专利名称：一种伞翼机自动操纵机构的制作方法
技术领域：
本发明属于空中运输工具领域，特别是涉及一种伞翼机自动操纵机构。
技术背景目前，现有的较多的伞翼机采用有人驾驶的控制方式，在执行风险较大飞行任务时，由 于操作人员的驾驶技术、情绪等人为因素的影响，容易造成安全事故的发生，这使得操作人 员在飞行时的危险性较大。为了克服这种缺陷， 一些伞翼机改装成了由地面人员遥控驾驶的 方式，但是由于遥控方式需要一定的反应时间，操纵时失误的可能性较大，从而使其难以完成较为复杂的飞行任务；并且遥控的操纵方式限制了伞翼机和地面人员之间的距离，使得这 类遥控驾驶的伞翼机不能完成远距离的精确飞行任务。这样，为了伞翼机能安全、远距离、 精确地飞行，人们期望在伞翼机上安装一种自动操纵机构来解决上述问题，但现在尚未能实 现。发明内容本发明要解决的问题是提供一种能使伞翼机自动飞行，同时大幅提高操作人员的安全性，使伞翼机飞行作业较为精确、飞行时间较长、航程较远的伞翼机自动操纵机构，以克服 现有技术的不足。本发明的技术方案它包括伞翼l、连接在伞翼1两端上的伞翼绳2、连接在伞翼绳2下端 的悬挂伞绳3、与悬挂伞绳3连接的机身4和设于机身4上的发动机，在机身4上设有由飞行控 制系统、导航系统、飞行姿态传感器和无线电遥控遥测与信息传输系统组成的机载控制系统 ，对伞翼机的飞行进行计算控制；在机身4上还设有能操纵伞翼1的伞翼操纵连接机构、能操 纵发动机的发动机油门操纵机构，飞行控制系统的输出指令作为伞翼操纵连接机构和发动机 油门操纵机构的控制信号。上述的伞翼机自动操纵机构中，伞翼操纵连接机构的构成包括操纵连接绳5、传动带6、 转向滑轮7、伞翼舵机8、俯仰操纵框9、俯仰操纵连接绳IO、电动俯仰操纵舵机ll;操纵连 接绳5—端固定在悬挂伞绳3上，另一端绕过固定在机身上的转向滑轮7后与伞翼舵机8连接， 伞翼舵机8通过操纵连接绳5拉紧或松弛悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现 对伞翼l的转弯控制；在两组伞翼绳2上设置相距100 1000mm的两个连接点，并且两个连接点分别与俯仰操纵框9的两个短边端头分别连接，俯仰操纵连接绳10—端固定连接在俯仰操 纵框9的后边缘中点，另 一端与固定于机身上4的电动俯仰操纵舵机l 1连接，电动俯仰操纵舵 机l 1通过俯仰操纵连接绳10控制俯仰操纵框9，从而改变伞翼弦线俯仰角，实现对伞翼l的升 降控制；飞行控制系统的输出指令作为伞翼舵机8和电动俯仰操纵舵机l 1的控制信号。前述的伞翼机自动操纵机构中，所述的发动机油门操纵机构由油门舵机17和油门操纵连 接器14组成；油门舵机17采用带摇臂的伺服电动舵机，油门操纵连接器采用带防磨套的多股 编织钢索，油门舵机17的摇臂15经油门操纵连接器14后与发动机的油门杆16连接，飞行控制 系统的输出指令作为油门舵机17的控制信号，从而控制发动机的油门开度，改变发动机的转 速。前述的伞翼机自动操纵机构中，伞翼操纵连接机构的构成还包括传动带6和滑轮18;所 述的操纵连接绳5的另一端绕过固定在机身上的滑轮7后与传动带6连接，传动带6经设于机身 上滑轮18后与伞翼舵机8连接，伞翼舵机8通过传动带6和操纵连接绳5拉紧或松弛悬挂伞绳3 ，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现对伞翼l的转弯控制。前述的伞翼机自动操纵机构中，所述的伞翼舵机8是电动旋转舵机，操纵连接绳5或传动 带6的端头反向紧固缠绕在电动旋转舵机上的双槽旋转轮的对应轮槽中；电动旋转舵机旋转 时， 一边的操纵连接绳5或传动带6被拉紧、另一边的操纵连接绳5或传动带6被松弛。前述的伞翼机自动操纵机构中，所述的伞翼舵机8是电动直线舵机；左右两根操纵连接 绳5的一个端头相互连接后直接与推拉杆13端头连接；或传动带6与电动直线舵机上的推拉杆 13端头连接，并且传动带6—边的布置与电动直线舵机的推拉杆13相互平行。前述的伞翼机自动操纵机构中，所述的伞翼舵机8有两台，其设于机身4底部或分别设于 机身4左右两个内侧面上，并与相应侧的操纵连接绳5连接。前述的伞翼机自动操纵机构中，在操纵连接绳5上设有限位传感器12，其与机身4或悬挂 伞绳3产生相对位移时，测量出的相对位移量通过电信号输入飞行控制系统进行计算。前述的伞翼机自动操纵机构中，在机身上设有防护装置，它的构成包括覆盖在机身4上 部的防护罩、在防护罩上开有的用于通过操纵连接绳5和悬挂伞绳3的孔、在防护罩上设有用 于防止其结冰的电热丝加温器、在防护罩上开有散热孔。由于采用上述技术方案，本发明的操纵机构包括两部分 一部分是对伞翼进行自动操纵 控制的伞翼操纵连接机构，它完全区别于现有无人机通过改变附翼或升降舵的倾斜角度来控 制飞行的方式，而是通过拉动伞翼绳进而改变伞翼的形态，实现了对伞翼机的转弯和升降控 制；另一部分是对发动机进行自动操纵控制的发动机油门操纵机构，通过加速或减速控制伞翼机的飞行。这两部分的控制信号均来自于本发明安装在机身上由飞行控制系统、导航系统 、伞翼机飞行姿态传感器和无线电遥控遥测与信息传输系统组成的机载控制系统。与现有技 术相比较，本发明对伞翼和油门的组合操纵自动控制，实现了对伞翼机的起飞或着陆、平飞 或盘旋等飞行作业的无人自动控制，不仅大幅提高了操作人员的安全性，而且本发明可通过 编程方式按照给定航线自动飞行，使得伞翼机的飞行作业较为精确、飞行时间较长、航程较 远，能够承担高风险的精确和远距离、长航时的飞行任务，也适宜承担超低空超视距的作业 飞行。另外，本发明的防护装置能够防止机身内部结冰，保证机载控制系统、伞翼操纵连接 机构和发动机油门操纵机构正常工作，对防止雨水或沙尘具有一定功效。
图1是本发明采用电动旋转舵机的结构示意图； 图2是本发明采用电动直线舵机的结构示意图； 图3是发动机油门操纵机构的结构示意图附图的标记为l-伞翼，2-伞翼绳，3-悬挂伞绳，4-机身，5-操纵连接绳，6-传动带， 7-转向滑轮，8-伞翼舵机，9-俯仰操纵框，10-俯仰操纵连接绳，11-电动俯仰操纵舵机， 12-限位传感器，13-推拉杆，14-油门操纵连接器，15-摇臂，16-油门杆，17-油门舵机、 18-滑轮。
具体实施方式
本发明的实施例l:本伞翼机自动操纵机构如图l、 3所示，它包括现有伞翼机构造的伞 翼l、连接在伞翼1两端上的伞翼绳2、连接在伞翼绳2下端的悬挂伞绳3、与悬挂伞绳3连接的 机身4和安装在机身4上的发动机，将由飞行控制系统、导航系统、飞行姿态传感器和无线电 遥控遥测与信息传输系统组成的机载控制系统装在机身4上，对伞翼机的飞行进行计算控制 ;在机身4上安装能操纵伞翼1的伞翼操纵连接机构和能操纵发动机的发动机油门操纵机构， 将飞行控制系统的输出与伞翼操纵连接机构和发动机油门操纵机构的输入连接，为其提供控 制信号。所述的伞翼操纵连接机构的构成可包括操纵连接绳5、传动带6、转向滑轮7、伞翼 舵机8、俯仰操纵框9 (它的结构是一个长方形的框)、俯仰操纵连接绳IO (它是截面为圆形 或矩形的多股编织钢索或其它抗拉耐磨的绳状物)、电动俯仰操纵舵机ll;将操纵连接绳5 一端固定在悬挂伞绳3上，另一端绕过固定在机身上的转向滑轮7后与伞翼舵机8连接，伞翼 舵机8通过操纵连接绳5拉紧或松弛悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现对伞 翼l的转弯控制；在两组伞翼绳2上设置相距100 1000mm的两个连接点，最好是设置相距500 mm的两个连接点，并且将这两个连接点分别与俯仰操纵框9的两个短边端头分别连接，将俯仰操纵连接绳10—端固定连接在俯仰操纵框9的后边缘中点，另 一端与固定于机身上4的电动 俯仰操纵舵机ll连接，电动俯仰操纵舵机l 1通过俯仰操纵连接绳10控制俯仰操纵框9，从而 改变伞翼弦线俯仰角，实现对伞翼l的升降控制；飞行控制系统的输出指令作为伞翼舵机8和 电动俯仰操纵舵机ll的控制信号。伞翼操纵连接机构的构成还可包括传动带6和滑轮18;将 操纵连接绳5的另一端绕过固定在机身上的滑轮7后与传动带6连接，将传动带6经设于机身上 滑轮18后与伞翼舵机8连接，这样安装以后伞翼舵机8通过传动带6和操纵连接绳5拉紧或松弛 悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现对伞翼l的转弯控制。所述的发动机油 门操纵机构可由油门舵机17和油门操纵连接器14组成；其中，油门舵机17可采用带摇臂的伺 服电动舵机，油门操纵连接器可采用带防磨套的多股编织钢索，将油门舵机17的摇臂15经油 门操纵连接器14后与发动机的油门杆16连接。所述的伞翼舵机8可采用电动旋转舵机，将左 右两条操纵连接绳5或传动带6的端头反向地紧固缠绕在电动旋转舵机上的双槽旋转轮的对应 轮槽中；电动旋转舵机旋转时， 一边的操纵连接绳5或传动带6被拉紧、另一边的操纵连接绳 5或传动带6被松弛，反之亦然。为了使左右两端的操纵连接绳5能独立地操纵控制伞翼1，从 而构成了互为备份的操纵机构余度，增加安全性，所述的电动旋转舵机可以采用两台，可以 将其装在机身4底部或分别装在机身4左右两个内侧面上，并将其与相应侧的操纵连接绳5连 接(即靠左侧的电动旋转舵机与左侧的操纵连接绳5，同样靠右侧的电动旋转舵机与右侧的 操纵连接绳5)。为了反馈操纵连接绳5的位移至飞行控制系统，可在操纵连接绳5上安装限 位传感器12，其与机身4或悬挂伞绳3产生相对位移时，测量出的相对位移量通过电信号输入 飞行控制系统进行计算。为了增强本伞翼机自动操纵机构，可在在机身上安装防护装置，它 的构成包括覆盖在机身4上部的防护罩、在防护罩上开有的用于通过操纵连接绳5和悬挂伞绳 3的孔、在防护罩上装有用于防止其结冰的电热丝加温器、在防护罩上开有散热孔；防护装 置能够防止机身内部结冰，保证机载控制系统、伞翼操纵连接机构和发动机油门操纵机构正 常工作，对防止雨水或沙尘具有一定功效。本伞翼机自动操纵机构工作时，飞行控制系统的输出指令作为伞翼舵机8和电动俯仰操 纵舵机11以及油门舵机17的控制信号，使用电动旋转舵机作为伞翼舵机8，当其双槽旋转轮 旋转时，通过传动带6拉紧或松弛悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现对伞 翼l的转弯控制；电动俯仰操纵舵机11能通过俯仰操纵连接绳10控制俯仰操纵框9，从而改变 伞翼弦线俯仰角，实现对伞翼l的升降控制；油门舵机17的摇臂能通过油门操纵连接器14控 制控制发动机的油门杆16，从而控制发动机的油门开度，改变发动机的转速；位移传感器12 能测量操纵连接绳5与机身4或悬挂伞绳3产生相对位移量，并通过电信号输入飞行控制系统进行计算，导航系统、飞行姿态传感器和无线电遥控遥测与信息传输系统同样通过电信号输 入飞行控制系统进行计算。本发明可按照预先给定的航线并通过编程方式，使伞翼机实现无人驾驶的自动操纵飞行 。飞行时其可以携带多名乘客飞行，通常的情况是1 2名乘客。本发明的实施例2:本伞翼机自动操纵机构如图2、 3所示，它包括现有伞翼机构造的伞 翼l、连接在伞翼1两端上的伞翼绳2、连接在伞翼绳2下端的悬挂伞绳3、与悬挂伞绳3连接的 机身4和安装在机身4上的发动机，将由飞行控制系统、导航系统、飞行姿态传感器和无线电 遥控遥测与信息传输系统组成的机载控制系统装在机身4上，对伞翼机的飞行进行计算控制 ;在机身4上安装能操纵伞翼1的伞翼操纵连接机构和能操纵发动机的发动机油门操纵机构， 将飞行控制系统的输出与伞翼操纵连接机构和发动机油门操纵机构的输入连接，为其提供控 制信号。所述的伞翼操纵连接机构的构成可包括操纵连接绳5、传动带6、转向滑轮7、伞翼 舵机8、俯仰操纵框9 (它的结构是一个长方形的框)、俯仰操纵连接绳IO (它是截面为圆形 或矩形的多股编织钢索或其它抗拉耐磨的绳状物)、电动俯仰操纵舵机ll;将操纵连接绳5 一端固定在悬挂伞绳3上，另一端绕过固定在机身上的转向滑轮7后与伞翼舵机8连接，伞翼 舵机8通过操纵连接绳5拉紧或松弛悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现对伞 翼l的转弯控制；在两组伞翼绳2上设置相距100 1000mm的两个连接点，最好是设置相距500 mm的两个连接点，并且将这两个连接点分别与俯仰操纵框9的两个短边端头分别连接，将俯 仰操纵连接绳10—端固定连接在俯仰操纵框9的后边缘中点，另 一端与固定于机身上4的电动 俯仰操纵舵机ll连接，电动俯仰操纵舵机l 1通过俯仰操纵连接绳10控制俯仰操纵框9，从而 改变伞翼弦线俯仰角，实现对伞翼l的升降控制；飞行控制系统的输出指令作为伞翼舵机8和 电动俯仰操纵舵机ll的控制信号。伞翼操纵连接机构的构成还可包括传动带6和滑轮18;将 操纵连接绳5的另一端绕过固定在机身上的滑轮7后与传动带6连接，将传动带6经设于机身上 滑轮18后与伞翼舵机8连接，这样安装以后伞翼舵机8通过传动带6和操纵连接绳5拉紧或松弛 悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端的弯度，实现对伞翼l的转弯控制。所述的发动机油 门操纵机构可由油门舵机17和油门操纵连接器14组成；其中，油门舵机17可采用带摇臂的伺 服电动舵机，油门操纵连接器可采用带防磨套的多股编织钢索，将油门舵机17的摇臂15经油 门操纵连接器14后与发动机的油门杆16连接。所述的伞翼舵机8可采用电动直线舵机；可将 左右两根操纵连接绳5的一个端头相互连接后直接与推拉杆13端头连接；或者是将传动带6与 电动直线舵机上的推拉杆13端头连接，并且将传动带6—边的布置得与电动直线舵机的推拉 杆13相互平行；电动直线舵机的推拉杆13移动时， 一边的操纵连接绳5或传动带6被拉紧、另一边的操纵连接绳5或传动带6被松弛。为了使左右两端的操纵连接绳5能独立地操纵控制伞 翼l，从而构成了互为备份的操纵机构余度，增加安全性，所述的电动旋转舵机可以采用两 台，可以将其装在机身4底部或分别装在机身4左右两个内侧面上，并将其与相应侧的操纵连 接绳5连接(即靠左侧的电动直线舵机与左侧的操纵连接绳5，同样靠右侧的电动直线舵机与 右侧的操纵连接绳5)。为了反馈操纵连接绳5的位移至飞行控制系统，可在操纵连接绳5上 安装限位传感器12，其与机身4或悬挂伞绳3产生相对位移时，测量出的相对位移量通过电信 号输入飞行控制系统进行计算。为了增强本伞翼机自动操纵机构，可在机身上安装防护装置 ，它的构成包括覆盖在机身4上部的防护罩、在防护罩上开有的用于通过操纵连接绳5和悬挂 伞绳3的孔、在防护罩上装有用于防止其结冰的电热丝加温器、在防护罩上开有散热孔；防 护装置能够防止机身内部结冰，保证机载控制系统、伞翼操纵连接机构和发动机油门操纵机 构正常工作，对防止雨水或沙尘具有一定功效。本伞翼机自动操纵机构工作时，飞行控制系统的的输出指令作为伞翼舵机8和电动俯仰 操纵舵机l 1以及油门舵机l7的控制信号，使用电动直线舵机作为伞翼舵机8，推拉杆l3移动 时，可以驱动传动带6并带动操纵连接绳5拉动或松弛悬挂伞绳3，从而改变伞翼l左端或右端 的弯度，实现对伞翼1的转弯控制；电动俯仰操纵舵机l 1能通过俯仰操纵连接绳10控制俯仰 操纵框9，从而改变伞翼弦线俯仰角，实现对伞翼l的升降控制；油门舵机17的摇臂能通过油 门操纵连接器14控制控制发动机的油门杆16，从而控制发动机的油门开度，改变发动机的转 速；位移传感器12能测量操纵连接绳5与机身4或悬挂伞绳3产生相对位移量，并通过电信号 输入飞行控制系统进行计算，导航系统、飞行姿态传感器和无线电遥控遥测与信息传输系统 同样通过电信号输入飞行控制系统进行计算。本发明可按照预先给定的航线并通过编程方式，使伞翼机实现无人驾驶的自动操纵飞行 。飞行时其可以携带多名乘客飞行，通常的情况是1 2名乘客。
权利要求
1. 一种伞翼机自动操纵机构，它包括伞翼(1)、连接在伞翼(1)两端上的伞翼绳(2)、连接在伞翼绳(2)下端的悬挂伞绳(3)、与悬挂伞绳(3)连接的机身(4)和设于机身(4)上的发动机，其特征在于，在机身(4)上设有由飞行控制系统、导航系统、飞行姿态传感器和无线电遥控遥测与信息传输系统组成的机载控制系统，对伞翼机的飞行进行计算控制；在机身(4)上还设有能操纵伞翼(1)的伞翼操纵连接机构、能操纵发动机的发动机油门操纵机构，飞行控制系统的输出指令作为伞翼操纵连接机构和发动机油门操纵机构的控制信号。
全文摘要
本发明公开了一种伞翼机自动操纵机构，它包括伞翼、伞翼绳、悬挂伞绳、机身、发动机，在机身上设有机载控制系统、伞翼操纵连接机构、发动机油门操纵机构，机载控制系统的飞行控制系统的输出指令作为伞翼操纵连接机构和发动机油门操纵机构的控制信号。本发明对伞翼和油门的组合控制，实现了对伞翼机的起飞或着陆、平飞或盘旋等飞行作业的无人自动控制，不仅大幅提高了操作人员的安全性，而且本发明可通过编程方式按照给定航线自动飞行，使得伞翼机的飞行作业较为精确、飞行时间较长、航程较远，能够承担高风险的精确和远距离长航时的飞行任务，也适宜承担超低空超视距的作业飞行。
文档编号B64C31/00GK101214855SQ200810300069
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月11日 优先权日2008年1月11日
发明者杨绍文, 王新杰 申请人:贵州盖克无人机有限责任公司