一种增强翼伞转向能力的装置、控制方法及翼伞

1.本发明涉及翼伞飞行控制技术领域，特别是涉及一种增强翼伞转向能力的装置、控制方法及翼伞。


背景技术：

2.翼伞在民用、商用和国防中应用广泛。目前，翼伞的主要转向方式主要为跳伞员手动或是通过遥控器操纵绳拉动翼伞伞弦。这些转向方式的原理是，当拉动伞弦时，拉动的伞弦带动伞面向下，迎风攻角增大，通过气流会在该处伞面产生比其他处伞面更大的阻力，使翼伞转向。但是由于此转向方式主要依靠风的阻力，控制转向的能力弱，容易受到风的影响，对滑翔比也会带来影响，对于实现翼伞的有效转向控制特别是精确归航着落比较困难。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增强翼伞转向能力的装置、控制方法及翼伞，其能够在翼伞滑翔过程中利用嵌入式系统等控制机载风机制造气流，经左右动力气道由喷口喷出，使翼伞左右两侧受力产生差别推动翼伞更有效的转向，增强翼伞的转向能力。本发明在提高翼伞的转向控制能力的同时可以增强翼伞的抗风能力并改善翼伞的滑翔比。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种增强翼伞转向能力的装置，包括：
6.动力气道，其包括左动力气道和右动力气道，其中，所述左动力气道设置于翼伞前端的左侧，所述右动力气道设置于翼伞前端的右侧；
7.矢量喷口，其包括左矢量喷口和右矢量喷口，并且所述左矢量喷口设置于所述左动力气道的出气端，所述右矢量喷口设置于所述右动力气道的出气端；
8.转向能力控制装置，该装置采用两种结构形式，当采用第一种结构形式时，该控制装置包括：两个风机和嵌入式系统，所述两个风机的出风口，其中一个与所述左动力气道的进气端相连，另外一个出风口与所述右动力气道的进气端相连，所述嵌入式系统根据获取的指令来控制该两个风机的进风量；
9.当采用第二种结构形式时，该控制装置包括：一个风机、风力分配室和嵌入式系统，所述风力分配室，其外形呈三通管结构形式，该风机的出风口连接该风力分配室的进风口，该风力分配室的两个出口各连接左右动力气道的进气端，并且在该风力分配室内部还设置有一个控制拨片，该嵌入式系统根据获取的指令来控制该控制拨片的转向，以实现风力的分配。
10.进一步的，所述转向能力控制装置，其设置在容置箱体的内部，风机的进风口设置在该容置箱体的侧壁上。
11.进一步的，所述容置箱体设置在翼伞的货舱之上。
12.进一步的，所述容置箱体的内部还设置有电机，所述电机的动力输出端与所述矢量喷口通过控制线连接。
13.一种增强翼伞转向能力的装置的控制方法，所述控制方法包括：
14.嵌入式系统获取转向指令，若该转向指令为左转指令，则通过调整左动力气道以及右动力气道中的进风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量，则左矢量喷口喷出的气流小于右矢量喷口喷出的气流，以实现在翼伞的翼面上产生一个向左偏转的力矩，使得翼伞完成向左转向，其中，所述通过调整左动力气道以及右动力气道中的进风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量的具体方法包括：
15.当所述转向能力控制装置采用第一种结构形式时，所述嵌入式系统控制该两个风机的鼓风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量；
16.当所述转向能力控制装置采用第二种结构形式时，所述嵌入式系统控制所述控制拨片向着左动力气道方向偏转，以减少左动力气道的进风量。
17.一种翼伞，其包括所述的一种翼伞的气动转向控制装置。
18.本发明的有益效果是：
19.1、本发明的转向装置采用的是喷气转向，与现有技术中的阻力转向相比，对于翼伞的滑翔比的影响可以忽略不计。
20.2、本发明在不需要转向的时候可以同时启动左右风机喷气来提供推力，进一步加大翼伞的滑翔比。提升翼伞的滑行距离。
21.3、本发明通过在翼伞内部增加左右动力气道，可以在翼伞投放初期启动风机对气道快速供气，从而使翼伞快速张开。
22.4、本发明在气道的尾部采用的矢量喷口，其优点是使得翼伞可以有更小的转弯半径，从而使得翼伞在转向上有更大的灵活性。
23.5、本发明应用的翼伞具有主动的驱动能力，这在一定层度上提高了翼伞对于风抗拒能力，又因为由于翼伞的转弯半径和滑翔比控制的改善，为翼伞实现精确归航提供了保障。
附图说明
24.图1为实施例1中提供的一种增强翼伞转向能力的装置的左视图；
25.图2为实施例1中提供的一种增强翼伞转向能力的装置的正视图；
26.图3为实施例1中提供的翼伞的仰视图；
27.图4为实施例1中提供的翼伞吊舱的正视图；
28.图5为实施例1中提供的翼伞吊舱的左视图；
29.图6为实施例1中提供的在左右动力气道均开启状态下的风力分配室的剖面图；
30.图7为实施例1中提供的在左动力气道关闭，右动力气道开启状态下的风力分配室的剖面图；
31.附图中：
32.1-动力气道、2-货舱、3-矢量喷口、4-控制线、5-风机进气口、6-动力气道的进气口、7-风力分配室、8-容置箱体、9-嵌入式系统、10-风机、11-控制拨片、12-右动力气道进气口、13-左动力气道进气口、14-风力分配室进气口。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1
35.参见图1-图7，本实施例提供一种增强翼伞转向能力的装置，该装置包括：
36.动力气道1，其包括左动力气道和右动力气道，其中，左动力气道设置于翼伞前端的左侧，右动力气道设置于翼伞前端的右侧；
37.矢量喷口3，其包括左矢量喷口和右矢量喷口，并且左矢量喷口设置于左动力气道的出气端，右矢量喷口设置于右动力气道的出气端；
38.转向能力控制装置，具体的说，在本实例中，该转向能力控制装置可以采用两种结构形式，其中，
39.当采用第一种结构形式时，该控制装置包括：两个风机和嵌入式系统9，两个风机的出风口，其中一个与左动力气道的进气端13相连，另外一个出风口与右动力气道的进气端12相连，嵌入式系统9根据获取的指令来控制该两个风机的进风量；
40.当采用第二种结构形式时，该机构具体如图4、图5、图6和图7所示，具体的说，该控制装置包括：一个风机10、风力分配室和嵌入式系统9，风力分配室7，其外形呈三通管结构形式，该风机10的出风口连接该风力分配室进气口14，该风力分配室的出气口连接动力气道的进气口6，具体的说，该风力分配室具有2个出口，且各连接左右动力气道的进气端，更具体的说，如图7所示，该风力分配室的左侧出口连接左动力气道的进气端13，该风力分配室的右侧出口连接右动力气道的进气端12。
41.在该风力分配室7内部还设置有一个控制拨片11，该嵌入式系统9根据获取的指令来控制该控制拨片11的转向，以实现风力的分配。
42.具体的说，在本实施例中，不论转向能力控制装置采用第一种结构形式还是第二种结构形式，其均设置在容置箱体8的内部，风机10的风机进气口5设置在该容置箱体8的侧壁上。
43.具体的说，在本实施例中，容置箱体8设置在翼伞的货舱2之上。
44.具体的说，在本实施例中，容置箱体8的内部还设置有电机，电机的动力输出端与矢量喷口3通过控制线4连接。
45.更具体的说，本实施例中采用的翼伞翼展为81cm，平铺面积0.16；左动力气道和右动力气道的内径为1.5cm；电机为1020空心杯有刷电机，桨：75mm，最大提供推力：0.52n；翼伞总重：0.6kg，当翼伞在高空中被抛出后，根据地面控制台指令，到达一定的高度后，嵌入式系统9输出信号使风机10进行工作，鼓出的风通过左右动力气道使翼伞张开。
46.当翼伞不需要转向时，可以控制转向能力控制装置，当该控制装置采用第一种结构形式时，操纵左右风机对左右动力气道进行充气，使翼伞获得向前的推力，从而增大翼伞的滑翔比；当该控制装置采用第二种结构形式时，调整控制拨片11的旋转角度，使得其处于图6中的状态，并且加大风机鼓风功率，使翼伞获得向前的推力，从而增大翼伞的滑翔比；
47.当翼伞需要快速转向时，可以控制转向能力控制装置，当该控制装置采用第一种
结构形式时，即控制一侧的风机全功率运行，鼓出的风全部往转向一侧的动力气道输出，使翼伞快速转向；当该控制装置采用第二种结构形式时，控制其中的控制拨片11的向左动力气道进气口13旋转。
48.当翼伞需要对滑翔的方向进行微调时，若该转向能力控制装置采用第二种结构形式，则控制控制拨片11的小角度调动至相应的位置，从而实现微调。
49.实施例2
50.本实施例在实施例1的基础之上，提供一种增强翼伞转向能力装置的控制方法，该方法包括：
51.嵌入式系统9获取转向指令，若该转向指令为左转指令，则通过调整左动力气道以及右动力气道中的进风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量，则左矢量喷口喷出的气流小于右矢量喷口喷出的气流，以实现在翼伞的翼面上产生一个向左偏转的力矩，使得翼伞完成向左转向，其中，所述通过调整左动力气道以及右动力气道中的进风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量的具体方法包括：
52.当转向能力控制装置采用第一种结构形式时，嵌入式系统9控制该两个风机的鼓风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量；
53.当转向能力控制装置采用第二种结构形式时，嵌入式系统9控制控制拨片11向着左动力气道方向偏转，以减少左动力气道的进风量。
54.具体的说，在本实例中，当嵌入式系统9获取右转指令，执行该右转指令时，具体控制方式与上述方法类似，只是方向调换而已。
55.具体的说，在本实例中，还可以实现提升翼伞的滑翔比，具体的说：
56.在翼伞直线滑翔时，使控制拨片11位于中间位置，左右动力气道获得相同的进气量，喷出的气体可以推动翼伞的前进，从而提升了翼伞的滑翔比。即使在使用本装置驱动翼伞转向时，由于不需要拉下翼伞的襟翼通过阻力的方式实现转向，因此不会降低翼伞的滑翔比。进一步还可以通过调整风机的功率来调整风量，产生不同的推进力和旋转力矩，从而提高了翼伞的控制能力和飞行能力，也使得翼伞的抗风能力得到增强。
57.实施例3
58.本实施例在实施例1的基础之上，提供一种翼伞，该翼伞采用了实施例1中提供的一种增强翼伞转向能力的装置。
59.本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
60.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种增强翼伞转向能力的装置，其特征在于，包括：动力气道，其包括左动力气道和右动力气道，其中，所述左动力气道设置于翼伞前端的左侧，所述右动力气道设置于翼伞前端的右侧；矢量喷口，其包括左矢量喷口和右矢量喷口，并且所述左矢量喷口设置于所述左动力气道的出气端，所述右矢量喷口设置于所述右动力气道的出气端；转向能力控制装置，该装置采用两种结构形式，当采用第一种结构形式时，该控制装置包括：两个风机和嵌入式系统，所述两个风机的出风口，其中一个与所述左动力气道的进气端相连，另外一个出风口与所述右动力气道的进气端相连，所述嵌入式系统根据获取的指令来控制该两个风机的进风量；当采用第二种结构形式时，该控制装置包括：一个风机、风力分配室和嵌入式系统，所述风力分配室，其外形呈三通管结构形式，该风机的出风口连接该风力分配室的进风口，该风力分配室的两个出口各连接左右动力气道的进气端，并且在该风力分配室内部还设置有一个控制拨片，该嵌入式系统根据获取的指令来控制该控制拨片的转向，以实现风力的分配。2.根据权利要求1所述的一种增强翼伞转向能力的装置，其特征在于，所述转向能力控制装置，其设置在容置箱体的内部，风机的进风口设置在该容置箱体的侧壁上。3.根据权利要求2所述的一种增强翼伞转向能力的装置，其特征在于，所述容置箱体设置在翼伞的货舱之上。4.根据权利要求3所述的一种增强翼伞转向能力的装置，其特征在于，所述容置箱体的内部还设置有电机，所述电机的动力输出端与所述矢量喷口通过控制线连接。5.根据权利要求1所述的一种增强翼伞转向能力的装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：嵌入式系统获取转向指令，若该转向指令为左转指令，则通过调整左动力气道以及右动力气道中的进风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量，则左矢量喷口喷出的气流小于右矢量喷口喷出的气流，以实现在翼伞的翼面上产生一个向左偏转的力矩，使得翼伞完成向左转向，其中，所述通过调整左动力气道以及右动力气道中的进风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量的具体方法包括：当所述转向能力控制装置采用第一种结构形式时，所述嵌入式系统控制该两个风机的鼓风量，使得左动力气道中的进风量小于右动力气道中的进风量；当所述转向能力控制装置采用第二种结构形式时，所述嵌入式系统控制所述控制拨片向着左动力气道方向偏转，以减少左动力气道的进风量。6.一种翼伞，其特征在于，包括权利要求1至4中任一一项所述的一种翼伞的气动转向控制装置。

技术总结
本发明公开了一种增强翼伞转向能力的装置、控制方法及翼伞，旨在实现提升翼伞的控制性能，同时该装置还可以给翼伞提供一定辅助动力从而提升其滑翔比。包括：左右动力气道、风机、控制阀门、进气口、喷口和控制装置等。其工作原理为，当翼伞在空中滑行时，通过翼伞上的嵌入式设备控制风机的风力和控制阀门的开合，以此来改变左右动力气道内进气量，这些空气经两侧喷口喷出形成力差，从而推动翼伞改变方向。该方法可以有效地增强翼伞的转向能力同时也提高了翼伞的抗风能力。也提高了翼伞的抗风能力。也提高了翼伞的抗风能力。


技术研发人员：蒋宇鸿 赵敏 姚敏
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2022/5/25