專利名稱：系留式電動無人直升機(jī)及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系留式飛行器，尤其涉及一種系留式電動無人 直升才幾及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
系留式飛行器技術(shù)古來即有，中國自漢代之前即發(fā)明了風(fēng)箏， 三國時蜀國軍隊(duì)以人員^荅乘系留升空的"孔明燈"對敵實(shí)施偵察， 是這一技術(shù)在歷史上第一次有記錄的軍事應(yīng)用。"一戰(zhàn)"期間，德 國海軍曾利用系留式氣球作為潛艇的遠(yuǎn)程輔助通信設(shè)備。目前，意
大利海軍自90年代后期裝備的"哨兵"無人直升機(jī)(系留/自由飛)、 美國本世紀(jì)初研發(fā)的"區(qū)域?qū)椃烙到y(tǒng)"預(yù)警分系統(tǒng)所采用的系 留式無人飛艇等，都是這一技術(shù)概念在當(dāng)代的運(yùn)用和發(fā)展。
由于無人直升機(jī)上需裝設(shè)無線控制指令接收裝置、大量的姿態(tài) 傳感器和信號發(fā)送裝置、復(fù)雜的機(jī)械電器伺服機(jī)構(gòu)以及蓄電并瓦、燃 油等能源，因而直升機(jī)的凈載荷比較大，滯空時間比較短，通常在 幾小時，而且維修保養(yǎng)也很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種滯空時間長的系留式電動無 人直升機(jī)及其系統(tǒng)(或簡稱系留無人機(jī))。
為達(dá)此目的，本發(fā)明一方面提高了一種系留式電動無人直升
機(jī)，其至少包括機(jī)體，中部形成氣流整流涵道，且所述氣流整流 涵道中設(shè)有支架；電機(jī)，設(shè)在所述支架上，所述電機(jī)的一端輸出軸 通過第一聯(lián)接器與第一組槳葉相連；其中，所述電機(jī)通過電纜連接 至地面的電力供給裝置。
優(yōu)選地，上述^幾體包括呈環(huán)形的主體部分和位于所述主體部 分底部的若干起降橇，所述主體部分的中部形成整流涵道，所述主 體部分的內(nèi)部形成搭載任務(wù)模塊的腔室。
優(yōu)選i也，上述支架包括動力搶和將所述動力倉固定在才幾體上的 一組流線型片狀撐桿，所述電^L固定在所述動力倉中。
優(yōu)選地，上述主體部分的剖面為具有圓角的直角梯形。
優(yōu)選地，上述電機(jī)的另一端輸出軸還通過逆向傳動器、第二聯(lián) 接器與第二組槳葉相連，從而其轉(zhuǎn)動方向與所述第一組槳葉的轉(zhuǎn)動 方向相反。
優(yōu)選地，所述第一組槳葉和所述第二組槳葉都置于所述氣流整 流涵道內(nèi)。
本發(fā)明另一方面提供了一種系留式電動無人直升4幾系統(tǒng)，其至 少包括機(jī)體，其中才幾體包括主體部分，所述主體部分的中部形 成氣流整流涵道，且其剖面為近乎于有圓角的中空1/4圓形，才幾體 中心處為安裝電機(jī)的動力艙，一組片狀撐桿將動力艙固定在機(jī)體上， 在機(jī)體的底部設(shè)有一組起降撬；升力裝置，包括高頻電機(jī)，固定 在所述動力倉中，所述高頻電機(jī)的一端輸出軸通過帶整流罩的聯(lián)接 器與第一組槳葉相連，其另一端輸出軸通過逆向聯(lián)接器、帶整流罩 的聯(lián)接器與第二組槳葉相連；以及一組系留索，分別與所述;f幾體連
接，其中，至少一根系留索中包括動力電纜，所述高頻電機(jī)通過所 述動力電纜獲得電力。
優(yōu)選地，上述拉力索， 一端通過系留索聯(lián)才妄器與所述才幾體連才妄，
另一端繞接在第一伺服操作裝置的步進(jìn)電機(jī)絞盤上；信號拉力索， 至少由拉力索和數(shù)據(jù)傳輸線構(gòu)成， 一端通過系留索聯(lián)《1妄器與所述才幾 體連接，另一端繞接在第二伺服操作裝置的步進(jìn)電機(jī)絞盤上；輸電 拉力索，至少由拉力索和所述動力電纜構(gòu)成，所述輸電拉力索通過 系留索連接器與所述機(jī)體連接，另 一端繞接在第三伺服才喿作裝置的 步進(jìn)電才幾絞盤上。
優(yōu)選地，上述系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)還包括運(yùn)載車組，所 述運(yùn)載車組至少包括信息處理車和能源車，所述信息處理車的信息
處理設(shè)備通過所述信號4立力索的數(shù)據(jù)傳輸線與所述4幾體岸義載的信 號采集設(shè)備連接，所述能源車通過所述輸電拉力索的動力電纜與所 述升力裝置的高頻電才幾連4妾。
本發(fā)明還提供了一種系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其包括機(jī) 體，形成氣流整流涵道，且所述氣流整流涵道中設(shè)有支架；電才幾， i殳在所述支架上，所述電才幾的一端輸出軸與一組槳葉相連； 一組伺 服操作裝置，各所述伺服操作裝置包括由伺服電機(jī)控制的絞盤；一 組姿態(tài)傳感器，各所述姿態(tài)傳感器包括設(shè)在所述絞盤的轉(zhuǎn)軸一端的 系留索拉力傳感器；以及一組系留索，各所述系留索的一端與所述 才幾體連4妄，另一端繞在相應(yīng)的所述絞盤上，其中，所述電4幾通過輸 電電纜連接至地面的電力供給裝置。
優(yōu)選地，上述伺服操作裝置還包括絞盤制動器，所述絞盤制動 器在系留索放出至預(yù)定長度時對絞盤實(shí)施制動。
本發(fā)明還提供了一種系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其包括機(jī) 體，所述才幾體上分布有一組氣流整流涵道，且每個所述氣流整流涵 道中i殳有支架； 一組電才幾，分別設(shè)在所述支架中，所述電才幾的輸出 軸通過一聯(lián)接器與一組槳葉相連，所述槳葉位于所述氣流整流涵道 內(nèi)；以及至少一系留索， 一端連4妄于才幾體，另一端系于地面裝置， 其中，所述電機(jī)通過系留索中的電纜連接至地面的電力供給裝置。
優(yōu)選地，上述地面設(shè)備包括伺服操作裝置，所述祠服操作裝置 包括由祠服電積^控制的絞盤，所述系留索繞接在所述絞盤上。
本發(fā)明還提供了一種系留式電動無人直升機(jī)，其包括機(jī)體和所 述機(jī)體的升力裝置，其中，所述升力裝置包括電機(jī)和由所述電機(jī)帶 動旋轉(zhuǎn)的槳葉，所述電4幾通過電動直升^L的系留索中的動力電纜獲 得電力。
與現(xiàn)有自由飛無人飛行器相比，系留無人機(jī)的發(fā)明效果體現(xiàn)在 以下六個方面
一、 通過調(diào)節(jié)系留索，可在10—500米高度范圍內(nèi)^T青確定高定位。
二、 大幅提升有效載荷(任務(wù)載荷)量，延長滯空時間。
由于電動直升機(jī)A上不需裝設(shè)常規(guī)的無線控制指令接收裝置、 大量的姿態(tài)傳感儀和信號發(fā)送裝置、復(fù)雜的機(jī)械電器伺服機(jī)構(gòu)以及 蓄電瓶、燃油等能源，故上述重量均可轉(zhuǎn)為有效載荷，且因電才幾能 源系地面提供，在能源裝置油料得到保證或直接聯(lián)接市電的情況 下，系留無人才幾留空時間可大長于自由飛無人飛行器。
三、 能對較大幅員地域?qū)嵤┒c(diǎn)全程實(shí)時監(jiān)視。
從概念上講，本系留無人機(jī)相當(dāng)一根可豎達(dá)數(shù)十至數(shù)百米高的
"天線"，或相當(dāng)一顆"超低空，，同步軌道衛(wèi)星。當(dāng)定位高度為500 米時，其無線通信的半徑距離約80千米(覆蓋面積約20,000平方 千米)；機(jī)載光學(xué)儀器直視可見的半徑距離不小于30-50Km (可i見 幅員約7,800平方千米)，目標(biāo)識別的半徑距離4妄近30Km。
四、 通過加掛不同任務(wù)模塊，便捷地進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換。
基于系留無人機(jī)具有較大載荷量的特點(diǎn)，將針對不同用戶的需 求配套設(shè)計(jì)偵察監(jiān)視、目標(biāo)識別、遙感遙測、通信轉(zhuǎn)信和區(qū)域定位 等任務(wù)模塊，在使用過程中可隨時依任務(wù)需求現(xiàn)地更換模塊。
五、 勤務(wù)性好，便于使用和保養(yǎng)維護(hù)。
系留無人^L的升力載荷分系統(tǒng)的動力部分主要是一部電^L，維 修保養(yǎng)便捷；地面信息處理和操控設(shè)備的維護(hù)主要是各種計(jì)算機(jī)軟 件，可通過改寫、重裝和更新升級的方法進(jìn)行維護(hù)。
六、 機(jī)動性好，設(shè)備展開迅速、簡便。
系留無人機(jī)整個系統(tǒng)體積小、重量輕，全套i殳備可由兩輛普通 越野車載運(yùn)，包括信息處理設(shè)備、起吊設(shè)備、發(fā)電設(shè)備等。系統(tǒng)對 場地?zé)o特殊要求，最大展開面積不超過100 x 100米，開i殳/4欽收時 間小于30分4中。
應(yīng)該指出，以上i^明和以下詳細(xì)i^明都是例示性的，旨在對所 要求的本發(fā)明提供進(jìn)一 步的說明。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的 目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面將參照附圖，只于本發(fā)明的其它的目的、特 征和效果作進(jìn)一步詳細(xì)的i兌明。


構(gòu)成本說明書的 一部分、用于進(jìn)一步理解本發(fā)明的附圖示出了
優(yōu)選實(shí)施例并與說明一起用來說明本發(fā)明的原理。附圖中
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的系留式電動無人 直升L的剖L圖2示意性地示出了 根據(jù)本發(fā)明的系留式電動無人直升才幾的逆 向傳動裝置；
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)的 系留和伺服操作分系統(tǒng)的剖視圖4示意性地示出了圖3所示系留和伺服操作分系統(tǒng)的拉力傳 感器的剖視圖5示意性地示出了系留式電動無人直升/L系統(tǒng)的系留索；
圖6示意性地示出了才艮據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的系留式電動無人 直升才幾系統(tǒng)；以及
圖7示意性地示出了電動無人直升機(jī)的位置校準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合圖1至圖7對本發(fā)明的系留式電動無人直升才幾和系留 式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)作詳細(xì)描述。在各附圖中，附圖標(biāo)記都是從 Ol開始排序，雖然相同部件的附圖標(biāo)記在各附圖中各不相同，然而 在同一附圖所表示出的一優(yōu)選實(shí)施例中，相同的部件使用了相同的 附圖才示i己。
本發(fā)明系留式電動無人直升機(jī)是 一 種在滯空方式和懸停姿態(tài) 的控制方式上有別于目前各種無人才幾、無人直升才幾的新型航空器。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的系留無人機(jī)全系統(tǒng)由浮空載荷分系 統(tǒng)、系留與伺服操作分系統(tǒng)和地面控制分系統(tǒng)以及一組載運(yùn)車組 成。
浮空載荷分系統(tǒng)即系留式電動無人直升4幾整體呈圓環(huán)狀，可選
地，夕卜沿直徑0 .9—1.2m，內(nèi)沿直徑0.65—0.9m，高0.4—0.6m,由
載運(yùn)車組之中的設(shè)備載運(yùn)車運(yùn)載。
系留與伺服操作分系統(tǒng)包括3根由輸電線或數(shù)據(jù)線與輕質(zhì)金 屬4立線l支合的系留索，3部可調(diào)4空電動絞盤，其外形與常見鋼索和纟交 盤大體相同，可分別安裝在設(shè)備載運(yùn)車、信息處理車和能源車后保險 杠上。
地面控制分系統(tǒng)(未示出)由外購之筆記本電腦、磁盤陣列機(jī)、 通信器材等組成，集裝在1 一2個外形尺寸約0.6 x 0.4 x 0.4m的高 強(qiáng)度聚合材料包裝箱內(nèi)，包裝箱由載運(yùn)車組之中的信息處理車運(yùn)
載o
具體地，如圖6所示，系留式電動無人直升才幾系統(tǒng)按功能和結(jié) 構(gòu)可分為電動直升機(jī)l、系留索2、伺服操作裝置3、姿態(tài)傳感器4、 位置校驗(yàn)裝置5、能源裝置6、信息處理設(shè)備7、通信設(shè)備8、任務(wù) 執(zhí)行模塊9和載運(yùn)車組10、 11、 12。
系統(tǒng)展開成工作狀態(tài)時，電動直升機(jī)1搭載任務(wù)執(zhí)行模9塊升 至空中，通過系留索2與地面載運(yùn)車組各車上安裝的伺服操作裝置 3相連，并在系留索的作用下呈定位懸停狀態(tài)；祠力M喿作裝置上的 姿態(tài)傳感器4隨時將電動直升機(jī)空間姿態(tài)的變化數(shù)據(jù)送至載運(yùn)車組
之中的信息處理車10,經(jīng)該車配備的信息處理設(shè)備處理后，發(fā)出信
號指令使伺服操作裝置產(chǎn)生相應(yīng)動作，操縱電動直升機(jī)保持、恢復(fù) 在原定位置。系統(tǒng)各耗電單元所需電力由能源裝置提供，機(jī)栽任務(wù) 執(zhí)行模塊通過系留索上的數(shù)據(jù)線接受地面指令進(jìn)行工作。
下面針對各部件及其優(yōu)選配置進(jìn)行詳細(xì)描述。
一、電動直升才幾，其優(yōu)選實(shí)施例如圖l所示，機(jī)體l剖面近乎
于有圓角的中空1/4圓形，兼?zhèn)錃饬髡骱篮驮O(shè)備載搶兩用；枳j 體外壁開有若干光學(xué)設(shè)備出射窗口 ，各窗口覆蓋透明有機(jī)玻璃起密 封和保形之效，機(jī)體內(nèi)部有安裝搭載任務(wù)模塊的支座3。
機(jī)體中心處為安裝高頻電機(jī)的動力艙4，一組流線型片狀撐桿5 將動力艙固定在機(jī)體上，動力艙內(nèi)安裝有一臺同軸雙向輸出動力的 高頻電才凡6，以及用于將輸出動力變向的逆向傳動器7。
電機(jī)兩端輸出軸8、 9通過帶整流罩10、 11的聯(lián)接器12、 13 與一對漿葉14、 15相連，工作中雙漿反向轉(zhuǎn)動以消除扭矩。
機(jī)體下方安裝一組起降撬16、 17、 18， 3個起降撬成1 2 0度 分布安裝。起降撬各裝有系留索聯(lián)接器19、 20、 21,其中起降撬上 加裝動力電纜接口 22和激光發(fā)射器安裝架23，起降撬上加裝數(shù)據(jù) 傳輸線接口 24。
電動直升機(jī)是搭載任務(wù)執(zhí)行才莫塊的空中平臺，其升空高度和載 荷量決定全系統(tǒng)的基本能力。
圖2示意性地示出了逆向傳動器(或叫做逆向傳動裝置)的 優(yōu)選實(shí)施例，如圖所示，電才幾l的一端輸出軸通過成單數(shù)的一組錐 形齒4侖2、 3、 4所組成的逆向傳動器、第二聯(lián)接器與一組槳葉S相
連，電才幾l的另一端則可以通過第二聯(lián)4妻器直接與另一組槳葉相連， 從而在電機(jī)轉(zhuǎn)動時，這兩組槳葉的轉(zhuǎn)動方向相反。容易想到，可以 4吏用兩個電才幾，每一電沖幾帶動一組槳葉而實(shí)3E見兩組槳葉相反轉(zhuǎn)動的 效果。
二、 系留索，其主要功能是將電動直升機(jī)定位在空間設(shè)定點(diǎn)上， 同時還兼有數(shù)據(jù)傳輸線、動力電纜的附著體和操作控制線的作用。
其優(yōu)選實(shí)施例如圖5所示，它以國產(chǎn)線制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈的信號 纜為基礎(chǔ)改進(jìn)設(shè)計(jì)。分別為拉力索2、拉力索與數(shù)據(jù)傳輸線絞合為 一股的信號拉力索1,拉力索與動力電纜絞合為一股的輸電拉力索 3。
拉力索2—端通過系留索聯(lián)接器11與電動直升機(jī)4固定，另 一端繞接在第一伺服操作裝置5的步進(jìn)電機(jī)絞盤6上。
信號拉力索l一端通過系留索聯(lián)接器9與電動直升機(jī)4固定， 數(shù)據(jù)傳輸線接入數(shù)據(jù)傳輸線接口 7，另一端繞接在另一伺服操作裝 置的步進(jìn)電機(jī)絞盤(未示出)上。
輸電4立力索一端通過系留索聯(lián)^妄器10與電動直升才幾固定，動 力電纜接入動力電纜接口 ，另一端繞接在又一伺服操作裝置的步進(jìn) 電機(jī)絞盤(未示出)上。
三、 伺服操作裝置，其包括三部由伺服電才幾控制系留索^^文的 絞盤。三部絞盤的功能、構(gòu)造和部<?！肚页煽梢酝耆?目同。圖3示出 了以步進(jìn)電機(jī)為伺服電機(jī)的伺服操作裝置，其中，絞盤轉(zhuǎn)輪l的轉(zhuǎn) 軸2安裝在絞盤支架3的軸承座4、 5，轉(zhuǎn)軸一端為信號感知端，裝 有系留索拉力傳感器6，通過數(shù)據(jù)線將拉力索的拉力變化數(shù)據(jù)實(shí)時 傳至信息處理設(shè)備；轉(zhuǎn)軸的另一端為動力輸入端，經(jīng)傳動齒輪箱7
接受步進(jìn)電機(jī)的動力；傳動齒輪箱、步進(jìn)電4幾和系留索拉力傳感器 均固定在絞盤支架上；步進(jìn)電機(jī)絞盤優(yōu)選地裝于能源車的后保險杠 上。
當(dāng)電動直升機(jī)受外力影響位置產(chǎn)生漂移時，拉力索、信號拉力 索和輸電拉力索上承受的拉力將產(chǎn)生變化，其變化數(shù)值被各自接地 端的傳感器感測并傳至信息處理i殳備后，經(jīng)計(jì)算處理自動生成控制 指令使伺服操作裝置的3個步進(jìn)電機(jī)絞盤以不同的變化量收放系留 索，依據(jù)"三點(diǎn)確定物體空間位置"的原理將電動直升機(jī)重新"拉" 回原點(diǎn)。
四、姿態(tài)傳感器，再參照圖3,姿態(tài)傳感器包括三個系留索拉 力傳感器6。系留索拉力傳感器6通過對應(yīng)的絞盤軸制動器10 (或 者稱為絞盤制動器)和/或?qū)?yīng)的聯(lián)接/離合器裝設(shè)在步進(jìn)電機(jī)絞盤 的轉(zhuǎn)軸信號感知端處。聯(lián)接/離合器的功能一是將姿態(tài)傳感器固定
在絞盤支架上，二是起到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絞盤轉(zhuǎn)輪大變量轉(zhuǎn)動時，將 傳感器扭力感知觸點(diǎn)與絞盤轉(zhuǎn)軸分離的保護(hù)作用。絞盤軸制動器的 功能，是當(dāng)系留索放出至預(yù)定長度時，對絞盤實(shí)施制動，其制動力 的大小與電動直升機(jī)經(jīng)系留索傳遞到絞盤軸上的拉力大小保持平 衡，處于一種"虛剎"狀態(tài)；在外力影響下電動直升機(jī)的位置漂移 將打-皮力的平4軒，從而祐:拉力傳感器感測。
下面結(jié)合圖4對系留索拉力傳感器的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說 明。在本優(yōu)選實(shí)施例中，拉力傳感器是與絞盤制動器聯(lián)為一體的， 圓盤1用鍵和定位螺4固定在磁鐵軸2上，圓盤裝有線圏3,電流 乂人電刷5經(jīng)導(dǎo)電環(huán)6進(jìn)入線圈。
盤形銜鐵7通過鍵沿軸向裝在絞盤軸11上，不工作時在頂簧 10的推力作用下和圓盤1離開一個距離，當(dāng)線圈3通上電流后產(chǎn)生 磁場，盤形銜鐵7受磁力吸引^j^擦盤8與圓盤l靠緊，由于磁鐵 軸2固定不動，于是圓盤與盤形銜鐵產(chǎn)生摩擦并使絞盤軸產(chǎn)生制動 力，這一制動力的大小與電動直升機(jī)A通過系留索B傳遞到絞盤軸 上的大小平llf,處于一種"虛剎"狀態(tài)。
改變線圈的激/磁電流，可以調(diào)節(jié)所傳遞扭力大?。环粗?dāng)絞盤 軸所受力打石皮平衡時，必然〗吏線圏的激》茲電流產(chǎn)生相應(yīng)變化，該變 化值經(jīng)微電量轉(zhuǎn)換后，即為拉力傳感器感知的電動直升機(jī)漂移量。
五、 位置校驗(yàn)裝置，其分為地理位置校驗(yàn)裝置和系統(tǒng)位置校驗(yàn) 裝置。
地理位置4交-瞼裝置主要是一部GPS/北斗雙一莫式衛(wèi)星定位導(dǎo)航 儀，與其它信息處理i殳備同處配置。
系統(tǒng)位置校-驗(yàn)裝置為一臺激光準(zhǔn)直儀(如圖5所示)，激光發(fā) 射器71裝于電動直升機(jī)的起P爭撬激光發(fā)射器安裝架內(nèi)，其上的工 作電源接口與起降撬上動力電纜接口分出的導(dǎo)線相連。激光接收器 73置于電動直升才幾正下方地面，對正激光發(fā)射器的光束軸線，通過 工作電源接口以導(dǎo)線聯(lián)接能源裝置，通過數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)導(dǎo)線將電 動直升機(jī)的位置數(shù)據(jù)傳送給信息處理設(shè)備。
位置校驗(yàn)裝置負(fù)責(zé)實(shí)時比對電動直升機(jī)當(dāng)前位置與預(yù)定點(diǎn)的 偏差量，作為校驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋給信息處理設(shè)備，供作計(jì)算機(jī)控制指令 進(jìn)行調(diào)整、修正的重要參數(shù)。
六、 能源裝置由汽油發(fā)電機(jī)、配電器、監(jiān)控儀表電纜收放裝置 組成，其中汽油發(fā)電機(jī)亦可用載運(yùn)車組中的能源車發(fā)動才幾替代。
能源裝置安裝在能源車內(nèi)，為全系統(tǒng)各用耗單元提供適用電力。
七、 信息處理設(shè)備分為硬、軟件兩部分。
硬件設(shè)備包括雙CPU、大內(nèi)存的筆記本計(jì)算4幾、大容量石茲盤列
陣、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)路由器、斷電保護(hù)器和彩色激光打印機(jī)等，以上設(shè) 備機(jī)動時收攏于信息處理車運(yùn)載的高強(qiáng)度聚合材料包裝箱內(nèi)，工作 時在同一車內(nèi)展開。
除計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作平臺和數(shù)據(jù)庫l欠件外，自4亍開發(fā)的l欠件主要
區(qū)分為下列5組，其中，(l)通用軟件圖形、圖^f象信息處理軟件， 地理信息處理軟件。(2)電動直升機(jī)操控軟件電動直升機(jī)姿態(tài)信 息采集處理軟件，伺服操作裝置控制軟件。(3)系統(tǒng)能源分配與輸 送控制軟件。4)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)軟件系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)控軟件； 系統(tǒng)安全和保密軟件。5)對應(yīng)任務(wù)執(zhí)行模塊的專用軟件偵察、 監(jiān)視信息處理軟件；遙感、遙測信息處理軟件；目標(biāo)識別信息處理 庫欠件；通信、轉(zhuǎn)信信號處理軟件；用戶定位信息處理4欠件。
八、 通信設(shè)備H主要用于與派出才幾構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊以及信息傳 豐lT，通常由派出才幾構(gòu)配給，此不贅述。
九、 任務(wù)執(zhí)行模塊的具體設(shè)計(jì)可以根據(jù)需要確定，此處僅對其 體積、重量和基本功能的要求簡述如下
各模塊在設(shè)計(jì)上分解為升空和置地兩個子才莫塊，其中升空子才莫 塊的體積控制在0.3—0.4 x 0.3—0.4 x 0.2—0.25m之內(nèi)，重量不超過 15—20Kg。
偵察、監(jiān)視模塊功能包括目標(biāo)搜索、發(fā)現(xiàn)、跟蹤、定位和鎖 定等，光學(xué)可視距離不小于30—50Km。
遙感、遙測模塊功能包括紅外熱成像遙感、聲波遙感、無線 電波遙感等，并能進(jìn)行目標(biāo)形體及地域、地,史的幅員等數(shù)據(jù)測量， 感測3巨離不小于60 —80Km。
目標(biāo)識別才莫塊具有對目標(biāo)的高解析度分辨率和紋理色彩還原 率，能以影像、圖像兩種模式將目標(biāo)信息傳至地面進(jìn)行識別處理， 對lm x lm幅員的目標(biāo)準(zhǔn)確識另ij距離不小于30Km。
通信、轉(zhuǎn)信模塊功能視用戶具體要求而定。
區(qū)域定位模塊依據(jù)無線電測向原理，采用"極坐標(biāo)"或"后 方交匯"的方法，為置于1—2個本系統(tǒng)作用范圍內(nèi)的用戶提供區(qū) 域二維定位信息。
十、載運(yùn)車組，車型4見情選定，需有凈交大的車內(nèi)空間和高才幾動 越野性。本設(shè)計(jì)中擬以國產(chǎn)北京"勇士"牌高^L動越野車為第一優(yōu) 選，按任務(wù)區(qū)分為信息處理車、設(shè)備載運(yùn)車和能源車。三項(xiàng)任務(wù)亦 可優(yōu)化配置于兩輛車上，此時需另行設(shè)計(jì) 一 套伺服操作裝置地面固 定裝置。
當(dāng)系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)按兩套一組，間隔50—80Km配 置、升空高度i殳定為300—500m時，可獲得最佳工作效果。此時系 統(tǒng)有,丈覆蓋地幅可達(dá)1.5萬平方千米左右，在》匕范圍內(nèi)系統(tǒng)除可完 成偵察、監(jiān)視、通信轉(zhuǎn)信等任務(wù)外，還能實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可以只包括以上所述特^正的一部 分，從而實(shí)現(xiàn)J尤選實(shí)施例的部分目的或功能。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對于本領(lǐng)域的^支術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改、變化和
省略。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、 改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
附圖標(biāo)記說明
圖1中
l.機(jī)體2.光學(xué)i殳備出射窗口3.任務(wù)模塊支座
4.高頻電機(jī)動力搶5.流線型片狀撐桿6.高步貞電^L
7.逆向傳動器8.輸出軸9.豐lr出庫由
IO.整流罩ll.整流罩12.聯(lián)接器
13.聯(lián)接器14.漿葉15.漿葉
16.起降蔬17.起降撬18.起降橇
19.系留索聯(lián)4妄器20.系留索聯(lián)接器21.系留索聯(lián)接器
22.動力電纜接口23.激光發(fā)射器安裝架24.凄丈才居傳豐lr線4妄口
圖2中
l.電機(jī)2.錐形齒輪3.錐形齒輪
4.錐形齒輪5.槳葉
圖3中
1.絞盤轉(zhuǎn)輪2.轉(zhuǎn)軸3,絞盤支架
4.軸承座5.軸承座6.留索拉力傳感器
7.傳動齒輪箱8.步進(jìn)電枳j9.聯(lián)接/離合器
10.絞盤軸制動器
圖4中
1.圓盤2.磁鐵軸3.線圏
4.定位螺釘5.電刷6.導(dǎo)電環(huán)
7.盤形銜鐵8.摩擦盤9.固定螺4丁
10.頂簧11.絞盤軸12.軸承/座
13. 磁力線
圖5中
1、信號拉力索2、 拉力索
3、 3渝電拉力索 5、伺服操作裝置 7、數(shù)據(jù)傳輸線接口
9、 系留索聯(lián)接器 11、系留索聯(lián)接器
圖6中 1.電動直升枳^
4. 姿態(tài)傳感器
7.信息處理設(shè)備
10. ^f言息處J里車 圖7中
71.激光發(fā)射器
2,系留索 5.位置校驗(yàn)裝置 8.通信設(shè)備 11.能源車
4、電動直升才幾 6、步進(jìn)電才幾絞盤 8、動力電纜4妄口 10、留索聯(lián)4矣器
3.伺服操作裝置 6.能源裝置 9.任務(wù)執(zhí)行模塊 12.設(shè)備載運(yùn)車
73.激光4妄收器
權(quán)利要求
1. 一種系留式電動無人直升機(jī)，其特征在于，至少包括機(jī)體，中部形成氣流整流涵道，且所述氣流整流涵道中設(shè)有支架；電機(jī)，設(shè)在所述支架上，所述電機(jī)的一端輸出軸通過第一聯(lián)接器與第一組槳葉相連；其中，所述電機(jī)通過電纜連接至地面的電力供給裝置。
2. 4艮據(jù)權(quán)利要求1所述的系留式電動無人直升才幾，其特征在于， 所述機(jī)體包括呈環(huán)形的主體部分和位于所述主體部分底部的 若干起降橇，所述主體部分的中部形成整流涵道，所述主體部 分的內(nèi)部形成搭載l壬務(wù)才莫塊的腔室。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留式電動無人直升機(jī)，其特征在 于，所述支架包括動力艙和將所述動力倉固定在4幾體上的一組 流線型片狀撐桿，所迷電機(jī)固定在所述動力倉中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留式電動無人直升機(jī)，其特征在 于，所述主體部分的剖面為具有圓角的直角梯形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留式電動無人直升機(jī)，其特征在 于，所述電機(jī)的另一端輸出軸還通過逆向傳動器、第二聯(lián)接器 與第二組槳葉相連，從而其轉(zhuǎn)動方向與所述第一組槳葉的轉(zhuǎn)動 方向相反。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留式電動無人直升機(jī)，其特征在 于，所述第一組槳葉和所述第二組槳葉都置于所述氣流整流涵 道內(nèi)。
7. —種系留式電動無人直升沖幾系統(tǒng)，其特征在于，至少包括機(jī)體，其中機(jī)體包括主體部分，所述主體部分的中部形成氣流整 流涵道，且其剖面為近乎于有圓角的中空1/4圓形，機(jī)體中心處為安裝電機(jī)的動力艙,一組片狀撐桿將動 力艙固定在機(jī)體上，在機(jī)體的底部設(shè)有 一組起降橇； 升力裝置，包括-.高頻電才幾，固定在所述動力倉中，所述高頻電機(jī)的一 端輸出軸通過帶整流罩的聯(lián)"^妄器與第一組槳葉相連，其另 一端輸出軸通過逆向聯(lián)接器、帶整流罩的聯(lián)接器與第二組 槳葉相連；以及一組系留索，分別與所述才幾體連4妾，其中，至少一根系留索中包括動力電纜，所述高頻電機(jī) 通過所述動力電纜獲得電力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于，所述一組系留索至少包括拉力索， 一端通過系留索聯(lián)接器與所述機(jī)體連接，另一 端繞接在第 一伺服纟喿作裝置的步進(jìn)電機(jī)絞盤上；信號拉力索，至少由拉力索和數(shù)據(jù)傳輸線構(gòu)成， 一端通 過系留索聯(lián)接器與所述機(jī)體連接，另 一端繞接在第二伺服操作 裝置的步進(jìn)電才幾絞盤上； 輸電拉力索，至少由拉力索和所述動力電纜構(gòu)成，所述 輸電拉力索通過系留索連接器與所述機(jī)體連接，另一端繞接在 第三伺服操作裝置的步進(jìn)電才幾絞盤上。
9. 4艮據(jù)4又利要求8所述的系留式電動無人直升才幾系統(tǒng)，其特4正在 于，還包括運(yùn)載車組，所述運(yùn)栽車組至少包括信息處理車和能 源車，所述信息處理車的信息處理設(shè)備通過所述信號拉力索的 數(shù)據(jù)傳輸線與所述機(jī)體承載的信號采集設(shè)備連接，所述能源車 通過所述輸電拉力索的動力電纜與所述升力裝置的高頻電機(jī) 連接。
10. —種系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其特征在于才幾體，形成氣流整流涵道，且所述氣流整流涵道中i殳有支架；電機(jī)，i殳在所述支架上，所述電才幾的一端輸出軸與一組 槳葉相連；一組伺服操作裝置，各所述伺服操作裝置包括由伺服電 機(jī)控制的絞盤；一組姿態(tài)傳感器，各所述姿態(tài)傳感器包括_沒在所述絞盤 的轉(zhuǎn)軸一端的系留索拉力傳感器；以及一組系留索，各所述系留索的一端與所述機(jī)體連接，另 一端繞在相應(yīng)的所述絞盤上，其中，所述電機(jī)通過輸電電纜連接至地面的電力供^合裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，還包括絞盤制動器，所述絞盤制動器在系留索放出至預(yù)定長度時對絞盤實(shí)施制動。
12. —種系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)體，所述才幾體上分布有一組氣流整流涵道，且每個所述氣流整流涵道中設(shè)有支架；一組電機(jī)，分別設(shè)在所述支架中，所述電4幾的專#出軸通過一聯(lián)接器與一組槳葉相連，所述槳葉位于所迷氣流整流涵道內(nèi)；以及至少一系留索， 一端連連接于機(jī)體，另一端系于地面裝置，其中，所述電機(jī)通過系留索中的電纜連接至地面的電力供給裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系留式電動無人直升機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所迷地面設(shè)備為伺服操作裝置，所述伺服操作裝置包括由祠服電機(jī)控制的絞盤，所述系留索繞接在所述絞盤上。
14. 一種系留式電動無人直升機(jī)，包括機(jī)體和所述機(jī)體的升力裝置，其特征在于，所述升力裝置包括電機(jī)和由所述電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)的漿葉，所述電機(jī)通過電動直升機(jī)的系留索中的動力電纜獲得電力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種系留式電動無人直升機(jī)及其系統(tǒng)，可以長時間滯留于空中，用于偵測等任務(wù)，其包括機(jī)體，形成氣流整流涵道，且所述氣流整流涵道中設(shè)有支架；電機(jī)，設(shè)在所述支架上，所述電機(jī)的一端輸出軸通過第一聯(lián)接器與一組槳葉相連；一組伺服操作裝置，分別包括由伺服電機(jī)控制的絞盤；以及至少一系留索，各所述系留索的一端通過對應(yīng)的系留索聯(lián)接器與所述機(jī)體連接，另一端繞在相應(yīng)的所述絞盤上，其中，所述電機(jī)通過至少一系留索中的輸電電纜連接至地面的電力供給裝置。本發(fā)明的系留無人機(jī)還具有可在10-500米高度范圍內(nèi)精確定高定位；機(jī)動性好，設(shè)備展開迅速、簡便；勤務(wù)性好，便于使用和保養(yǎng)維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號A63H30/00GK101385903SQ20071012181
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者趙奠軍 申請人:北京德廬影像技術(shù)有限責(zé)任公司