[发明专利]一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法

权利要求书

1.一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法，其特征在于，包括所述的设计方法按照以下步骤：

步骤一：A、降落航线进入阶段，无人机由作业状态飞向舰船，此阶段无人机以固定翼方式飞行，并将航向调整至与舰船行驶方向一致；

步骤二：B、盘旋跟随阶段，无人机进入盘旋跟随调整阶段，此阶段无人机以固定翼方式飞行，无人机盘旋圆心与舰船行驶轨迹平行，在盘旋跟随阶段中，不断调整无人机的飞行速度及高度直至满足模式切换条件；

步骤三：C、模式切换阶段，无人机进入模式切换阶段，无人机以固定翼方式飞行至与降落点纵向距离80m处从步骤一中的固定翼模式切换至旋翼模式，并飞至与舰船降落点左边纵向位置一致处；

步骤四：D、进场阶段，无人机进场阶段，以旋翼模式飞行，保持与舰船行驶速度一致的同时不断向右飞行，直至飞至甲板降落点的正上方；

步骤五：E、降落阶段，无人机进入降落阶段，此阶段无人机以旋翼模式飞行，此阶段无人机会根据降落点的运动速度、舰船的姿态进行不断调整，并逐渐下降，直至降落至舰船降落点。

2.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法，其特征在于，所述步骤一中当无人机成功进入降落航线进入阶段A并完成调整飞行航向与舰船行驶速度V₀方向一致。

3.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法，其特征在于，步骤二中盘旋跟随阶段，无人机将以固定翼进行盘旋飞行，无人机盘旋飞行的各个盘旋点连线与舰船行驶轨迹平行，且盘旋点随着舰船的向前行驶不断向前移动，无人机在盘旋过程中不断降高致离降落点50m高度，速度降低至无人机的最小机动速度，以保证无人机在准备进行模式切换时的初始速度尽可能小的前提下满足无人机固定翼下的机动性。

4.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法，其特征在于，所述步骤三中模式切换阶段，在此阶段无人机在固定翼模式下以最小机动速度飞行至与降落点纵向距离80m处，然后进行固定翼模式转旋翼模式的切换，转换完成后以旋翼模式不断下降，高至离降落点5m处，横向距离降落点5m处。

5.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法，其特征在于，所述步骤四中进场阶段，无人机在地面坐标系下的前向速度保持不变，即舰船行驶速度V₀，横向移动的初始速度为零，因此在横向移动过程中要先加速再减速，设t时刻的横向移动速度为V_c，t₁为横向移动的总时间，在t＝0.5t₁时达到最大值，然后开始减速，在到达飞行甲板正上方即时t＝t₁，V_c减为零，飞行器在地面坐标系下的合速度与前进速度V_c的夹角：

其中横向速度：

由于V₀不变而V_c先增大后减小，所以θ_ω先增大后减小；θ_ω同时也是飞行轨迹切线与舰船前进方向的夹角，所以这一阶段的飞行轨迹是一条S形的曲线；此阶段以旋翼模式在保持前进速度与舰船一致的情况下，横向右移，从舰船左舷进入舰船并停留在降落点正上方5m处。

6.根据权利要求1所述的一种舰载垂直起降无人机自动着舰航线设计方法，其特征在于，所述步骤五中此阶段无人机保持与舰船同向同速的同时不断调整无人机姿态保证与降落点的沉浮、纵摇、横摇运动同步，下降过程依然需要先加速再减速，t_d为下降过程所用时间，在t＝0.5t_d时达到最大下降速度，然后开始减速，快要接触飞行甲板时下降速度减为零，并伺机下降着舰，着舰后立即对无人机进行断电与固定操作，防止无人机着舰后移动造成不必要的损失。