本發(fā)明涉及一種遙控降落傘，屬于飛行器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

降落傘的工作原理是降落傘在一定高度降落傘打開后，由于氣流與傘衣內(nèi)壁作用，傘衣迅速張開。隨著空氣阻力的不斷增大，其下降速度減小，逐漸達(dá)到平衡速度，直至實(shí)現(xiàn)安全著陸。盡管降落傘已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，但目前的應(yīng)用水平僅是利用降落傘實(shí)現(xiàn)減速而無法實(shí)現(xiàn)對降落傘下降軌跡的主動控制，降落傘落點(diǎn)精度無法保障。特別是在進(jìn)行航天器回收時(shí)，若遇到有風(fēng)天氣，將會直接造成航天器偏離預(yù)定著陸點(diǎn)幾十甚至上百公里；若遭遇復(fù)雜地形環(huán)境，如叢林、高山、水域等，有可能直接損壞航天器，這會給搜尋和回收帶來極大困難，造成的經(jīng)濟(jì)和財(cái)產(chǎn)損失也將大大增加。因此，研制一種遙控降落傘，通過地面人員操縱遙控器，實(shí)現(xiàn)對降落傘下降軌跡的控制，提高降落傘的落點(diǎn)精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種遙控降落傘。該遙控降落傘能夠通過地面遙控的方式來實(shí)現(xiàn)對降落傘下降軌跡的控制，提高降落傘的落點(diǎn)精度，這對于航天器回收、物資投放及傘兵空降等具有重要的實(shí)用價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種遙控降落傘，主要包括傘衣、傘繩、控制箱、負(fù)載和遙控器，所述傘衣內(nèi)壁安裝有12根對稱分布的傘肋，所述12根傘肋的一端分別與12根傘繩的一端固定連接，所述12根傘繩以相鄰的每三根為一組將傘繩分成4組，所述控制箱的內(nèi)部安裝有飛控主板，飛控主板上安裝有微控制器STM32F407、氣壓高度計(jì)MS5611、慣性測量元件MPU6050、磁力航向計(jì)HMC5883及GPS模塊NEO-M8N，其中，所述微控制器STM32F407是一款基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的微型控制單元MCU，用于處理飛行參數(shù)、控制飛行器穩(wěn)定和運(yùn)動方向；所述氣壓高度計(jì)MS5611與微控制器STM32F407中的IIC接口連接，為飛控主板提供降落傘的高度信息；所述慣性測量元件MPU6050和磁力航向計(jì)HMC5883與微控制器STM32F407中的IIC接口連接，為飛控主板提供降落傘航跡姿態(tài)的參考信息；所述GPS模塊NEO-M8N與微控制器STM32F407中的串口3即USART3接口連接，為飛控主板提供降落傘的位置和速度信息，所述控制箱的底部安裝有負(fù)載連接機(jī)構(gòu)，并與負(fù)載相連接，所述控制箱的內(nèi)部還安裝有對稱分布的4個(gè)步進(jìn)電機(jī)模塊，所述每個(gè)步進(jìn)電機(jī)模塊包括步進(jìn)電機(jī)和安裝在步進(jìn)電機(jī)軸上的卷筒，所述控制箱的頂部開設(shè)有4個(gè)對稱分布的圓形孔洞，4組傘繩分別穿過4個(gè)圓形孔洞依次與4個(gè)步進(jìn)電機(jī)軸上的卷筒固定纏繞，并通過步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動來控制傘繩的釋放與拉緊實(shí)現(xiàn)降落傘傘衣氣動力的改變，進(jìn)而控制降落傘的運(yùn)動軌跡，所述微控制器STM32F407中的PWM輸出接口連接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器后，再與4個(gè)步進(jìn)電機(jī)相連接，并分別控制4個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明有益效果是：一種遙控降落傘，主要包括傘衣、傘繩、控制箱、負(fù)載和遙控器，操作人員根據(jù)降落傘當(dāng)前位置與目標(biāo)落點(diǎn)之間的誤差，發(fā)出遙控指令，飛控主板接收遙控指令后，向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出旋轉(zhuǎn)指令，并由步進(jìn)電機(jī)帶動傘繩并對傘繩的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對降落傘下降軌跡的控制。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠顯著提高降落傘落點(diǎn)的準(zhǔn)確度，減少傳統(tǒng)降落傘落點(diǎn)無法控制帶來的不必要的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)，在改變降落傘下降軌跡過程中，僅需提供步進(jìn)電機(jī)收緊或釋放傘繩所需的小功率電源，無需采用其它動力，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中的控制箱結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中的電機(jī)模塊示意圖。

圖4是本發(fā)明中的飛控主板原理框圖。

圖5是本發(fā)明控制過程流程圖。

圖6是本發(fā)明傘衣氣動力改變示意圖。

圖中：1、傘肋，2、傘衣，3、傘繩，4、控制箱，401、圓形孔洞，402、步進(jìn)電機(jī)模塊，4021、步進(jìn)電機(jī)，4022、卷筒，403、飛控主板，5、負(fù)載連接機(jī)構(gòu)，6、負(fù)載，7、遙控器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1、2、3、4所示，一種遙控降落傘，主要包括傘衣2、傘繩3、控制箱4、負(fù)載6和遙控器7，所述傘衣2內(nèi)壁安裝有12根對稱分布的傘肋1，所述12根傘肋1的一端分別與12根傘繩3的一端固定連接，所述12根傘繩3以相鄰的每三根為一組將傘繩3分成4組，所述控制箱4的內(nèi)部安裝有飛控主板403，飛控主板403上安裝有微控制器STM32F407、氣壓高度計(jì)MS5611、慣性測量元件MPU6050、磁力航向計(jì)HMC5883及GPS模塊NEO-M8N，其中，所述微控制器STM32F407是一款基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的微型控制單元MCU，用于處理飛行參數(shù)、控制飛行器穩(wěn)定和運(yùn)動方向；所述氣壓高度計(jì)MS5611與微控制器STM32F407中的IIC接口連接，為飛控主板403提供降落傘的高度信息；所述慣性測量元件MPU6050和磁力航向計(jì)HMC5883分別與微控制器STM32F407中的IIC接口連接，為飛控主板403提供降落傘航跡姿態(tài)的參考信息；所述GPS模塊NEO-M8N與微控制器STM32F407中的串口3即USART3接口連接，為飛控主板403提供降落傘的位置和速度信息，所述控制箱4的底部安裝有負(fù)載連接機(jī)構(gòu)5，并與負(fù)載6相連接，所述控制箱4的內(nèi)部還安裝有對稱分布的4個(gè)步進(jìn)電機(jī)模塊402，所述每個(gè)步進(jìn)電機(jī)模塊402包括步進(jìn)電機(jī)4021和安裝在步進(jìn)電機(jī)4021軸上的卷筒4022，所述控制箱4的頂部開設(shè)有4個(gè)對稱分布的圓形孔洞401，4組傘繩3分別穿過4個(gè)圓形孔洞401依次與4個(gè)步進(jìn)電機(jī)4021軸上的卷筒4022固定纏繞，并通過步進(jìn)電機(jī)4021轉(zhuǎn)動來控制傘繩3的釋放與拉緊實(shí)現(xiàn)降落傘傘衣2氣動力的改變，進(jìn)而控制降落傘的運(yùn)動軌跡，所述微控制器STM32F407中的PWM輸出接口連接步進(jìn)電機(jī)4021驅(qū)動器后，再與4個(gè)步進(jìn)電機(jī)4021相連接，并分別控制4個(gè)步進(jìn)電機(jī)4021的轉(zhuǎn)動。

如圖6所示，降落傘下降軌跡可通過控制降落傘傘繩3的長度加以實(shí)現(xiàn)，通過控制降落傘的外形，能夠改變降落傘傘衣2所受氣動力，使傘衣2獲得橫截面上任意方向的加速度，現(xiàn)以獲得橫截面內(nèi)大小為a的加速度為例，通過步進(jìn)電機(jī)4021的轉(zhuǎn)動，控制降落傘的傘繩3的長度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對降落傘下降軌跡的控制。

具體工作過程如下：假設(shè)以重物投放為例，設(shè)定500米高度作為開傘高度。當(dāng)降落傘由運(yùn)輸機(jī)投放后，重物和降落傘一起在重力作用下加速下降。下降過程中，高度信號被實(shí)時(shí)采集，當(dāng)下降高度到達(dá)距地面約500米時(shí)，開傘機(jī)構(gòu)執(zhí)行開傘動作，降落傘打開，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)模塊未發(fā)生動作，每組的傘繩長度相同，在不考慮外界干擾的情況下，降落傘垂直下降。這時(shí)，地面操作人員根據(jù)降落傘當(dāng)前位置與目標(biāo)落點(diǎn)之間的誤差，發(fā)出遙控指令，飛控主板接收遙控器指令后，經(jīng)過微控制器處理后并向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出旋轉(zhuǎn)指令，步進(jìn)電機(jī)接收該指令后，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動來控制降落傘傘繩的長短，從而實(shí)現(xiàn)降落傘運(yùn)動軌跡的可控與精確著陸。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：一種遙控降落傘，能夠顯著提高降落傘落點(diǎn)的準(zhǔn)確度，減少傳統(tǒng)降落傘落點(diǎn)無法控制帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)，在改變降落傘下降軌跡過程中，僅需提供步進(jìn)電機(jī)收緊或釋放傘繩所需的小功率電源，無需采用其它動力，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。