一种浮空器吊舱着陆缓冲装置及着陆方法

技术领域

本发明涉及浮空器技术领域，尤其涉及一种浮空器吊舱着陆缓冲装置及着陆方法。

背景技术

浮空器是一种依靠大气浮力升空的飞行器，因其空时间长，在平流层的应用越来越广泛，其搭载的吊舱价值昂贵，若不能顺利安全回收，势必造成性价比低，资源损失严重。

目前航空航天舱体着陆回收的方法主要是多球形缓冲气囊，其气囊数量多，气路及快充装置复杂，装置重量大，飞行成本高，其缓冲装置不能重复使用，同时此种方法在着陆过程中存在反复弹跳现象，有损坏吊舱的可能，制约该领域的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮空器吊舱着陆缓冲装置及着陆方法，实现吊舱平稳着陆，减少吊舱损坏。

本发明的技术方案是：一种浮空器吊舱着陆缓冲装置与吊舱滑动连接，所述浮空器吊舱着陆缓冲装置包括框架组件、锁定组件、起落架组件和气囊组件，所述框架组件通过导轨滑动组件滑动设于所述吊舱内，所述起落架组件设于所述框架组件的至少两个相对的侧面上，每个所述起落架组件的下端均弹性连接有一个所述气囊组件；所述锁定组件用于锁紧所述吊舱和框架组件的相对位置。

上述方案中，通过设置具有缓冲作用的气囊组件，可实现吊舱着陆时的平稳性，减少吊舱损坏。

优选的，所述框架组件的顶部的至少两个相对侧上设有限位吊耳，所述吊舱的顶部设有与所述限位吊耳位置对应的吊舱上耳片；

所述框架组件的底部的至少两个相对侧上设有锁定销；所述锁定组件设于所述吊舱底部并与所述锁定销位置对应；当缓冲装置滑动至吊舱的下端时，所述限位吊耳和吊舱上耳片脱离，所述锁定组件与所述锁定销锁紧；当缓冲装置滑动至吊舱的上端时，所述限位吊耳和吊舱上耳片通过切割绳相连，所述锁定组件与所述锁定销脱离。

缓冲装置就位在于保护吊舱底部光电云台，浮空器驻空工作时，光电云台四周观察视角不得有遮挡，回收时，四周应有防护，缓冲装置的结构设计，使吊舱滑动于所述框架组件内，很好的实现了上述工作要求。

优选的，所述锁定组件包括底座、扭簧、铰接轴和活动栓，所述底座上设有U形口，所述锁定销配合于所述U形口中，所述活动栓通过所述铰接轴与所述底座连接，所述活动栓通过所述扭簧锁止于所述锁定销的上端。

由扭簧施加压紧势能保证活动栓始终保持在锁紧的极限位置上，利于自动锁紧。

优选的，所述底座包括底板和支板，所述底板设于所述吊舱上，所述支板在所述底板上间隔设置两个，且该两个所述支板之间形成空腔，所述支板上设有所述U形口；

所述活动栓包括挡板、自所述挡板水平凸伸的锁舌和自所述挡板竖向凸伸的驱动板，所述挡板置于两个支板的一端外侧，所述锁舌伸入所述空腔中，所述驱动板上设有所述铰接轴；通过所述驱动板与所述扭簧接触，使所述锁舌锁止于所述锁定销的上端。

上述结构设计，使活动栓智能往外（远离空腔）的方向转动，待锁定销落入底座的底部时，活动栓在扭簧的作用下回位，锁定销就位不能脱出，锁紧效果更优。

优选的，所述起落架组件包括机架、拉伸弹簧、连接轴和摇臂，所述机架为悬臂结构，在所述悬臂的端部设有立柱，所述摇臂与所述立柱铰接，且所述摇臂的一端通过所述拉伸弹簧与所述机架连接，另一端与所述气囊组件连接。

通过采用充气型的气囊组件和大跨度的悬臂结构的双重缓冲方式，吸收冲击能量大，气囊无反弹，一次缓冲即可把能量衰减掉，同时大跨度起落架可防倾翻，适应吊舱不同角度着陆时的情况。

优选的，所述摇臂的中下部与所述立柱铰接；所述摇臂与所述气囊组件通过球铰链连接。

球铰链具有一定范围的三向旋转自由度，可以保证气囊组件始终垂直于地面着陆，且着陆时吊舱自动找平，不倾斜、不侧翻。

优选的，所述球铰链与所述气囊组件采用绳索或皮筋十字形交叉捆绑的方式连接。

优选的，所述气囊组件包括气囊和用于将所述气囊内充入的氦气排出的泄压阀，所述泄压阀通过法兰件与所述气囊连接。

优选的，所述泄压阀包括阀体、阀盖、压缩弹簧、调整杆和密封圈，所述阀盖上设有导杆，所述导杆上安装所述压缩弹簧，所述压缩弹簧作用于所述阀盖上，使所述阀盖与阀体上的密封圈紧密贴合；所述调整杆与所述阀体螺纹连接，且所述调整杆与所述压缩弹簧线性接触。

通过线性接触实现线性压力调节，调节精度高，从而保证泄压阀的泄压定额值。

本发明还提供一种浮空器吊舱着陆方法，采用上述的空器吊舱着陆缓冲装置进行，包括以下步骤：

1）浮空器放气：因浮空器放气后的浮力小于重力，此时，浮空器吊舱整体下落；

2）通过在吊舱内设置的浮空器分离控制器将吊舱与浮空器脱离，此时打开吊舱上方的降落伞；

3）吊舱向上滑出，并通过锁定组件将吊舱滑出的极限位置锁紧；此时，气囊组件与地面接触；

4）吊舱平稳着陆。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、具备配置简单、运行可靠、可重复使用，成本较低，能够快速拆装，实现方便等优点；适用于各种大中小型浮空器的吊舱着陆及回收，解决了现有航空航天舱体着陆回收时气囊数量多，气路及快充装置复杂，过程繁琐，装置重量大，飞行成本高，缓冲装置不能重复使用，反复弹跳损坏吊舱等问题，为浮空器应用领域奠定了坚实的技术基础；

二、吊舱着陆过程可控，应用巧妙，放气后的浮空器自身可以充当一级减速伞；

三、创造性地提出吊舱底部光电云台的保护方法，解决驻空工作时光电云台视角不受遮挡；

四、创造性地提出缓冲装置平稳着陆采用排气型气囊和大跨度起落架双重缓冲方式，吸收冲击能量大，气囊无反弹，一次缓冲即可把能量衰减掉，同时大跨度起落架可防倾翻，适应吊舱不同角度着陆时的情况；

五、创造性地提出可手动调节泄压阀，实现线性压力调节，使压力调节精度高。

附图说明

图1为本发明提供的浮空器吊舱着陆缓冲装置与吊舱装配的结构示意图（其中图（a）为正常状态，图（b）为回收状态）；

图2为图1中的框架组件的结构示意图；

图3为图1（a）中的A处放大示意图；

图4为图1中的锁定组件的结构示意图（其中图（a）为锁定前示意图，图（b）为锁定后示意图）；

图5为图1中的起落架组件的结构示意图；

图6为图1中的气囊组件的结构示意图；

图7为图6中的泄压阀的结构示意图；

图8为图7的剖视图；

图9为吊舱着陆回收流程示意图（其中，图（a）为正常驻空，图（b）为浮空器放气降落，图（c）为浮空器脱离，图（d）为降落伞打开，图（e）为缓冲装置就位，图（f）为平稳着陆）。

附图中：1、导轨滑块组件，2、框架组件，3、锁定组件，4、起落架组件，5、排气型气囊组件，6、导轨，7、滑块，8、限位耳片，9、锁定销，10、可切割绳， 11、底座，111、底板，112、支板，113、空腔，12、扭簧，13、铰链轴，14、活动栓，141、挡板，142、锁舌，143、驱动板，15、机架，151、立柱，16、拉伸弹簧，17、球铰链，18、连接轴，19、摇臂，20、气囊，21、泄压阀，22、阀体，23、阀盖，231、导杆，24、压缩弹簧，25、调整杆，26、密封圈，27、法兰件，100-吊舱，101-吊舱上耳片。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种浮空器吊舱着陆缓冲装置包括导轨滑块组件1、框架组件2、锁定组件3、起落架组件4和气囊组件5。

如图2所示，所述框架组件2由型材焊接而成，其顶部四周中心位置设置限位耳片9，底部四周中心位置设置锁定销9。如图1所示，吊舱100插装于所述框架组件2内并通过所述导轨滑块组件1滑动连接。

所述导轨滑块组件1包括与框架组件2连接的滑块7和与所述吊舱100连接的导轨6（如图1（b）所示），所述滑块7与所述导轨6滑动配合，以使所述吊舱100能相对于所述框架组件2上下滑动。在本实施例中，所述导轨滑块组件1在吊舱100的四周均有设置。

所述吊舱100的顶部设有与所述限位吊耳8位置对应的吊舱上耳片101。所述锁定组件3设于所述吊舱100底部并与所述锁定销9位置对应。如图3所示，限位耳片8与吊舱上耳片101通过切割绳10连接固定。如图4所示，锁定销9可快速滑入锁定组件3中并锁定不可脱出。

具体为：如图4所示，所述锁定组件3包括底座11、扭簧12、铰接轴13和活动栓14。所述底座11包括底板111和支板112，所述底板111设于所述吊舱100上，所述支板112在所述底板111上间隔设置两个，且该两个所述支板112之间形成空腔113，所述支板112上设有所述U形口。

所述活动栓14包括挡板141、自所述挡板141水平凸伸的锁舌142和自所述挡板141竖向凸伸的驱动板143，所述挡板141置于两个支板112的一端外侧，所述锁舌142伸入所述空腔113中，所述驱动板143通过所述铰接轴13与所述底座11连接。锁定销9同时插入两个支板112上的U形口中，所述驱动板143上设有与所述扭簧12接触的斜面。在极限位置时，锁舌142与U形口形成一个与锁定销9直径相同的圆孔，并由扭簧12施加压紧势能保证活动栓14始终处于极限位置，使所述锁舌142锁止于所述锁定销9的上端，活动栓14只能往外方向（远离空腔的方向）转动。锁舌142的上部（远离锁定销9的一端）设置斜坡结构，方便锁定销9落入时挤压活动栓14往外转动。待锁定销9落入底座11的U形口底部时，活动栓14在扭簧12的作用下回位，锁定销9就位不能脱出。

如图1所示，所述锁定组件3在吊舱100的四周中心位置均有设置。

如图1、5所示，所述起落架组4件采用双摇臂式结构，共有四组，均布在吊舱100的四周。所述起落架组4的一侧与框架组件2连接，另一侧与气囊组件5连接，形成吊舱100的四条大跨度支腿。

所述起落架组件4包括机架15、拉伸弹簧16、连接轴18和摇臂19，所述机架15为悬臂结构，在所述悬臂的端部设有立柱151，采用型材焊接而成。所述摇臂19的中下部与所述立柱151铰接。所述摇臂19的一端通过所述拉伸弹簧16与所述机架15连接，另一端通过球铰链17与所述气囊组件5连接。由此形成杠杆结构，当气囊组件5受到力经过杠杆原理得到放大，使得作用于拉伸弹簧16的力小于着陆冲击反力。因此吸收相同的冲击能量时，拉伸弹簧16的工作行程可以大幅减小，使稳定缓冲获得更好的效果。

所述起落架组件4中球铰链17与气囊组件5采用绳索或皮筋十字形交叉捆绑，球铰链17具有一定范围的三向旋转自由度，可保证气囊组件5始终垂直于地面，着陆时吊舱自动找平，不倾斜不侧翻。

如图6~8所示，所述气囊组件5为排气型气囊组件，其包括气囊20和用于将所述气囊20内充入的氦气排出的泄压阀21。所述气囊20可设计成长方体或柱体，由编织蒙皮材料热熔焊接而成，具有较好的气密性和耐压能力。所述气囊20充入氦气，为吊舱100提供浮力，减少飞行重量。所述泄压阀21通过法兰件27安装在所述气囊20的顶部。

所述泄压阀21包括阀体22、阀盖23、压缩弹簧24、调整杆25和密封圈26，所述阀盖23上设有导杆231，所述导杆231上安装所述压缩弹簧24，所述压缩弹簧24作用于所述阀盖23上，使所述阀盖23与阀体22上的密封圈26紧密贴合。

所述压缩弹簧24由带有螺纹的调整杆25可进行预紧调整，压力调节为线性，调节精度高，从而保证泄压阀21的泄压定额值。

如图1~9所示，本发明还提供一种浮空器吊舱着陆方法，采用上述的空器吊舱着陆缓冲装置进行，包括以下步骤：

1）吊舱与浮空器升空前，将缓冲装置滑动至所述吊舱100的上端，所述限位吊耳8和吊舱上耳片101通过切割绳10相连，所述锁定组件3与所述锁定销9脱离。浮空器驻空工作时，吊舱100底部的光电云台露出，使光电云台四周贯穿视角没有遮挡（如图9（a）所示）。

2）浮空器放气：因浮空器放气后的浮力小于重力，此时，浮空器吊舱整体下落；在下降速度的作用下，不饱满的浮空器囊体因面积大易形成较大的绕流阻力，可对吊舱下降速度进行减速（如图9（b）所示）。

3）通过在吊舱100内设置的浮空器分离控制器将吊舱与浮空器脱离（如图9（c）所示），此时打开吊舱上方的降落伞（如图9（d）所示）。浮空器分离控制器为火工品切割器，能熔断绳子。

3）切断切割绳10，缓冲装置靠自重就位，缓冲装置滑动至吊舱100的下端，所述限位吊耳8和吊舱上耳片101脱离，所述锁定组件3与所述锁定销9锁紧。此时，通过锁定组件锁紧所述吊舱100和框架组件2的相对位置，使气囊组件5与地面接触（如图9（e）所示）。吊舱100回收时，其四周通过缓冲装置实现防护。

4）吊舱平稳着陆（如图9（f）所示）。缓冲装置平稳着陆采用排气型气囊和大跨度起落架双重缓冲方式，吸收冲击能量大，气囊无反弹，一次缓冲即可把能量衰减掉，同时大跨度起落架可防倾翻，适应吊舱不同角度着陆时的情况。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。