[发明专利]一种分体式飞行器对接机构

说明书

本发明提出一种分体式飞行器对接机构，包括上对接机构和下对接机构，上对接机构包括固连于飞行模块的第一被导引模块和固连于乘客舱上部的第一导引模块；下对接机构包括固连于地面模块的第二被导引模块和固连于乘客舱下部的第二导引模块；第一被导引模块和所述第二被导引模块上均具有导引型面；第一导引模块和所述第二导引模块上均具有对应导引槽；通过采用椭球对接结构，并针对位置纠偏与角度纠偏需求，对椭球对接结构进行约束设计，实现在对接过程中，辅助引导模块之间的对接，实现模块之间的精确定位并最终进行锁止，完成对接。

技术领域

本发明涉及分体式城市飞行器领域，尤其涉及一种分体式飞行器对接机构。

背景技术

城市飞行器是城市空中交通建设中的重要一环，分体式城市飞行器可联合地面模块，同时兼顾空中交通与地面交通，极大的提升了出行效率，应用前景广阔。分体式城市飞行器关键技术之一为各模块间的对接方案设计。作为各模块间的连接装置，对接机构不仅需要连接各个模块，还需具备导引定位能力和传载能力。此外，由于存在飞行的需求，对接机构还需要在保证上述功能的情况下尽可能减少自身的重量。

目前国内外对对接机构的研究可分为对小型模块的对接和大型模块的对接。

小型模块的对接包括飞行器对轻型载荷的投放，局部零件之间的连接。该类方式具有连接方式复杂，承载能力小，且无需多次对接的特点。

大型模块的对接包括卫星直接的对接和大型零件直接的连接。该类方式具有承载能力强，对接次数少，对接过程长的特点。

而分体式飞行器作为一种正在研究的城市飞行器，其对接机构连接分体式飞行器的各个模块，需要能够进行实时对接定位，因此具有承载能力强、对接过程短和使用频率高的特点。目前现有对接机构的研究均不能同时兼顾这些特点，尚无成熟可靠的对接方案符合分体式飞行器的使用需求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种分体式飞行器对接机构，针对分体式飞行器对接需求，采用椭球对接结构，并针对位置纠偏与角度纠偏需求，对椭球对接结构进行约束设计，实现在对接过程中，辅助引导模块之间的对接，实现模块之间的精确定位并最终进行锁止，完成对接。

本发明的技术方案为：

所述一种分体式飞行器对接机构，包括上对接机构和下对接机构；

所述上对接机构包括固连于飞行模块的第一被导引模块和固连于乘客舱上部的第一导引模块；

所述下对接机构包括固连于地面模块的第二被导引模块和固连于乘客舱下部的第二导引模块；

所述第一被导引模块和所述第二被导引模块上均具有导引型面；所述第一导引模块和所述第二导引模块上均具有导引槽；第一导引模块的导引槽与第一被导引模块的第一导引型面配合，第二导引模块的导引槽与第二被导引模块的第二导引型面配合；

所述第一被导引模块的第一导引型面采用半椭球型面，以其与飞行模块接触面的中心为原点，以机头指向机尾方向为x轴，以正上方为z轴，建立右手笛卡尔坐标系，第一导引型面控制方程为：

系数a₁、b₁、c₁满足：

其中m为飞行模块的定位控制精度，n为飞行模块的姿态控制精度，H₁为飞行模块重心到第一导引型面底点的距离，

所述第一导引模块的导引槽以槽心为原点，建立右手笛卡尔坐标系，导引槽的曲线控制方程为：