一种小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统

本发明属于飞行器应急着陆，具体涉及一种小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统。

背景技术：

1、近年来，无人机正在被大量的运用，涵盖航空摄影、地形测绘、农业监测、应急救援、科学探测等众多行业领域，为社会生产、生活带来巨大机遇和效益。特别是搭载精密设备的无人机，其载荷价值往往高于无人机平台本身。然而随着无人机应用越来越广泛，无人机失控坠落事故时有发生，机载精密载荷面临着着陆冲击损坏的风险，同时对地面行人、设施和水面环境构成安全威胁。

2、目前对于无人机应急着陆装置的设计主要由降落伞系统和气囊缓冲系统两类。降落伞系统使用高度有一定的要求，当无人机高度较低时其减速效果并不明显，且降落伞展开后无人机的姿态不可控，容易发生侧翻。气囊缓冲系统因展开速度快、系统质量小、可提供全方位防护等优势，成为小型无人机应急回收的关键技术。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统；具体技术方案为：

2、一种小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，用于安装于无人机本体的下部，包含：

3、充气气源；

4、封装结构；

5、以及气囊组件，收纳于所述封装结构内；所述气囊组件包含位于中央的主气囊和围绕所述主气囊布置的至少一层侧向气囊；

6、所述充气气源通过流道与所述气囊组件相连通，以在触发时向所述主气囊与所述侧向气囊输送气体使其向外展开。

7、优选地，所述封装结构包含固定于所述无人机本体底部的气囊舱以及密封于所述气囊舱底部的易碎底盖；

8、初始状态下，所述充气气源、所述流道及所述气囊组件均折叠收纳于所述气囊舱内；触发充气时，所述气囊组件膨胀撑破所述易碎底盖并向外展开。

9、优选地，所述流道包含固定安装于所述气囊舱顶部的分气盘，所述分气盘内具有一进多出的气体流道，且所述分气盘上设有与所述主气囊相对应的第一出气口以及与所述侧向气囊相对应的至少一个第二出气口；

10、所述第一出气口的孔径大于所述第二出气口的孔径。

11、优选地，所述第一出气口处安装有第一单向阀，各个所述第二出气口处分别安装有第二单向阀。

12、优选地，所述流道还包含第一柔性气管和多个第二柔性气管；

13、所述第一柔性气管连接于所述第一出气口与所述主气囊的进气口之间；各个所述第二柔性气管分别连接于对应的所述第二出气口与对应所述侧向气囊的进气口之间。

14、优选地，所述侧向气囊包含嵌套布置的第一侧向气囊、第二侧向气囊和第三侧向气囊；

15、所述第一侧向气囊、所述第二侧向气囊与所述第三侧向气囊均呈环形结构，且由内向外紧贴呈阶梯状排列，构成梯次支撑的同心多层径向结构。

16、优选地，所述第二出气口、所述第二单向阀及所述第二柔性气管的数量均与所述侧向气囊的数量相同，且一一对应连通。

17、优选地，所述主气囊上安装有排气阀。

18、优选地，所述充气气源为化学产气式气体发生器，固定安装于所述气囊舱内部顶部，且所述气体发生器与所述分气盘的进气端相相连并经由挡板限位固定。

19、优选地，所述气囊组件的外侧包覆有蒙皮，所述蒙皮采用耐磨抗撕裂的柔性织物制成。

20、本发明提供的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统具有如下有益效果：

21、1.系统轻量化：采用气体发生器代替传统气瓶，系统总重量大幅度降低，适合小型无人机；气体发生器响应快（10~50ms），应急展开时间明显缩短。

22、2.缓冲性更优：主气囊专注吸能，环形侧部气囊专注支撑，两者各司其职，峰值加速度和反弹速度明显降低。

23、3.抗侧翻能力强：3个环形侧向气囊采用多层布置，形成多层径向防御结构。

24、4.具有下降减速功能：气囊展开后迎风面积显著增大，空气阻力增大，实现下落减速。经仿真验证，气囊展开后，无人机自10m跌落。触地速度由理论自由落体14m/s降至6m/s，降幅约57%。

25、5.避免行人和地面设施损伤：气囊柔性织物外表面在意外撞击时起到缓冲保护作用。

26、6.适用水面着陆：气囊充气展开后形成大体积封闭气腔，产生足够浮力使无人机漂浮于水面。

27、7.结构紧凑、收纳整齐：气囊舱将气体发生器、分气盘、4根柔性管和4个折叠气囊的整体封装于无人机底部，平时不影响无人机的正常飞行，触发时快速展开。

28、8.具有多姿态着陆适应性：本系统通过3个环形侧向气囊的同心多层径向防御结构，使系统在0°至30°范围内的多种倾斜着陆姿态下均能实现有效缓冲。经仿真验证，在30°极限倾斜姿态下，系统峰值加速度仍控制在安全阈值（20g）以内，保证了对机载精密载荷的可靠保护。

1.一种小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，用于安装于无人机本体（1）的下部，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述封装结构包含固定于所述无人机本体（1）底部的气囊舱（2）以及密封于所述气囊舱（2）底部的易碎底盖（8）；

3.根据权利要求1所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述流道包含固定安装于所述气囊舱（2）顶部的分气盘（9），所述分气盘（9）内具有一进多出的气体流道，且所述分气盘（9）上设有与所述主气囊（14）相对应的第一出气口（9-1）以及与所述侧向气囊相对应的至少一个第二出气口；

4.根据权利要求3所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述第一出气口（9-1）处安装有第一单向阀（4），各个所述第二出气口处分别安装有第二单向阀。

5.根据权利要求3或4所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述流道还包含第一柔性气管（16）和多个第二柔性气管；

6.根据权利要求1或3所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述侧向气囊包含嵌套布置的第一侧向气囊（13）、第二侧向气囊（12）和第三侧向气囊（11）；

7.根据权利要求6所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述第二出气口、所述第二单向阀及所述第二柔性气管的数量均与所述侧向气囊的数量相同，且一一对应连通。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述主气囊（14）上安装有排气阀（20）。

9.根据权利要求3所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述充气气源为化学产气式气体发生器（3），固定安装于所述气囊舱（2）内部顶部，且所述气体发生器（3）与所述分气盘（9）的进气端相相连并经由挡板（21）限位固定。

10.根据权利要求1所述的小型无人机的应急着陆气囊缓冲与防护系统，其特征在于，所述气囊组件（10）的外侧包覆有蒙皮（15），所述蒙皮（15）采用耐磨抗撕裂的柔性织物制成。