[发明专利]可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统

说明书

本发明提供了一种可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统。其中，涵道飞行器包括：第一涵道飞行器、第二涵道飞行器和重构控制器。第一涵道飞行器设置有第一连接机构，第二涵道飞行器设置有第二连接机构；重构控制器用于在第一涵道飞行器和第二涵道飞行器处于飞行状态时控制第一连接机构和第二连接机构相对接或分离。本发明使两架独立的涵道飞行器具有在空中飞行工况下重构为一体模式进行协同作业的能力。此外，重构控制器也可以实时控制处于飞行状态的已对接的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器分离成两架独立的涵道飞行器。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体而言，涉及一种可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统。

背景技术

在高度复杂的城市环境、山区环境下，无人飞行器作为侦测设备和作业设备的机载平台，往往强调的是低空、低速稳定飞行的性能。相较于传统的开放式旋翼飞行器，涵道式飞行器可以垂直起降和悬停，且起飞空间与安全飞行空间需求小，特别适用于城市楼群、灾后废墟、狭窄小巷等各类复杂环境中的飞行作业；涵道的增升效应在低空、低速飞行时效果显著，使得涵道式飞行器在相同桨盘直径与相同升力下所需功率更小，具有长时间悬停监控目标和定点作业的能力；由于涵道的环扩作用，涵道式飞行器飞行安全边际显著减小，可以抵近建筑物甚至贴壁飞行，适用于完成环境交互式作业任务；此外，涵道式飞行器具有更低的噪音，从而具有更好的隐蔽性。

目前已有的可垂直起降无人机平台包括直升机式、多旋翼式、涵道式等，无论采用哪种结构形式，其结构均为单体式。为了满足复杂环境下的机动性，无人机平台往往需要具备较小的结构尺寸，然而这必然带来系统载荷能力的大幅降低，限制其实用性；为了具备更强的作业能力，无人机平台又必须具备更大的结构尺寸，导致其无法在复杂环境下使用。另一方面，单体式飞行器的载荷布置受整机重心约束限制性强，无法满足某些特殊环境下的作业要求。目前，一种较为常规的多体式飞行器拼接思路是地面拼接式，即在地面组合成环形或矩形的飞行平台后，再升空完成作业任务，这种方法的弊端在于必须在地面完成对接与分离，一方面，地面操作效率低下，且必须人为参与；另一方面，对接后的飞行器在空中不再具备良好的通过性。

发明内容

本发明提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统，克服了传统飞行器领域机动性与载荷能力的矛盾，旨在解决目前的可组合式飞行器必须返回地面对接分离而带来的作业效率低下以及适用环境有限的问题。

一个方面，本发明提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器，该涵道飞行器包括：第一涵道飞行器、第二涵道飞行器和重构控制器；其中，所述第一涵道飞行器设置有第一连接机构，所述第二涵道飞行器设置有第二连接机构，所述第二连接机构用于与所述第一连接机构相连接；重构控制器，用于在所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器处于飞行状态时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。

进一步地，上述涵道飞行器还包括：第一检测机构，设置于所述第一涵道飞行器，用于检测所述第一涵道飞行器的第一预设参数；第二检测机构，设置于所述第二涵道飞行器，用于检测所述第二涵道飞行器的第二预设参数；所述重构控制器与所述第一检测机构和所述第二检测机构相连接，用于接收所述第一预设参数和所述第二预设参数，并在所述第一预设参数和所述第二预设参数满足预设条件时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。

进一步地，上述涵道飞行器中，所述第一连接机构内设置有第一通信连接体；所述第二连接机构内设置有第二通信连接体；所述第一通信连接体和所述第二通信连接体在所述第一连接机构和所述第二连接相连接时导通，以使所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器实现能源共享和信号数据的传输。

进一步地，上述涵道飞行器，所述第一连接机构为连接轴，所述第二连接机构为连接孔，所述连接轴与所述连接孔相插接并通过锁死机构锁死；或者，所述第一连接机构为连接孔，所述第二连接机构为连接轴，所述连接轴与所述连接孔相插接并通过锁死机构锁死。