同的部件由相同的附图标记进行标示。

根据本发明的坠机保护装置由被动保护装置和主动保护装置组成。

图1示出了配备在飞行器模型上的被动保护装置，该被动保护装置主要由分布在模型机头和模型机尾的F组成。当然，对于本领域的普通技术人员来说应当理解的是，也可以采用其它缓冲材料来替代缓冲泡沫F，或者将缓冲泡沫F设置于模型机头和模型机尾中的仅一方。这些变型均应当落在本发明的保护范围之内。

被动保护装置通过在模型机头和机尾处填充缓冲泡沫F，以吸收飞行器坠撞时的能量，在飞行器以不同姿态坠毁时最大可能地发挥保护飞行器的作用。缓冲泡沫F既可以起到维型的作用，也可以起到吸能的作用。

图2示出了配备在飞行器模型上的主动保护装置，该主动保护装置为分布式保护装置，包括但不限于：控制组件1；一个或多个充气装置2；一个或多个充气导管3；以及一个或多个气囊4。

在一个较佳实施例中，充气装置2包括第一气体发生器或第一高压气瓶21、第二气体发生器或第二高压气瓶22、以及第三气体发生器或第三高压气瓶23。

类似地，充气导管3较佳地包括第一高压软管31、第二高压软管32、以及第三高压软管33。气囊4较佳地包括第一气囊41、第二气囊42、以及第三气囊43。

当然，可以在本领域公知的范围内，对充气装置2、充气导管3和气囊4的数量进行任意改变，或者用其它具有类似功能的器具代替气体发生器或高压气瓶、高压软管和气囊，等等。这些变型均应当落在本发明的保护范围之内。

在充气装置2为气体发生器的情况下，第一、第二和第三气体发生器中的一个或多个较佳地为烟火式气体发生器。第一、第二和第三气体发生器分别与第一、第二和第三高压软管连接，它们的工作开关由控制组件1控制。

第一、第二和第三高压软管的一端分别与第一、第二和第三气囊连接，而另一端与各气体发生器连接。当控制组件1控制工作开关打开时，由气体发生器所产生的气体通过充气导管3充至气囊4中。

烟火式气体发生器的原理是：在工作时将气体发生器内的产气药剂点燃，放出大量气体将气袋弹出并充满。这种气体发生器具有排气速度快的优点，能够在很短的时间内将气袋充满，并且在飞行器和地面之间形成缓冲气垫。

类似地，在充气装置2为高压气瓶的情况下，第一、第二和第三高压气瓶中的一个或多个较佳地为氮气高压气瓶。操作人员可以根据充气所需的体积和/或压力选择合适的高压气瓶。

第一、第二和第三高压气瓶分别与第一、第二和第三高压软管连接，它们的充气阀门由控制组件1控制。

第一、第二和第三高压软管的一端分别与第一、第二和第三气囊连接，而另一端与各高压气瓶连接。当控制组件1控制充气阀门打开时，高压气瓶中的气体通过充气导管3充至气囊4中。

各个气体发生器或高压气瓶以及各条高压软管成组地布置在机身前段、中段和后段，以将主动保护装置的重量集中于其上。由于机身所需配重较多，该主动保护装置可以占用配重的空间，而不会额外占用机载设备的空间。

气囊4较佳地由防裂性能较好的材料、例如聚酰胺织物制成。这种材料是一种半硬的泡沫塑料，能够承受较大的压力。在经过硫化处理后，该材料可以减少气囊4充气膨胀时的惯性力。由于充气气体温度较高，因此还可以采用涂层技术对气囊4进行处理。

气囊4贴附在机身表面，并且与充气导管3密封连接。考虑到飞行器模型会以不同姿态坠落到地面，因此第一、第二和第三气囊可以与气体发生器或高压气瓶以及高压软管对应地布置在机身前段、中段和后段。

充气装置2、充气导管3及气囊4构成了一个密封空间。当充气装置2与密封空间内的压力一致时，充气停止。为了保证气囊4中的压力适度，当充气装置2为高压气瓶时，该高压气瓶应当配备有适度压力的气体；当充气装置2为气体发生器时，该气体发生器应当能够产生适量的气体。

图3示出了控制图2所示的主动保护装置的控制组件1的工作流程。

控制组件1包含无线通讯指令接收模块101、反馈信号接收模块102和控制器103。无线通讯指令接收模块101接收地面遥控设备100发出的指令，并将该指令转换成数字信号发送给控制器103，以触发控制器103开始工作。控制器103在工作期间一旦接收到来自反馈信号接收模块102的反馈信号，则在通过控制算法处理后形成充气指令，以驱动充气装置2充气。

控制组件1的工作模式通常分成遥控模式、闭环反馈模式和遥控+闭环反馈模式等几种。通过采用这些工作模式，可以使主动保护装置的反应更加灵敏、快速，从而在发生坠机时及时地保护关键的机载设备。

图4a至4c分别简要地示出了配备有以上述三种模式工作的控制组件1的主动保护装置的大致构造。

请参见图4a，该图示出了根据本发明的主动保护装置的第一较佳实施例、即配备有以遥控模式工作的控制组件1的主动保护装置的构造。

该主动保护装置的控制组件1除了包括无线通讯指令接收模块101和控制器103以外，还可以配备地面遥控设备100(图3中未示出)。地面遥控设备100的工作界面包括电源按钮、开启按钮、充气速率及充气气压显示等。无线通讯指令接收模块101接收地面遥控设备100发出的通讯指令，并将该通讯指令发送给控制器103。此时，控制器103开始工作并形成充气指令，以驱动充气装置2开始工作。控制器103还可以向无线通讯指令接收模块101反馈执行情况。

请参见图4b，该图示出了根据本发明的主动保护装置的第二较佳实施例、即配备有以闭环反馈模式工作的控制组件1的主动保护装置的构造。

该主动保护装置的控制组件1除了包括反馈信号接收模块102和控制器103以外，还可以配备高度传感器102a、过载传感器102b和/或地面监控器104(图3中未示出)。反馈信号接收模块102接收高度传感器102a、过载传感器102b发出的传感器信号，并将其转换成信号输入发送给控制器103。此时，控制器103开始工作并通过储存在控制器103中的控制算法处理后形成充气指令，以驱动充气装置2开始工作。上述充气指令可在地面监控器104上实时显示。

请参见图4c，该图示出了根据本发明的主动保护装置的第三较佳实施例、即配备有以遥控+闭环反馈模式工作的控制组件1的主动保护装置的构造。

该主动保护装置的控制组件1除了包括无线通讯指令接收模块101、反馈信号接收模块102和控制器103以外，还可以配备地面遥控设备100、高度传感器102a和过载传感器102b和/或地面监控器104(图3中未示出)。地面遥控设备100的工作界面包括电源按钮、开启按钮、充气速率及充气气压显示等。一方面，无线通讯指令接收模块101接收地面遥控设备100发出的通讯指令；另一方面，反馈信号接收模块102接收高度传感器102a、过载传感器102b发出的传感器信号，上述通讯指令和传感器信号均被发送给控制器103。此时，控制器103开始工作并通过储存在控制器103中的控制算法处理后形成充气指令，以驱动充气装置2开始工作。控制器103还可以向无线通讯指令接收模块101反馈执行情况。充气指令可在地面监控器104上实时显示。

虽然以上结合了若干较佳实施例对本发明的用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置及其控制组件进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于固定翼飞行器模型的坠机保护装置，其中，所述坠机保护装置由被动保护装置和主动保护装置中的至少一种构成，从而在所述固定翼飞行器模型坠机时对所述固定翼飞行器模型和/或其上的机载设备进行保护。

2.如权利要求1所述的坠机保护装置，其特征在于，所述被动保护装置由分布在所述固定翼飞行器模型的机头和机尾上的缓冲材料(F)构成，较佳地是，所述缓冲材料(F)为缓冲泡沫。

3.如权利要求1所述的坠机保护装置，其特征在于，所述主动保护装置包括控制组件(1)、充气装置(2)、充气导管(3)和气囊(4)，其中，所述充气导管(3)的一端连接到所述充气装置(2)，而另一端连接到所述气囊(4)，并且根据所述控制组件(1)的指令使来自所述充气装置(2)的气体充气到所述气囊(4)中。

4.如权利要求3所述的坠机保护装置，其特征在于，所述充气装置(2)为气体发生器或高压气瓶。

5.如权利要求3所述的坠机保护装置，其特征在于，所述充气导管(3)为高压软管。

6.如权利要求3所述的坠机保护装置，其特征在于，所述气囊(4)由防裂材料、例如聚酰胺织物制成。

7.如权利要求3所述的坠机保护装置，其特征在于，所述控制组件(1)采用遥控模式和闭环反馈模式中的至少一种模式控制气体的充气过程。

8.如权利要求7所述的坠机保护装置，其特征在于，所述控制组件(1)包括：

无线通讯指令接收模块(101)，所述无线通讯指令接收模块(101)在遥控模式中接收通讯指令；

反馈信号接收模块(102)，所述反馈信号接收模块(102)在闭环反馈模式中接收传感器信号；以及

控制器(103)，所述控制器(103)接收来自所述无线通讯指令接收模块(101)的通讯指令和/或来自所述反馈信号接收模块(102)的信号输入并发出充气指令。

9.如权利要求8所述的坠机保护装置，其特征在于，所述控制组件(1)还包括地面遥控设备(100)、高度传感器(102a)和过载传感器(102b)、以及地面监控器(104)中的至少一个或多个，其中，所述地面遥控设备(100)发出通讯指令，所述高度传感器(102a)和所述过载传感器(102b)发出传感器信号，并且所述地面监控器(104)显示充气指令。

10.如权利要求3至9中任一项所述的坠机保护装置，其特征在于，所述充气装置(2)、所述充气导管(3)和所述气囊(4)均为三个，它们成组地布置在所述固定翼飞行器模型的机身前段、中段和后段。

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