[发明专利]一种无人飞行器伞降回收时的着陆缓冲装置

说明书

技术领域

本发明涉及无人飞行器，尤其涉及一种无人飞行器伞降回收时的着陆缓冲装置。

背景技术

伞降结合气囊缓冲是常见的一种无人飞行器回收方式。气囊的作用是在飞行器触地时提供缓冲，降低碰撞地面的速度，减少触地瞬间的冲击，实现对飞行器的保护。气囊实现缓冲的原理是当伞降飞行器接近地面时，处于飞行器与地面之间的气囊受到压迫而发生变形，在飞行器压迫气囊的同时，气囊对于飞行器的反作用力，使得飞行器获得与下降速度方向相反的加速度，从而使下降速度变小，这个过程基本符合虎克定理，飞行器下降运动的动能转变为气囊内部气体的压缩势能。但当飞行器下降运动的速度由于缓冲作用减小到为零时，气囊将会出现反弹，对飞行器产生向上的作用力，将内部气体的势能转变为飞行器的动能，使飞行器向上跃起，跃起的飞行器达到最高点后，在重力的作用下再次砸向地面，此时，如果飞行器姿态改变，未能以气囊直接撞击地面，将会出现严重的损伤。一般采用的措施是在气囊上设置排放气体的爆破口，当飞行器经过缓冲，下降速度减小到零之前，利用被压缩后升高的气体压力，使气囊的爆破口破裂，将气囊内部的气体压缩势能以排放气体的形式进行释放，以避免气囊反弹。虽然采用了这种措施后避免了反弹现象的出现，但破裂以后的气囊的缓冲作用会迅速消失，此时飞行器仍有一定的下降速度，加上离地面尚还有一定的高度，由于重力的作用下降速度会继续增大，这样在与地面接触时仍有可能对飞行器产生一定的损伤，这就是一般气囊不能完全实现理想缓冲的原因。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种无人飞行器伞降回收时的着陆缓冲装置，通过改变气囊结构的方式，进一步提高气囊缓冲的效率。本发明是无人机专项技术研究基金资助的项目NZ2012018《新结构缓冲气囊的研究》。

本发明采用以下技术方案：一种无人飞行器伞降回收时的着陆缓冲装置，包括安装固定在无人飞行器下方的气囊，气囊设有充气口，充气口与飞行器上设置的遥控充气设备连接，其特征在于：在每个主气囊旁增设一个副气囊，副气囊与主气囊连通，连通口处由易爆膜密封，主气囊触地前充满气体，主气囊触地时内部气压增大，通过破裂的连通口向副气囊充气，形成一个组合气囊体，主气囊和副气囊中，至少在其中一个气囊上设置排气口，排气口处亦由易爆膜密封，组合气囊体内压力进一步增大时，排气口破裂，向环境排放气体；

如果连通口与排气口的易爆膜采用同样形式和材料，则排气口的直径应小于连通口，以保证连通口先于排气口破裂。

所说副气囊的容积小于主气囊。

本发明的优点及显著效果：本发明在现有单个气囊缓冲装置的基础上，增加了一个副气囊，能够有效提高气囊缓冲装置的缓冲能力。当飞行器进入伞降过程并达到稳降状态后，受地面遥控的充气设备将主气囊充满气体，此时副气囊成折叠状态。触地时主气囊受到挤压并产生缓冲作用，内部气体因压缩而压力增大，增大的压力到设定值时将主气囊和副气囊之间的连通爆破口薄膜吹破，主气囊的部分气体通过破裂的连通口流到副气囊，使两个气囊连通合并成一个容积更大的气囊体，副气囊充满后也受到机体和地面挤压并产生缓冲作用，内部气体压力增大，并将副气囊排气爆破口吹破，所有内部气体将排放到周围环境中。飞行器在压缩气囊时受到反作用力而得以缓冲，经过缓冲后下降速度已经很小的飞行器接触地面可安全着陆。在不增加气体供给的情况下，用增加一个副气囊的方式，让主气囊的排放气体来充填副气囊，由此来提升缓冲效果。

附图说明

图1为本发明气囊缓冲装置的总体外形示意图；

图2为本发明主气囊的外形示意图；

图3为本发明副气囊的外形示意图；

图4为本发明连通爆破口和排放爆破口的分解示意图；

图5为本发明主气囊充气示意图；

图6为本发明飞行器触地后副气囊充气示意图；

图7为本发明副气囊排放爆破口破裂过程示意图。

具体实施方式