[发明专利]一种湿滑跑道下无人机安全起飞轨迹设计方法

权利要求书

1.一种湿滑跑道下无人机安全起飞轨迹设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采集湿滑跑道下，无人机滑跑的地面摩擦系数f、无人机起飞推力T、最大爬升角度θ_M以及滑跑起飞迎角下的无人机机体升力系数C_L与阻力系数C_D，并获取本次飞行任务的机场跑道长度R、无人机起飞机体质量m；

S2，建立湿滑跑道下无人机起飞滑跑平衡方程，公式如下：

式中，g为机场当地的重力加速度，ρ为机场当地的空气质量密度，S为无人机起飞滑跑过程中的迎风面积；平衡方程中带下标t的物理量为时间相关项，其中，V_t为无人机的瞬时滑跑速度，N_t为无人机滑跑过程中受到的瞬时地面支撑力，a_t为无人机的瞬时滑跑加速度，F_t为无人机与湿滑跑道之间产生的瞬时摩擦力，项为无人机在滑跑中的瞬时升力L_t，项为无人机在滑跑中的瞬时气动阻力D_t；

S3，设无人机初始飞行速度为0，迭代求解步骤S2中的无人机起飞滑跑平衡方程，当瞬时滑跑速度V_t足够大时，机体升力与重力达到平衡，瞬时地面支撑力N_t变为0，此时意味着无人机离地起飞，迭代计算结束；

对瞬时滑跑速度V_t进行积分，得到无人机的滑跑距离W,若W≥R，则应取消或推迟起飞任务,若W＜R，则进入步骤S4；

S4,设无人机在起飞过程中的位置坐标为(X_t,Y_t)，其中X_t与Y_t分别为无人机距离滑跑开始位置的纵向与垂向距离,无人机开始滑跑位置为点P₀(0,0)；根据机场的周边地形环境，设置无人机起飞过程中为了躲避障碍物，需要爬升达到的安全航迹点P_A(X_A,Y_A)；根据步骤S3中计算得到的无人机滑跑距离W，得到无人机滑跑结束、开始爬升位置P_B(W,0)；

S5,计算无人机从点P_B抵达点P_A，所需的爬升角度若θ＞θ_M，则应取消或推迟起飞任务；若θ≤θ_M，则生成无人机滑跑起飞轨迹，该轨迹由自点P₀到点P_A的滑跑段以及由点P_A到点P_B的爬升段组成，无人机依照该轨迹执行起飞任务。

2.根据权利要求1所述的湿滑跑道下无人机安全起飞轨迹设计方法，其特征在于，步骤S1中，湿滑跑道下，地面摩擦系数f根据实验经验，取值在0.2～0.4之间。