Системы и способы запуска летательных аппаратов

Группа изобретений относится к системам и способам запуска летательных аппаратов. Система запуска летательных аппаратов содержит пусковое плечо, которое содержит датчики нагрузки. Летательный аппарат соединен с пусковым плечом, а высвобождающий механизм связан с датчиками нагрузки. Высвобождающий механизм освобождает летательный аппарат тогда, когда датчики нагрузки указывают на то, что нагрузка на пусковое плечо ниже предварительно определенного порогового значения. Система управления полетом выполнена с возможностью приема обратной связи от датчиков нагрузки и регулировки генератора тяги и поверхностей управления летательного аппарата для снижения нагрузки на пусковое плечо. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Описываемый предмет относится к системам и способам запуска летательных аппаратов.

Летательные аппараты, в частности малогабаритные автономные и полуавтономные летательные аппараты, такие как разведывательные беспилотные летательные аппараты, аэростаты и летательные аппараты с четырьмя несущими винтами, могут запускаться с наземных пусковых установок. Операции запуска для таких летательных аппаратов могут быть осложнены погодными условиями и ветром.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ

В одном варианте осуществления изобретения система запуска летательных аппаратов содержит пусковое плечо, в свою очередь содержащее по меньшей мере один датчик нагрузки, при этом летательный аппарат связан с пусковым плечом, и высвобождающий механизм, связанный с по меньшей мере одним датчиком нагрузки; при этом высвобождающий механизм освобождает летательный аппарат тогда, когда по меньшей мере один датчик нагрузки указывает на то, что нагрузка на пусковое плечо ниже предварительно определенного порогового значения.

В другом варианте осуществления изобретения летательный аппарат содержит фюзеляж, генератор тяги, одну или более поверхностей управления, систему управления полетом; в котором система управления полетом принимает обратную связь от по меньшей мере одного датчика нагрузки на пусковом плече, регулирует источник тяги и одну или более поверхностей управления на летательном аппарате и устанавливает высвобождающий механизм на отпускание летательного аппарата с пускового плеча тогда, когда нагрузка, измеренная по меньшей мере одним датчиком нагрузки на пусковом плече, падает ниже предварительно определенного минимального значения.

В еще одном варианте осуществления изобретения раскрыт способ запуска летательного аппарата, который предусматривает соединение летательного аппарата с пусковым плечом, содержащим по меньшей мере один датчик нагрузки, поворачивающий пусковое плечо между первой позицией, в которой пусковое плечо находится в сложенном состоянии, и второй позицией, в котором пусковое плечо находится в развернутом состоянии, регулировку генератора тяги и одной или более поверхностей управления на летательном аппарате; и высвобождение летательного аппарата с пускового плеча тогда, когда по меньшей мере один датчик нагрузки указывает на то, что нагрузка на пусковое плечо ниже предварительно установленного порогового значения.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предусматривается система запуска летательных аппаратов. Изобретение предусматривает наличие пускового плеча, содержащего по меньшей мере один датчик нагрузки, летательный аппарат, соединенный с пусковым плечом, и высвобождающий механизм, связанный с по меньшей мере одним датчиком нагрузки; при этом высвобождающий механизм освобождает летательный аппарат тогда, когда по меньшей мере один датчик нагрузки указывает на то, что нагрузка на пусковое плечо ниже предварительно определенного порогового значения.

Преимущественно, пусковое плечо монтируется на подвижном транспортном средстве и может поворачиваться между первой позицией, в которой пусковое плечо находится в сложенном состоянии, и второй позицией, в котором пусковое плечо находится в развернутом состоянии.

Преимущественно, пусковое плечо содержит головку, которая может вращаться вокруг оси, проходящей вдоль пускового плеча.

Преимущественно, по меньшей мере один датчик нагрузки измеряет нагрузку на пусковое плечо в трех измерениях.

Преимущественно, летательный аппарат содержит беспилотный летательный аппарат, включающий по меньшей мере один генератор тяги и систему управления полетом; при этом система управления полетом принимает обратную связь от по меньшей мере одного датчика нагрузки и регулирует генератор тяги и одну или более поверхностей управления на летательном аппарате для снижения нагрузки на пусковое плечо. Предпочтительно, выпускающий механизм фиксирует летательный аппарат на пусковом плече, когда нагрузка на пусковом плече имеет значение за пределами предварительно определенного порогового значения. Предпочтительно, выпускающий механизм управляется летательным аппаратом. Предпочтительно, выпускающий механизм управляется пусковым плечом.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается наличие летательного аппарата. Летательный аппарат содержит фюзеляж, генератор тяги, одну или более поверхностей управления, систему управления полетом; при этом система управления полетом принимает обратную связь от по меньшей мере одного датчика нагрузки, связанного с пусковым плечом, и регулирует генератор тяги и одну или более поверхностей управления на летательном аппарате, и устанавливает высвобождающий механизм на отпускание летательного аппарата из пускового плеча тогда, когда нагрузка, измеренная по меньшей мере одним датчиком нагрузки на пусковом плече, падает ниже предварительно определенного порогового значения.

Преимущественно, летательный аппарат содержит по меньшей мере один из нижеперечисленных: аэростат, летательный аппарат с четырьмя несущими винтами или самолет.

Преимущественно, система управления полетом принимает входной сигнал от по меньшей мере одного датчика нагрузки посредством коммуникационной связи между летательным аппаратом и датчиком нагрузки. Предпочтительно, система управления полетом принимает входной сигнал от дистанционной системы управления полетом, коммуникативно соединенной с системой управления полетом.

Преимущественно, летательный аппарат высвобождается с пускового плеча тогда, когда вектор тяги, по существу, уравновешивает нагрузку от условий окружающей среды, действующих на летательном аппарате.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предусматривается способ запуска летательного аппарата. Данный способ включает в себя сцепление летательного аппарата с пусковым плечом, при этом пусковое плечо содержит по меньшей мере один датчик нагрузки, регулирующий генератор тяги и одну или более поверхности управления на летательном аппарате, и высвобождающее летательный аппарат с пускового плеча тогда, когда по меньшей мере один датчик нагрузки указывает на то, что нагрузка на пусковое плечо ниже предварительно определенного порогового значения.

Преимущественно, летательный аппарат высвобождается тогда, когда вектор тяги, по существу, уравновешивает нагрузку от условий окружающей среды, действующих на летательном аппарате.

Преимущественно, по меньшей мере один датчик нагрузки измеряет нагрузку на пусковое плечо в трех измерениях.

Предпочтительно, выпускающий механизм фиксирует летательный аппарат на пусковом плече тогда, когда нагрузка на пусковом плече имеет значение за пределами предварительно определенного порогового значения. Предпочтительно, выпускающий механизм управляется летательным аппаратом.

Преимущественно, выпускающий механизм управляется пусковым плечом.

Преимущественно, настоящее изобретение далее предусматривает поворот пускового плеча между первой позицией, в которой пусковое плечо находится в сложенном состоянии, и второй позицией, в котором пусковое плечо развернуто.

Далее области применимости станут очевидными из описания, приведенного ниже. Следует понимать, что описание и конкретные примеры предназначены исключительно для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения области настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты реализации способов и систем, осуществленные в соответствии с идеями настоящего изобретения, в деталях описаны ниже со ссылкой на следующие чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематическое изображение системы запуска летательных аппаратов в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

Фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая операции в способе запуска летательного аппарата, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3А-3Е - схематические иллюстрации системы запуска летательных аппаратов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем документе описаны системы и способы запуска летательного аппарата. Конкретные детали определенных вариантов реализации раскрыты в следующем описании и в приложенных к нему чертежах для обеспечения полного понимания таких вариантов реализации. Однако лицо, компетентное в данной области, поймет, что альтернативные варианты реализации могут быть осуществлены на практике без некоторых подробностей, приведенных в изложенном ниже описании.

Изобретение может быть описано ниже в выражении функциональных и/или логических блоков-компонентов и различных шагов обработки. Для краткости, традиционные методики, относящиеся к передаче данных, сигнализации, сетевому управлению и другим функциональным аспектам системы (и отдельным рабочим компонентам систем), могут не описываться в деталях в настоящем документе. Более того, соединительные линии, показанные на различных чертежах, содержащихся в настоящем документе, предназначены для приведения примера функциональных отношений и/или физических связей между различными элементами. Следует отметить, что в практическом осуществлении могут присутствовать многие альтернативные или дополнительные функциональные отношения или физические соединения.

Изложенное ниже описание может относиться к компонентам или характеристикам, которые «соединены» или «сцеплены» либо «связаны» между собой. При использовании в настоящем документе, если явно не указано иначе, термин «соединенные» означает, что один компонент/особенность находятся в непосредственном физическом контакте с другим компонентом/особенностью. Аналогичным образом, если явно не указано иначе, то термин «сцепленные» либо «связанные» означает, что один компонент/особенность прямо или косвенно присоединен к другому компоненту или особенностью (или осуществляет прямую или косвенную связь с другим компонентом/особенностью) и необязательно непосредственно физически соединен с ним/с ней. Таким образом, несмотря на то, что на чертежах может изображаться пример компоновки элементов, в фактическом осуществлении могут присутствовать дополнительные вмешивающиеся элементы, устройства, особенности или компоненты.

Фиг. 1 - схематическое изображение системы запуска летательных аппаратов в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения. Если обратиться, прежде всего, к Фиг. 1, то в некоторых вариантах осуществления система 100 включает в себя пусковое плечо 110, связанное с летательным аппаратом 130. Пусковое плечо 110 включает в себя по крайней мере один датчик 120 нагрузки, способный измерять нагрузку на пусковое плечо 110. В некоторых вариантах осуществления датчик 120 нагрузки предоставляет данные о нагрузке в трех измерениях, т.е. по осям (x,y,z) на Фиг. 1.

В некоторых вариантах осуществления летательный аппарат 130 может включать в себя источник 132 тяги, например воздушный винт или другой двигатель, и одну или более поверхностей 134 управления для создания вектора тяги для летательного аппарата. Летательный аппарат 130 может далее включать в себя выпускающий механизм 136 для высвобождения летательного аппарата 130 из пускового плеча 110.

В некоторых вариантах осуществления летательный аппарат 130 включает в себя бортовую систему управления полетом 140, которая, в свою очередь, может включать в себя один или более процессоров 142 и интерфейс ввода/вывода 144. Бортовая система управления полетом 140 может поддерживать связь с системой управления полетом 160 через подходящий канал связи. Дистанционная система управления полетом может включать в себя интерфейс ввода/вывода 162, один или более процессоров 164 и дисплей или другой механизм ввода/вывода 166.

В качестве примера, в некоторых вариантах реализации летательный аппарат 130 может быть реализован как аэростат, самолет, летательный аппарат с четырьмя несущими винтами, беспилотный летательный аппарат или другой летательный аппарат, который может управляться дистанционной системой управления полетом 160, действующей автоматически или посредством связи с оператором с использованием дисплея или другого механизма ввода/вывода 166.

В некоторых вариантах осуществления компоненты системы 100 взаимодействуют между собой, чтобы метод запуска летательного аппарата мог бы быть реализован только тогда, когда условия являются безопасными для запуска. Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую операции в способе запуска летательного аппарата в соответствии с вариантами реализации, тогда как Фиг. 3А-3Е иллюстрируют систему на различных этапах ее действия.

Если обратиться к Фиг. 2, то при выполнении операции 210 летательный аппарат связан с пусковым плечом. Если обратиться к Фиг. 3А, то в некоторых вариантах осуществления пусковое плечо 110 и летательный аппарат 130 могут быть связаны с передвижным транспортным средством, таким как прицеп 105. Когда летательный аппарат не используется, пусковое плечо 110 и летательный аппарат могут находиться в походном положении на трейлере 105 (Фиг. 3В).

При выполнении операции 215 пусковое плечо 110 может быть повернуто из первой позиции, в которой пусковое плечо находится в сложенном состоянии, как это показано на Фиг. 3А, во вторую позицию, в которой пусковое плечо развернуто, как это показано на Фиг. 3С. В некоторых вариантах осуществления пусковое плечо 110 может включать в себя головку 112 и/или универсальный шарнир, который поворачивается по отношению к пусковому плечу 110, чтобы позволить летательному аппарату вращаться и наклоняться или раскачиваться на пусковом плече 110 (Фиг. 3D).

При выполнении операции 220 датчик нагрузки 120 контролируется для оценки нагрузки на пусковом плече 110. В качестве примера в некоторых вариантах осуществления бортовая система управления полетом 140 принимает данные о нагрузке с датчика нагрузки 120. В других вариантах осуществления, в которых летательный аппарат 130 действует автономно, один или более процессоров 142 могут оценивать данные на летательном аппарате 130 для определения нагрузки, действующей на пусковое плечо 110. В противоположность этому в других вариантах осуществления, в которых летательный аппарат 130 управляется дистанционно, данные о нагрузке могут передаваться от бортовой системы управления полетом 140 на дистанционную систему управления полетом 160. Данные о нагрузке могут оцениваться автоматически одним или более процессорами 164 или могут представляться на дисплее или другом механизме ввода/вывода 166, например интерфейсе пользователя, для оценки оператором.

При выполнении операции 225 источник тяги 132 и одна или более поверхностей управления 134 летательного аппарата 130 могут устанавливаться для регулировки вектора тяги летательного аппарата. В качестве примера, в некоторых вариантах осуществления изобретения вектор тяги может регулироваться для компенсации силы тяжести, нагрузок, создаваемых ветром, действующим на летательный аппарат 130, и/или другими факторами окружающей среды. В других вариантах осуществления изобретения, в которых летательный аппарат 130 действует автономно, один или несколько процессоров 142 могут регулировать источник тяги 132 и поверхности управления 134. В противоположность этому, в тех вариантах осуществления изобретения, в которых летательный аппарат 130 управляется дистанционно, источник тяги 132 и поверхности управления 134 могут управляться посредством дистанционной системы управления полетом 160, либо автоматически, либо оператором.

Если при выполнении операции 230 данные о нагрузке, принимаемые от датчика нагрузки 120, указывают, что нагрузка на пусковом плече превышает предварительно установленный порог, то управление передается обратно к операции 220 и данные о нагрузке контролируются при регулировке тяги (операция 225). В противоположность этому, если при выполнении операции 230 нагрузка падает ниже предварительно определенного порога, то управление переходит к операции 235 и приводится в действие выпускающий механизм 136 для высвобождения летательного аппарата 130 с пускового плеча 110 (Фиг. 3Е).

В некоторых вариантах осуществления порог для нагрузки может быть установлен на уровень, который указывает, что летательный аппарат 130 может безопасно отрываться от пускового плеча 110. В качестве примера, порог нагрузки может быть установлен таким образом, чтобы летательный аппарат 130 освобождался бы, когда вектор тяги, по существу, скомпенсирует нагрузку от силы тяжести, ветровой обстановки и/или других условий окружающей среды, воздействующих на летательный аппарат. В других вариантах изобретения осуществления порог может быть установлен таким образом, чтобы летательный аппарат 130 не отпускался до тех пор, пока вектор тяги не обеспечит подъемную силу для летательного аппарата 130.

В то время как выпускающий механизм 136 был описан как компонент летательного аппарата 130, в альтернативных вариантах осуществления изобретения выпускающий механизм 136 может быть компонентом пускового плеча 110.

Несмотря на то что были описаны различные варианты осуществления, лица, компетентные в данной области, признают модификации или изменения, которые могут быть внесены без отступления от настоящего изобретения. Данные примеры иллюстрируют различные варианты осуществления и не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Следовательно, описание и пункты формулы изобретения следует интерпретировать буквально, только с таким ограничением, как это необходимо, принимая во внимание соответствующую ограничительную часть патентной формулы.

1. Система запуска летательных аппаратов (130), содержащая:

пусковое плечо (110), содержащее по меньшей мере один датчик нагрузки (120);

летательный аппарат (130), подсоединенный к пусковому плечу (110) и содержащий по меньшей мере один генератор (132) тяги и систему (160) управления полетом; и

высвобождающий механизм (136) в сообщении с по меньшей мере одним датчиком нагрузки (120);

характеризующаяся тем, что высвобождающий механизм (136) выполнен с возможностью высвобождения летательного аппарата (130), если по меньшей мере один датчик нагрузки (120) указывает на то, что нагрузка на пусковое плечо (110) ниже заданного порогового значения,

причем система (160) управления полетом выполнена с возможностью приема обратной связи от по меньшей мере одного датчика нагрузки (120) и регулировки генератора (132) тяги и одной или более поверхностей (134) управления на летательном аппарате (130) для снижения нагрузки на пусковое плечо (110) ниже заданного порогового значения.

2. Система по п. 1, в которой пусковое плечо (110) смонтировано на подвижном транспортном средстве (105) и выполнено с возможностью поворота между первой позицией, в которой пусковое плечо (110) находится в сложенном состоянии, и второй позицией, в которой пусковое плечо (110) развернуто.

3. Система по п. 1, в которой пусковое плечо (110) включает в себя головку (112), которая может вращаться вокруг оси, проходящей вдоль пускового плеча (110).

4. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один датчик нагрузки (120) измеряет нагрузку на пусковое плечо (110) в трех измерениях.

5. Система по пункту 1, в которой:

высвобождающий механизм (136) выполнен с возможностью фиксации летательного аппарата (130) на пусковом плече (110), если нагрузка на пусковом плече (110) имеет значение, находящееся за пределами заданного порогового значения.

6. Система по п. 1, в которой высвобождающий механизм (136) управляется летательным аппаратом (130).

7. Система по п. 1, в которой высвобождающий механизм (136) управляется пусковым плечом (110).

8. Способ запуска летательного аппарата (130), предусматривающий:

соединение летательного аппарата (130) с пусковым плечом (110), при этом пусковое плечо (110) содержит по меньшей мере один датчик нагрузки (120);

характеризующийся тем, что осуществляют регулировку генератора (132) тяги и одной или более поверхностей (134) управления на летательном аппарате (130) для создания вектора тяги для летательного аппарата посредством системы управления полетом летательного аппарата, осуществляющей прием обратной связи от по меньшей мере одного датчика нагрузки, для уменьшения нагрузки на пусковое плечо до тех пор, пока датчик нагрузки не покажет, что нагрузка на пусковое плечо стала ниже заданного порогового значения; и

высвобождение летательного аппарата (130) из пускового плеча (110), если по меньшей мере один датчик нагрузки (120) указывает на то, что нагрузка на пусковое плечо (110) ниже указанного заданного порогового значения.

9. Способ по п. 8, согласно которому летательный аппарат (130) высвобождают тогда, когда вектор тяги по существу уравновешивает нагрузку от условий окружающей среды, действующих на летательный аппарат (130).

10. Способ по п. 8, согласно которому по меньшей мере один датчик нагрузки (120) измеряет нагрузку на пусковое плечо (110) в трех измерениях.

11. Способ по п. 8, согласно которому высвобождающий механизм (136) фиксирует летательный аппарат (130) на пусковом плече (110), если нагрузка на пусковом плече (110) имеет значение, находящееся за пределами заданного порогового значения.

12. Способ по п. 11, согласно которому высвобождающий механизм (136) управляется летательным аппаратом (130).

13. Способ по п. 8, согласно которому высвобождающий механизм (136) управляется пусковым плечом (110).

14. Способ по любому из пп. 8-13, далее предусматривающий:

поворот пускового плеча (110) между первой позицией, в которой пусковое плечо (110) находится в сложенном состоянии, и второй позицией, в которой пусковое плечо (110) развернуто.