Способ автоматического взлета для летательного аппарата с гибким крылом, парусом и летательный аппарат

Номер патента: 20525

Опубликовано: 28.11.2014

Автор: Бертье Бернар

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ управления автоматическим взлетом дрона или летательного аппарата с гибким крылом, включающего по меньшей мере одно гибкое крыло, которое содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах, по меньшей мере, с указанного гибкого крыла, отличающийся тем, что

указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащены по меньшей мере одним автопилотом, спроектированным с возможностью подавать команды движения приводам, которыми оснащен указанный дрон или летательный аппарат, так, чтобы воздействовать, по меньшей мере, на указанные стропы;

указанное гибкое крыло оснащено по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла, содержащим по меньшей мере один акселерометр по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере один гирометр по меньшей мере на двух осях, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня гибкого крыла относительно отметки уровня поверхности земли, а также средства связи с указанным автопилотом;

по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата информация, приходящая от указанного сенсора пространственного положения крыла, извлекается и направляется указанному автопилоту, чтобы подавать команды указанным приводам.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что необработанные инерциальные измерения передаются от указанного сенсора пространственного положения крыла указанному автопилоту, который обрабатывает их, оптимальным образом оценивая положение и угловые скорости указанного гибкого крыла, складывая угловые скорости, предоставляемые указанным гирометром или гирометрами, и определяя направление силы тяжести согласно измерениям указанного акселерометра или акселерометров.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный автопилот пилотируется интегрированной программой конечных элементов с тем, чтобы рассчитывать значения команд, подаваемых указанным приводам, указанная программа основывается на теории эйлеровых углов, или теории кватернионов, или теории направляющих косинусов.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что указанный автопилот предназначен для управления приводами, которые содержит указанный дрон или летательный аппарат, так, чтобы воздействовать на внутренний двигатель, если указанный дрон или летательный аппарат содержит его, и/или чтобы воздействовать на рулевые поверхности, если указанный дрон или летательный аппарат содержит таковые.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что указанный автопилот также предназначен для управления средствами рулевого управления, и/или крыльевого торможения, и/или управления полетом и/или рулевыми поверхностями, когда указанный дрон или летательный аппарат содержит таковые.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что

указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащаются по меньшей мере одним сенсором пространственного положения тележки, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня тележки относительно отметки уровня поверхности земли;

по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата используется средство переключения, отдающее приоритет указанному сенсору пространственного положения крыла над указанным сенсором пространственного положения тележки, с тем, чтобы осуществлять связь с указанным автопилотом для подачи команды указанным приводам.

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное гибкое крыло оснащается по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла, содержащим по меньшей мере один акселерометр на трех осях и по меньшей мере один гирометр на трех осях, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня гибкого крыла относительно отметки уровня поверхности земли, а также средствами связи с указанным автопилотом.

8. Гибкое крыло для использования в способе по пп.1-7, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один сенсор пространственного положения крыла, который содержит бортовую инерциальную платформу, оснащенную по меньшей мере одним акселерометром по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере одним гирометром по меньшей мере на двух осях, и тем, что он также содержит средства связи с автопилотом.

9. Летательный аппарат, который содержит гибкое крыло по п.8, а также по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах по меньшей мере с одного гибкого крыла, при этом указанная тележка или грузозахватное приспособление содержат указанный автопилот, спроектированный с возможностью подавать команды приводам, которые содержит указанный летательный аппарат, так чтобы воздействовать на указанные стропы, и/или воздействовать на двигатель, и/или воздействовать на рулевые поверхности, отличающийся тем, что указанные средства связи спроектированы с возможностью передачи информации, приходящей от указанного сенсора пространственного положения крыла, с тем, чтобы передавать указанную информацию указанному автопилоту, чтобы подавать команды указанным приводам.

10. Летательный аппарат по п.9, отличающийся тем, что летательный аппарат представляет собой дрон.

11. Летательный аппарат по п.9 или 10, отличающийся тем, что он также содержит внутренний двигатель, спроектированный с возможностью обеспечивать его взлет, и/или средства соединения с внешним двигателем, спроектированные с возможностью обеспечивать его взлет, такие как лебедка или подобные, и тем, что указанные приводы спроектированы с возможностью управлять указанным двигателем, внутренним и/или внешним, в зависимости от обстоятельств.

12. Летательный аппарат по одному из пп.9-11, отличающийся тем, что он также содержит рулевые поверхности и/или средства рулевого управления, и/или крыльевого торможения, и/или управления полетом, с возможностью управлять которыми спроектированы указанные приводы.

13. Летательный аппарат по одному из пп.9-12, отличающийся тем, что указанная тележка или грузозахватное приспособление содержат сенсор пространственного положения тележки, спроектированный с возможностью определять положение отметки уровня тележки относительно отметки уровня поверхности земли, при этом указанный летательный аппарат также содержит средство переключения, спроектированное с возможностью отдавать указанному сенсору пространственного положения крыла приоритет над указанным сенсором пространственного положения тележки с тем, чтобы передавать информацию указанному автопилоту и генерировать команды, передаваемые последним на указанные приводы.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЗЛТА ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ГИБКИМ КРЫЛОМ, ПАРУСОМ И ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к способу управления автоматическим взлетом летательного аппарата с гибким крылом, содержащего тележку, которая свешивается на стропах с паруса. Согласно указанному методу указанная тележка оснащена автопилотом, контролирующим привода, которые контролируют указанные стропы; указанное крыло оснащено сенсором пространственного положения крыла, содержащим акселерометр на двух осях и скоростной гироскоп на двух осях, способный определять положение системы отчета крыла по отношению к поверхности земли, и средства связи с указанным автопилотом; во время взлета информацию получают с сенсора пространственного положения крыла и передают указанному автопилоту с целью контроля указанных приводов. Изобретение также относится к крылу для реализации указанного способа, содержащему сенсор пространственного положения крыла с внутренним элементом с акселерометром на двух осях и скоростным гироскопом на двух осях и средства связи с автопилотом. Изобретение также относится к летательному аппарату, содержащему такое крыло. Изобретение относится к способу управления автоматическим взлетом для дрона или летательного аппарата с гибким крылом, содержащего по меньшей мере один парус, который содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах, по меньшей мере, с указанного паруса. Изобретение также относится к парусу для реализации этого способа. Изобретение также относится к дрону или летательному аппарату с гибким крылом, содержащему по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, свешиваемые на стропах по меньшей мере с одного такого паруса, указанная тележка или грузозахватное приспособление содержат автопилот, спроектированный с возможностью подавать команды приводам, которые содержатся в указанном дроне или летательном аппарате, так чтобы воздействовать на указанные стропы и/или воздействовать на двигатель и/или воздействовать на рулевые поверхности. Изобретение относится к области летательного аппарата с гибким крылом, содержащего грузозахватное приспособление или тележку, которые в дальнейшем называются тележкой, для перевозки грузов и/или людей, указанная тележка подвешивается под гибким несущим крылом, аналогичным крылу парапланера, которое в дальнейшем называется парусом, и предпочтительно содержащего двигатель. Гибкое крыло затем обеспечивает существенную безопасность в случае поломки двигателя. Такой летательный аппарат известен из документа WO 093/01087. Дрон или летательный аппарат с гибким крылом, особенно оснащенный двигателем, способен выполнять задания различного рода, такие как перевозка людей, оборудования, оказание помощи в море,осмотр и наблюдение за поверхностью земли, пожарами, границами, движением, фотографирование с воздуха, сбор образцов, измерение физических параметров, метеорология, проникновение в зоны загрязнения или заражения, воздушные работы, парашютный спорт, десантирование, военные приложения и т.п. Такой летательный аппарат, используемый с пилотом или без, обладает большими преимуществами,является крайне автономным, имеет очень низкие затраты на прохождение 1 км транспортировки и большую грузоподъемность. Беспилотное использование позволяет увеличить полезную нагрузку. Летательный аппарат тогда демонстрирует вполне конкретные преимущества и, в частности, подходит для транспортировки опасных веществ, особенно топлива, для пополнения наперед пунктов первой помощи или подобных. Аналогичным образом он может использоваться в загрязненных или облученных зонах, например, для сбора образцов, фотографирования, измерений физических показателей или подобного. Эргономика пилотирования остается, однако, ключевой заботой в отношении летательного аппарата с гибким крылом, до тех пор пока определенные фазы полета требуют определенного мастерства со стороны пилота или дистанционного пилота, если летательный аппарат контролируется, например, при помощи радиосвязи. И в самом деле, по меньшей мере один дистанционный пилот, как правило, необходим для взлета аппарата, что является сложным маневром, требующим значительной точности и опыта. При взлете присутствие пилота желательно на полосе, с которой поднимается летательный аппарат. Взлет, а тем более автоматический взлет, беспилотного летательного аппарата с гибким крылом или дрона является особенно сложным. Действительно, парус проектируется с возможностью наполнения соответствующим ветром, который создает подъемную силу, необходимую для переноса груза, состоящего из тележки, подвешенной под этим парусом при помощи строп. Эта тележка может перемещаться по земле качением или скольжением, или подобным образом, проектируется с возможностью переноса полезной нагрузки и имеет тяговые или движущие средства, главным образом двигатель, давая возможность создавать энергию, необходимую для поддержания полета и/или взлета. Наполнение паруса может достигаться при помощи вспомогательных средств, таких как вентилятор или же скос. Однако реальная автономность такого дрона или летательного аппарата требует, чтобы он был оснащен двигателем. Обычно, чтобы заставить дрон или летательный аппарат с гибким крылом взлететь, парус размещается на земле за тележкой, двигатель запускается и ускоряется. Соответствующий ветер, созданный таким образом, наполняет парус, который размещается над тележкой. После нескольких метров качения весь агрегат может взлетать. В одном варианте тележка приводится в движение при помощи тяговых или движущих средств, таких как лебедка или подобных, тем самым давая возможность развернуть парус и поднять его над тележкой. На практике, пока тележка ускоряется, неуправляемое крыло ведет себя беспорядочным образом, и подвергается колебаниям, которые усиливаются, блокировкам, изменениям направления, среди прочих сбоев работы, которые подвергают риску опрокидывания тележку, или же возникновению колебательного движения, которое может привести к разрушению аппарата. Кроме того, при сильном боковом ветре наполнение паруса нарушается, приводя к смещению паруса относительно тележки. Продольный и поперечный крен приводят к тому, что летательный аппарат трудно контролировать, и могут привести к срыву взлета. Если маневр взлета производится при помощи дистанционного управления, связанная задержка, а также плохое прогнозирование дистанционного пилота могут усиливать колебательные явления. В наиболее передовых версиях аппарата, чтобы обеспечить возможность автоматической работы,тележка оборудуется одним или несколькими сенсорами пространственного положения и датчиками,-1 020525 такими как магнитометры, телеметры, сенсоры для динамического и статического измерения давления,"GPS" или подобными. Эти сенсоры и датчики сообщают автоматическому пилоту, называемому автопилотом, который спроектирован с возможностью отдавать команды приводам, которые руководят элементами управления полетом, особенно элементами управления движущих или тяговых двигателей с одной стороны, а с другой - элементами управления, действующими на стропы, такими как силовые цилиндры, натяжные ролики, тормозы крыла или подобные. Сенсор пространственного положения на борту тележки, который включает такие сенсоры, как кренометры или подобные для измерения углов и/или скоростей смещения между осями тележки и абсолютной отметки уровня поверхности земли, в последующем описании будет называться сенсором пространственного положения тележки. Известные летательные аппараты с гибким крылом не могут использовать сенсор пространственного положения тележки для влияния на параметры взлета. В самом деле, трудность с этим типом летательных аппаратов состоит в том, что во время всего этапа наполнения, поднятия паруса над тележкой,размещения паруса вертикально тележке и качения или скольжения, тележка, которая содержит сенсоры пространственного положения, не летит, тогда как крыло, однако, уже находится в полете. Сенсоры пространственного положения тележки, таким образом, не могут описывать работу паруса. Изобретение предлагает решить эту проблему путем обеспечения автоматического взлета, с полной надежностью, и не требуя мастерства пилота на борту или на взлетной площадке. Изобретение предпринимает попытку разработать способ для управления синхронным взлетом или, по меньшей мере, с очень быстрой реакцией в отношении движений паруса относительно отметки уровня поверхности земли. Изобретение также предлагает облегчить применение летательного аппарата с гибким крылом путем разрешения полностью автоматических взлетов. С этой целью изобретение относится к способу для управления автоматическим взлетом для дрона или летательного аппарата с гибким крылом, содержащего по меньшей мере один парус, который содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах, по меньшей мере, с указанного паруса, указанный способ отличается тем, что указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащены по меньшей мере одним автопилотом, спроектированным с возможностью подавать команды движения приводам, которыми оснащен указанный дрон или летательный аппарат, так чтобы воздействовать, по меньшей мере, на указанные стропы; указанный парус оснащен по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла,содержащим по меньшей мере один акселерометр по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере один гирометр по меньшей мере на двух осях, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня паруса относительно отметки уровня поверхности земли, а также средства связи с указанным автопилотом; по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата информация, приходящая от указанного сенсора пространственного положения крыла, извлекается и передается указанному автопилоту, чтобы подавать команды указанным приводам. Изобретение также касается паруса для реализации этого способа, отличающегося тем, что он содержит по меньшей мере один сенсор пространственного положения крыла, который сам содержит бортовую инерциальную платформу, оснащенную по меньшей мере одним акселерометром по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере одним гирометром по меньшей мере на двух осях, и тем, что он также содержит средства связи с автопилотом. Изобретение также касается дрона или летательного аппарата с гибким крылом, который содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах по меньшей мере с одного паруса, по предыдущему пункту, указанная тележка или грузозахватное приспособление содержат указанный автопилот, спроектированный с возможностью подавать команды приводам, которые содержит указанный дрон или летательный аппарат, чтобы воздействовать на указанные стропы и/или воздействовать на двигатель, и/или воздействовать на рулевые поверхности, который отличается тем, что указанные средства связи спроектированы с возможностью передачи информации, приходящей от указанного сенсора пространственного положения крыла, таким образом, чтобы передавать указанную информацию указанному автопилоту, чтобы подавать команды указанным приводам. Изобретение содержит программное обеспечение для управления параметрами взлета, чтобы гарантировать безопасный и стабильный взлет посредством использования инерциальной платформы. Этот контроль параметров предоставляет пилоту ценную помощь. Он также дает возможность обойтись без пилота. Другие преимущества изобретения будут понятны по прочтении последующего описания, которое формулирует неограничивающий вариант осуществления изобретения. Изобретение относится к автоматизации взлета дрона или летательного аппарата с гибким крылом,который далее будет именоваться летательным аппаратом. Последний содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, далее именуемые тележкой, свешенные на стропах по меньшей мере с одного паруса. Эта тележка содержит автопилот, спроектированный с возможностью подавать команды различным приводам. Автопилот представляет собой компьютер, оснащенный программным обеспечением, спроектированным способным обрабатывать сигналы от сенсоров, в частности акселерометров, магнитометров и гироскопов, приходящие по меньшей мере от одной инерциальной платформы, сигналы позиционирования, приходящие от "GPS", а также сигналы, приходящие от других сенсоров, таких как высотометр, вариометр, топливный расходомер, тахеометр или других традиционных бортовых авиационных инструментов, особенно данные двигателя, или другие сигналы, исходящие из прибора видения или радара либо подобного. Программное обеспечение, следовательно, применяется для обработки физических величин, которые являются сигналами и измерениями, сравнения их с заданными значениями и генерирования сигналов для управления приводами, такими как сервоприводы, силовые цилиндры и т.п. Эти приводы спроектированы с возможностью воздействовать на стропы, а также на двигатель, если он имеется на летательном аппарате, и на другие средства, такие как средства рулевого управления, торможения крыла,управления полетом, управляющие поверхности или подобные. Способ управления взлетом в соответствии с изобретением осуществляет такой автопилот, целью которого является управление этими приводами так, чтобы воздействовать надлежащим образом на элементы управления полетом, по меньшей мере, на этапе взлета или даже на других этапах полета. Согласно изобретению способ управления автоматическим взлетом для дрона или летательного аппарата с гибким крылом, содержащего по меньшей мере один парус, который содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах, по меньшей мере, с этого паруса, состоит в выполнении следующих операций: указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащаются по меньшей мере одним автопилотом, спроектированным с возможностью подавать команды движения приводам, которыми оснащен указанный дрон или летательный аппарат, чтобы воздействовать, по меньшей мере, на указанные стропы; указанный парус оснащается по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла, содержащим по меньшей мере один акселерометр по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере один гирометр по меньшей мере на двух осях, спроектированный с возможностью определять положение так называемой отметки уровня паруса относительно отметки уровня поверхности земли, а также средства связи с указанным автопилотом; по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата информация, приходящая от указанного сенсора пространственного положения крыла, извлекается и передается указанному автопилоту, чтобы подавать команды указанным приводам. Согласно изобретению парус, спроектированный для реализации этого способа, содержит по меньшей мере один сенсор пространственного положения крыла, который сам содержит бортовую инерциальную платформу, оснащенную по меньшей мере одним акселерометром по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере одним гирометром по меньшей мере на двух осях, и он также содержит средства связи с автопилотом. Система осей содержит первую ось, предпочтительно вдоль направления силы тяжести, и две другие оси, предпочтительно горизонтальные, которые не соединяются друг с другом. Так, как является предпочтительным для упрощения вычислений, но никак не обязательно, эти три оси системы осей выбираются взаимно ортогональными. Понятно, что предпочтительно, но никак не обязательно, две оси, в соответствии с которыми получаются сигналы акселерометра и гирометра, являются теми же самыми. Инерциальная платформа затем оснащается по меньшей мере одним акселерометром по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере одним гирометром, по меньшей мере, на тех же указанных двух осях. В одном конкретном варианте осуществления парус оснащается по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла, содержащим по меньшей мере один акселерометр на трех осях и по меньшей мере один гирометр на трех осях, спроектированный с возможностью определять положение отметки уровня паруса относительно отметки уровня поверхности земли, а также средства связи с автопилотом. Сенсор пространственного положения крыла предпочтительно устанавливается в самом центре паруса, поэтому конструируется так, чтобы быть и легким, и прочным, и снаряжается по меньшей мере одним акселерометром согласно по меньшей мере двум осям и по меньшей мере одним гирометром согласно по меньшей мере двум осям, предпочтительно теми же, что и акселерометр. Сенсор пространственного положения крыла отсылает при помощи средств связи, таких как передатчик "Blue Tooth", или при помощи другой радиочастоты, или по проводу информацию в виде необработанных данных, касающихся пространственного положения паруса во время этапов наполнения паруса, размещения паруса над тележкой и качения до взлета. Естественно, если необходимо, он может отсылать информацию того же типа во время любого этапа полета. Для обеспечения реализации способа согласно изобретению средства связи проектируются с возможностью передачи информации, происходящей из сенсора пространственного положения крыла так,чтобы передавать указанную информацию автопилоту, чтобы подавать команды приводам. В соответствии с изобретением необработанные инерциальные измерения передаются от указанного сенсора пространственного положения крыла на указанный автопилот, который обрабатывает их, оп-3 020525 тимальным образом оценивая положение и угловые скорости указанного паруса, суммируя угловые скорости, предоставляемые указанным гирометром или гирометрами и определяя направление силы тяжести согласно измерениям указанного акселерометра или акселерометров. Эти необработанные данные отфильтровываются, чтобы моделировать ошибки и неопределенности сенсоров. Значения после фильтрации отсылаются автопилоту, который расшифровывает их и подает соответствующие команды приводам, которые воздействуют на элементы управления полетом. Автопилот также проектируется с возможностью управления приводами, которые содержатся в указанном дроне или летательном аппарате, так, чтобы воздействовать на внутренний двигатель, если он содержится в летательном аппарате, и/или воздействовать на рулевые поверхности, если они содержатся в летательном аппарате. В зависимости от обстоятельств летательный аппарат содержит внутренний двигатель, спроектированный с возможностью обеспечивать взлет аппарата и/или средства для соединения с внешним двигателем, спроектированные с возможностью обеспечивать взлет аппарата, такие как лебедка или подобное. Приводы тогда проектируются с возможностью управления двигателем, внутренним и/или внешним, в зависимости от обстоятельств. В одном конкретном варианте осуществления летательный аппарат также содержит средства рулевого управления и/или крыльевого торможения, и/или управления полетом, и/или рулевые поверхности,с возможностью управлять которыми спроектированы приводы. Автопилот тогда проектируется с возможностью управлять средствами рулевого управления и/или крыльевого торможения, и/или управления полетом, и/или рулевыми поверхностями, когда они содержатся на летательном аппарате. Управление тяговыми или движущими средствами, особенно газами двигателя, а также выходом электромотора, или подобным, в таком случае также автоматическое. Следовательно, пилоту, оператору или дистанционному пилоту, чтобы направить летательный аппарат в воздух, достаточно активировать пусковое устройство, такое как кнопка управления или подобное, представляющее средство передачи. Сенсор пространственного положения крыла содержит по меньшей мере одну инерциальную платформу "IMU", или блок инерциальных измерений, предпочтительно основанный на технологии "MEMS",использующей трехосные акселерометры и трехосные гирометры. Эта инерциальная платформа соединена с модулем связи. Связь может равно осуществляться как проводным, так и беспроводным способом. Инерциальная платформа, таким образом, передает необработанные инерциальные измерения автопилоту, который, на основе указанных измерений, оптимальным образом оценивает положение крыла и его угловые скорости. Технология "MEMS" является предпочтительной, поскольку она позволяет предельно сокращать как размеры, так и вес сенсора пространственного положения крыла, что является желательным для того,чтобы не менять профиль паруса и не мешать ему во время полета. Автопилот приводит в исполнение специальное программное обеспечение, которое оценивает положение паруса суммированием угловых скоростей, предоставляемых гирометром или гирометрами по меньшей мере на двух осях или же на 3 осях выбранной системы осей. Акселерометр или акселерометры позволяют определять направление силы тяжести, таким образом обеспечивая стабильный ориентир. Программное обеспечение производит фильтрацию этих данных, чтобы определять оптимальную оценку пространственного положения и скоростей вращения. Оно также выполняет калибровку инерционных измерений, оценивая смещения и коэффициенты масштаба для каждого датчика. С этой целью автопилот управляется интегрированной программой конечных элементов, чтобы рассчитывать значения команд, подаваемых приводам, указанная программа основывается на теории эйлеровых углов или теории кватернионов, или теории направляющих косинусов. На основе этих измерений автопилот определяет соответствующие команды, которые следует направить приводам, особенно силовым цилиндрам крыльевых тормозов паруса, чтобы вновь установить парус в наклонное положение, которое может обеспечить взлет. Вычисление команд силовых цилиндров преимущественно учитывает скорость перемещения тележки. Действительно, чем выше скорость тележки, тем более тонко следует управлять парусом. Для того чтобы обойти неизбежные математические бесконечности, касающиеся определения пространственного положения в третьем измерении, разработанный фильтр полагается предпочтительно на группу кватернионов. Этот математический метод выбирается, поскольку он дает возможность получать лучшую стабильность в численных вычислениях. Интегрирование инерциальной платформы в парус дает возможность точно определять его положение и его угловую скорость по тангажу и по крену. Автопилот затемможет одинаково хорошо управлять маневрами, которые должны выполняться на рулях высоты и парусе, и маневрами, которые должны выполняться на средствах моторизации, а также на средствах для направления тележки, таких как средства рулевого управления. Автопилот также может демонстрировать маневры или поправки, которые должны выполняться для пилота, присутствующего на борту. Но предпочтительно любого человеческого управления, создающего помехи, следует избегать. Реализация изобретения дает возможность непрерывно выполнять повторное центрирование паруса относительно поверхности земли и таким образом дает возможность оптимального взлета. Принципами контроля являются следующие: если парус смещен от центра, команда торможения крыла подается на тормоз крыла, расположенный на противоположной стороне; если парус стремится отклониться от своего идеального пространственного положения, на элементы управления подается команда соответствующей поправки. Это одинаково хорошо подходит для этапов полета и для этапов взлета; в случае тангажа совместное действие на тормоза крыла дает возможность контролировать положение; если парус и тележка не центрированы друг под другом, команда вращения подается на управляемое колесо. Если необходимо, автопилот, в частности, может воздействовать на рулевые поверхности, которые может содержать летательный аппарат, например, на уровне хвостового оперения, добавленного к тележке, или подобного. Понятно, что сочетание всех этих действий стремится воспроизвести действия, которые бы совершал пилот-человек. В конкретном варианте тележка содержит по меньшей мере один сенсор пространственного положения тележки, спроектированный с возможностью определять положение отметки уровня тележки относительно отметки уровня поверхности земли, и также содержит автопилот, спроектированный с возможностью подавать команды приводам, которые содержит этот летательный аппарат, чтобы воздействовать на эти стропы. В этом варианте автопилот проектируется с возможностью прекращения, в результате воздействия на средства передачи, подачи информации, подаваемой сенсором пространственного положения тележки, и заменять указанную информацию той, которая подается сенсором пространственного положения крыла, расположенным в самом парусе, чтобы подавать команды на приводы. С этой целью летательный аппарат также содержит средство переключения, спроектированное с возможностью отдавать сенсору пространственного положения крыла приоритет над сенсором пространственного положения тележки, чтобы передавать информацию на автопилот и генерировать команды,подаваемые последним на приводы. Способ управления автоматическим взлетом затем дополняется следующими шагами: указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащаются по меньшей мере одним сенсором пространственного положения тележки, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня тележки относительно отметки уровня поверхности земли; по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата используется средство переключения, чтобы отдавать предпочтение сенсору пространственного положения крыла над сенсором пространственного положения тележки, чтобы передавать данные автопилоту, чтобы подавать команды приводам. Понятно, что в случае, когда парус оснащен несколькими сенсорами пространственного положения крыла, в частности для надежности, и/или когда тележка оснащена несколькими автопилотами, определяются правила приоритета, чтобы отдавать приоритет одному сенсору пространственного положения крыла над другими и/или одному автопилоту над другими, летательный аппарат затем оснащается средствами управления и передачи, чтобы реализовать эти приоритеты. Реализация изобретения в его разнообразных формах дает возможность удерживать парус и тележку друг под другом, на наземных этапах, а также на этапах полета. Автопилот, в частности, способен контролировать относительное положение центра инерции тележки относительно центра тяги паруса. Способ автоматического взлета согласно изобретению также позволяет, насколько это дает возможность обойтись без присутствия пилота, использование в случаях, которые считаются опасными,особенно в испытаниях паруса на парапланерах или парамоторах. Действительно, по сравнению с управлением человеком, имеются большие преимущества: повторяемость действий на элементах управления,возможность записи параметров полета и связанных действий и, следовательно, возможность апостериорного анализа, легкое регулирование массы летательного аппарата, исключение риска телесных повреждений, полетные испытания в любой местности. В целом, изобретение обеспечивает полностью автоматический взлет специально оснащенного летательного аппарата с гибким крылом, в отличных условиях безопасности и при небольших затратах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ управления автоматическим взлетом дрона или летательного аппарата с гибким крылом,включающего по меньшей мере одно гибкое крыло, которое содержит по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах, по меньшей мере, с указанного гибкого крыла, отличающийся тем, что указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащены по меньшей мере одним автопилотом, спроектированным с возможностью подавать команды движения приводам, которыми оснащен указанный дрон или летательный аппарат, так, чтобы воздействовать, по меньшей мере, на указанные стропы; указанное гибкое крыло оснащено по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла, содержащим по меньшей мере один акселерометр по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере один гирометр по меньшей мере на двух осях, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня гибкого крыла относительно отметки уровня поверхности земли, а также средства связи с указанным автопилотом; по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата информация, приходящая от указанного сенсора пространственного положения крыла, извлекается и направляется указанному автопилоту, чтобы подавать команды указанным приводам. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что необработанные инерциальные измерения передаются от указанного сенсора пространственного положения крыла указанному автопилоту, который обрабатывает их, оптимальным образом оценивая положение и угловые скорости указанного гибкого крыла, складывая угловые скорости, предоставляемые указанным гирометром или гирометрами, и определяя направление силы тяжести согласно измерениям указанного акселерометра или акселерометров. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный автопилот пилотируется интегрированной программой конечных элементов с тем, чтобы рассчитывать значения команд, подаваемых указанным приводам, указанная программа основывается на теории эйлеровых углов, или теории кватернионов, или теории направляющих косинусов. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что указанный автопилот предназначен для управления приводами, которые содержит указанный дрон или летательный аппарат, так, чтобы воздействовать на внутренний двигатель, если указанный дрон или летательный аппарат содержит его, и/или чтобы воздействовать на рулевые поверхности, если указанный дрон или летательный аппарат содержит таковые. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что указанный автопилот также предназначен для управления средствами рулевого управления, и/или крыльевого торможения, и/или управления полетом и/или рулевыми поверхностями, когда указанный дрон или летательный аппарат содержит таковые. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанная тележка или грузозахватное приспособление оснащаются по меньшей мере одним сенсором пространственного положения тележки, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня тележки относительно отметки уровня поверхности земли; по меньшей мере, во время взлета указанного дрона или летательного аппарата используется средство переключения, отдающее приоритет указанному сенсору пространственного положения крыла над указанным сенсором пространственного положения тележки, с тем, чтобы осуществлять связь с указанным автопилотом для подачи команды указанным приводам. 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное гибкое крыло оснащается по меньшей мере одним сенсором пространственного положения крыла, содержащим по меньшей мере один акселерометр на трех осях и по меньшей мере один гирометр на трех осях, спроектированным с возможностью определять положение так называемой отметки уровня гибкого крыла относительно отметки уровня поверхности земли, а также средствами связи с указанным автопилотом. 8. Гибкое крыло для использования в способе по пп.1-7, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один сенсор пространственного положения крыла, который содержит бортовую инерциальную платформу, оснащенную по меньшей мере одним акселерометром по меньшей мере на двух осях и по меньшей мере одним гирометром по меньшей мере на двух осях, и тем, что он также содержит средства связи с автопилотом. 9. Летательный аппарат, который содержит гибкое крыло по п.8, а также по меньшей мере одну тележку или грузозахватное приспособление, которые свешиваются на стропах по меньшей мере с одного гибкого крыла, при этом указанная тележка или грузозахватное приспособление содержат указанный автопилот, спроектированный с возможностью подавать команды приводам, которые содержит указанный летательный аппарат, так чтобы воздействовать на указанные стропы, и/или воздействовать на двигатель, и/или воздействовать на рулевые поверхности, отличающийся тем, что указанные средства связи спроектированы с возможностью передачи информации, приходящей от указанного сенсора пространственного положения крыла, с тем, чтобы передавать указанную информацию указанному автопилоту,-6 020525 чтобы подавать команды указанным приводам. 10. Летательный аппарат по п.9, отличающийся тем, что летательный аппарат представляет собой дрон. 11. Летательный аппарат по п.9 или 10, отличающийся тем, что он также содержит внутренний двигатель, спроектированный с возможностью обеспечивать его взлет, и/или средства соединения с внешним двигателем, спроектированные с возможностью обеспечивать его взлет, такие как лебедка или подобные, и тем, что указанные приводы спроектированы с возможностью управлять указанным двигателем, внутренним и/или внешним, в зависимости от обстоятельств. 12. Летательный аппарат по одному из пп.9-11, отличающийся тем, что он также содержит рулевые поверхности и/или средства рулевого управления, и/или крыльевого торможения, и/или управления полетом, с возможностью управлять которыми спроектированы указанные приводы. 13. Летательный аппарат по одному из пп.9-12, отличающийся тем, что указанная тележка или грузозахватное приспособление содержат сенсор пространственного положения тележки, спроектированный с возможностью определять положение отметки уровня тележки относительно отметки уровня поверхности земли, при этом указанный летательный аппарат также содержит средство переключения, спроектированное с возможностью отдавать указанному сенсору пространственного положения крыла приоритет над указанным сенсором пространственного положения тележки с тем, чтобы передавать информацию указанному автопилоту и генерировать команды, передаваемые последним на указанные приводы.

МПК / Метки

МПК: B64C 31/036, B64C 39/02

Метки: гибким, способ, аппарата, автоматического, крылом, взлета, парусом, летательный, аппарат, летательного

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-20525-sposob-avtomaticheskogo-vzleta-dlya-letatelnogo-apparata-s-gibkim-krylom-parusom-i-letatelnyjj-apparat.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ автоматического взлета для летательного аппарата с гибким крылом, парусом и летательный аппарат</a>

Похожие патенты