[发明专利]一种多自由度节能无人机发射系统

说明书

本发明涉及一种多自由度节能无人机发射系统，包括无人机、发射装置和地面站，由地面站规划路线、发射装置将无人机进行发射、调节无人机飞行姿势、进行高空作用、依赖剩余能量返航实现。采用上述方案，本发明提供一种高效的多自由度节能无人机发射系统。

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种多自由度节能无人机发射系统。

背景技术

无人机，顾名思义是无人驾驶的飞机。生活所说的无人机一般指民用无人机。无人机应用于在航拍、应急物资运输、森林火灾扑灭等作业过程中，无人机通常因为森林植被、河流湖泊阻挡等多方面因素的限制无法直接从目标位置附近直接起飞，需从另一地点起飞。然而，从起飞位置到目标位置可能需跨越山川河流，在此过程中产生的能量消耗，直接缩短了后续作业的时间。

近年来，国际上比较常见的无人机发射方式有火箭助推、液压弹射、蒸汽弹射、电磁弹射等。火箭助推方式主要以光、声、热等形式向外界散发大量能量，能够使无人机在短时间内迅速加速飞行，但消耗大量燃料，效率低下，存在较大的安全隐患。液压弹射方式具有隐蔽性好、经济性好、适应性好等优点，可安装于载车上，便于机动作战和运输转移，但设备体积和重量庞大，且油性液压造成的泄漏还容易着火，维护繁杂危险。蒸汽弹射可以在瞬间爆发巨大推力，但设备体积也十分庞大，管路复杂，维护复杂；工作时需消耗大量蒸汽，连续弹射会因为蒸汽压力过低而无法继续工作，能量使用效率低；弹射力量调节范围小，推力无法精准控制。相比较而言，电磁弹射具有体积小、重量轻等优点，可通过改变输出电流来调节弹射能量的大小，从而满足不同质量的无人机的起飞要求, 但能量使用效率较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效的多自由度节能无人机发射系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括无人机、发射装置和地面站，

步骤一，在空域申请批准后，地面站根据目的地和起飞位置对无人机进行航线规划和任务规划，发送指令给无人机的飞控系统；

步骤二，无人机通过发射装置获得较大初始动能后起飞，按照预设航线在空中飞行，无人机的固定机翼与飞行方向保持水平，以最小空气阻力高速前行，无人机的旋翼在与飞行方向垂直的平面内转动，产生的拉力辅助牵引飞机向前飞行；

步骤三，在到达指定位置后，无人机的飞控系统按照预设好的程序，启动减速装置，无人机的固定机翼转过一定角度，与飞行方向垂直，增大空气阻力，无人机的旋翼在水平方向转动，提供升力；

步骤四，无人机减速至目的地后，无人机的旋翼保持水平方向内的转动，使无人机能在空中悬停，任务载荷开始工作；

步骤五，任务载荷完成任务后，无人机依靠剩余能量返航，

所述的发射装置包括发射座、发射轨道、水平调向机构、高度调节机构及电机动力机构，所述的发射座滑移于发射轨道并用于放置无人机的脚架，所述的发射轨道一端作为放置无人机的起始端，另一端作为无人机离开发射轨道的发射端，所述的水平调向机构调节发射端相对起始端的周向位置，所述的高度调节机构调节发射端与起始端的高度差，所述的电机动力机构驱动发射座沿发射轨道移动形成供无人机离开发射轨道的动能。

通过采用上述技术方案，无人机在飞行的初始即可获得较大的动能，依赖该动能使无人机克服一些较为耗能的飞行动作，例如爬坡、穿过大气流等，所节省的能量能够有效延长作业时长或飞行距离，为了进一步优化节能效果，一方面，保证初始动能足够满足无人机飞行过程所需的初速度的前提下，选择体积小、能耗低的电机作为驱动源，相较其他能源，具有体积小、能耗低等优点，另一方面，发射装置具有调节发射高度及发射朝向的功能，可预先通过地面站结合风力、地形等实际情况，计算获得较优的节能路线，准确调节至该发射姿势后进行发射。