CN103201173B - 用于将装载物投放到飞行器外的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将装载物(6)投放到飞行器(10)外的系统，包括带有空投伞缆绳(4)的空投伞(2)以及用于将空投伞(2)布置在经过所述飞行器(10)的包围气流中的致动装置(21)。在飞行器(10)内能够设置有接收装置(20)，接收装置(20)接收作用在空投伞缆绳(4)上的牵引力，所述牵引力由测力装置(12)确定并且通过发射装置(18)发送。在牵引力已知的情况下，能够实施应急释放并且能够评估空投伞(2)是否已经在包围飞行器的气流中正确地展开。

Description

用于将装载物投放到飞行器外的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月10日提交的德国专利申请No.102010050896.9以及2010年11月10提交的美国临时专利申请No.61/412,121的申请日的优先权，这两个申请的公开内容以引用的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于将装载物投放到飞行器外的系统，该系统包括带有空投伞缆绳的空投伞以及用于将空投伞布置在经过飞行器的包围气流中的致动装置。本发明还涉及用于将装载物投放到飞行器外的方法。

背景技术

长期以来，通过空投伞将装载物投放到飞行器外一直是已知的。主要存在两种不同的在装载物下降至地面之前将这些装载物移出飞行器的方法。在第一种方法中，通过从飞行器的敞开的襟翼运送的空投伞将装载物从飞行器机身拉出，拉至围绕飞行器的包围气流中，并且在离开飞行器机身之后装载物以重力驱动的方式下落至地面。在第二种方法中，飞行器机身包括一种坡道，装载物以重力驱动的方式在坡道上滑动至位于坡道的下端处的开口，并且在到达开口时从开口落出并且在降落期间致动空投伞。特别是在第一种方法中，空投伞在经过飞行器的包围气流中展开，以进行充气并且在充气期间将装载物拉出飞行器机身，在该过程期间，在空投伞和飞行器之间不可避免地出现牵引力，由于牵引力导致的空气动力学阻力以及俯仰力矩或偏航力矩的增加，使得该牵引力阻碍飞行状态。

在US3801051中描述了用于将装载物投放到飞行器外的系统的基本设计。在该文献中，重点在于包括空投伞和漏斗形减速伞的装置，其中，漏斗形减速伞用于将实际的空投伞从飞行器运出至包围气流中。所谓的“拖曳板”用于引导包括漏斗形减速伞和空投伞的装置以及装载物。

此外，在DE10230535B4中，示出了一种用于从飞行器投放装载物的装置，在该装置中使用了漏斗形减速伞和主伞，其中，在已印刷出版的该文献中，特别地讨论了空投伞上的装载物的稳定。

发明内容

上述现有技术存在显著的缺点。在装载物的投放的变型中通过空投伞将装载物拉出而导致的牵引力导致了飞行器减速以及取决于空投伞的牵引力的对齐和位置的力矩管理的变化。如果装载物或拖曳板由于无法预见的故障而被阻塞，则不能够确保所涉及的空投伞能够被手动地拆除以改善被妨碍的飞行特性。同样地，通过现有的装置和方法，不能够毫无疑问地确定致动的漏斗形减速伞或空投伞被完全致动，也不能够确定能够不再费周折地将装载物拉出机身。

因此，本发明的目的是提出用于将装载物投放到飞行器外的系统，该系统包括带有空投伞缆绳的空投伞以及用于将空投伞布置在经过飞行器的包围气流中的致动装置，在该系统中，能够检测将装载物拉出飞行器时的错误以及伞在包围气流中的正确布置。优选地，本发明的目的还包括提出如下系统：在该系统中，能够尽可能快地以及在没有手动干预的情况下补救出现错误期间对飞行器的飞行特性的任何负面影响(如果真的存在负面影响的话)。

由引言部分中所提及的类型的系统完成该目的，该系统包括权利要求1中所陈述的特征。在从属权利要求中公开了有利的改进和实施方式。

与现有技术的情况一样，能够通过拖曳板实施致动装置。本发明的主题不被致动装置的类型所限制，而是能够将空投伞布置在经过飞行器的包围气流中的所有适合类型的致动装置都是可以的。

根据有利的实施方式，系统包括：用于无线地接收信号或数据的接收装置；第一测力装置，该第一测力装置串联地连接至空投伞缆绳，用于测量作用在空投伞缆绳上的牵引力；以及第一独立电压源和连接至该第一独立电压源的第一无线发射装置。第一发射装置设计成向接收装置发送表示所获取的测量数据的信号和/或数据。

第一测力装置连接至空投伞缆绳，使得能够由第一测力装置获取由空投伞缆绳产生或承受的牵引力。第一测力装置可以例如在几根缆绳的连接点处直接布置在伞上，以在传递牵引力的另一端拉紧空投伞缆绳。可替代地，还可以将空投伞缆绳划分成多个部分，并且第一测力装置可附连在空投伞缆绳的各个部分之间。然而，在本发明的内容中，第一测力装置的类型或位置并不重要，只要能够确保第一测力装置能够可靠地获取空投伞缆绳上的牵引力即可。

此外，第一测力装置的设计也是次要的；其能够设计成负载单元，该负载单元的测量原理是基于具有已知的弹簧常数的本体的伸长。除了传统的盘簧或螺旋弹簧之外，第一测力装置还可以是粘接有金属丝应变仪的金属条，然而，该金属丝应变仪不会对根据本发明的系统的功能有影响。

第一发射单元连接至第一测力装置并且仅用于发射所确定的力值或相应的信号。无线设计的第一发射单元例如可以是无线电发射器，该无线电发射器由独立电压源供应电压，以根据输入的信号或数据进行调频或调幅，该信号或数据能够由相应地配备的接收单元接收并且能够被转化回为信号或数据。在此，同样地，类型和设计对于根据本发明的系统的功能作用是无关紧要的，只要能够确保在空投伞缆绳的正常长度下，能够将信号或数据发送至飞行器即可。优选地，能够使用以2.4GHz或5GHz的频率工作的商用数字发射模块；然而，例如基于无线调制解调器设计的更加简单的数字或模拟发射模块或具有低的发射频率的相似的模块也是可以的。

接收装置是与装载物、将在飞行器上使用的空投伞和空投伞缆绳完全分离的单元。所述接收装置用于提供关于在飞行器本身中不具有直接的电连接时存在的牵引力的信息。以这种方式，用于进一步处理的信息在飞行器内是已知的，而在传统的飞行器或用于投放装载物的系统中不能够提供该信息。该信息使得能够获得关于例如空投伞是否完全致动并且产生对应于伞区域的牵引力的评价，能够通过第一测力装置确定该牵引力。例如，如果存在与打开空投伞相关的故障，则能够防止如下情况：装载物从飞行器释放并且可能不能够以完好无损的状态到达地面。同样地，关于存在的牵引力及其持续时间的信息能够用于确定释放的装载物是否已经卡在飞行器的内部，并且系统的过载因此变得显而易见，从而使得能够可靠地启动对空投伞进行切断或使空投伞分离。

通过根据本发明的系统，因此不必进行投放装载物的过程的精确的视觉和手动检查，因为实际上能够自动地获得关于这方面的信息。

在有利的实施方式中，用于投放装载物的系统附加地包括漏斗形减速伞，该漏斗形减速伞能够通过致动装置的使用而布置在经过飞行器的包围气流中并且能够连接至主伞，并且该漏斗形减速伞设计成将还未打开的主伞拉出飞行器，该主伞然后在飞行器外打开并且负责将待投放的装载物导出。其上布置有漏斗形减速伞的漏斗形减速伞缆绳能够包括第二测力装置。该第二测力装置还包括独立电压源并且进一步包括第二发射单元，从而使得接收装置还能够接收与漏斗形减速伞的状态相关的数据。如果例如由于与打开相关联的故障而使得由漏斗形减速伞提供的牵引力不足以将主伞拉出飞行器，例如如果漏斗形减速伞的缆绳缠住或者如果漏斗形减速伞具有某种其它缺陷，那么在知道这些状态的情况下，能够在实际的投放过程之前将漏斗形减速伞与装载物或与主伞分开。

根据有利的实施方式，接收装置连接至电子单元，该电子单元设计成将所获取的作用在缆绳的牵引力与牵引力的预定最大值进行比较，并且如果超过牵引力的预定最大值则产生警告信号。这是用以增加用于投放装载物的这种系统的安全性的附加的步骤，因为预定的最大值实际上表示飞行器能够承受的载荷，为了保持飞行特性，不应当超过该载荷。这种预定最大值应当包括特定的安全系数。产生的警告信号能够用在例如显示单元等外部设备上，用于警告或通知飞行员或其他机组成员，或能够在下列实施方式中的一些中所描述的附加装置中对其进行进一步的处理。

在有利的实施方式中，系统包括显示单元，该显示单元设计成连接至接收单元。该显示单元能够显示获取的牵引力，并且例如如果由电子单元产生的警告信号被发出，还能够输出相应的视觉警告。显示单元可以设计成显示器、圆度盘装置、数字显示器或警告灯或闪烁灯。

在有利的实施方式中，接收单元进一步连接至声音信号装置。如果出现由电子单元产生的警告信号，例如，在飞行器内可输出声音信号，从而使得机组成员能够立即接收相应的警告而无需持续地观察用于发出视觉警告的显示单元。声音信号装置可以例如设计成警笛、驾驶舱中的具有发音输出的装置等的形式。

在有利的实施方式中，提供了移动式电子装置，通过该移动式电子装置，能够显示或以某种其它方式进一步处理关于牵引力的所确定的值。为此，接收装置可以集成在这种移动式电子装置中，从而使得移动式电子装置能够直接接收测力装置的数据或信号。可替代地，该电子装置也可以连接至飞行器的数据网络，通过该数据网络能够与接收测力装置的数据或信号的接收装置进行通信。

作为替代或补充，在根据本发明的系统中还能够存在一个或多个固定的电子装置，所述固定的电子装置可安装在相应的飞行器内的固定不变的位置，例如，安装在飞行器的机身内和/或驾驶舱中暴露的位置。在优选的实施方式中，系统包括用于使空投伞缆绳分离的装置，从而使得当超过允许的牵引力时能够自动地移除空投伞，以使飞行器的飞行特性正常化。为此，当超过牵引力的预定最大值达到指定的预定时间段之久时，电子单元可产生警告信号。如果出现该紧急状况信号，拖曳板可使得空投伞分离。可替代地，空投伞缆绳被供给经过应急释放装置，该应急释放装置可以以轧刀的方式切断空投伞缆绳。

在本发明的同样有利的实施方式中，电子单元设计成将警告信号发射至飞行器的飞行控制单元，例如，飞行控制计算机等。在该位置处，警告信号可用于干预飞行控制系统，从而使得在过量的牵引力持久地施加在空投伞缆绳上的情况下，飞行器的推力增大以便能够排除任何危险。

此外，如果漏斗形减速伞上的牵引力太低，则用于释放空投伞的拖曳板的打开可能被一直延迟到漏斗形减速伞完全展开。如果在一定的时间段内不能够实现这一点，即，如果未实现漏斗形减速伞的期望的牵引力，则电子单元可以使漏斗形减速伞分离。

作为附加选项，第一测力装置和/或第二测力装置可包括存储单元，该存储单元设计成存储所有接收的力值并且如果需要则执行投放过程的后续分析，例如，以实现投放过程的改善。

此外，第一测力装置和/或第二测力装置能够附加地包括GPS接收器，其中，由GPS接收器提供的位置数据可存储在存储单元中和/或可通过相关的发射单元或替代性的发射单元发送出，以简化对被投放的装载物的定位。

优选地，通过电池或可再充电电池确保向测力装置的独立的能量供应，其中，由于锂电池具有充足的能量密度和长的使用寿命，所以锂电池应该是特别适合的。在本文中，还应当确保独立的能量源和/或与其相连的装置在能量源的剩余容量低的情况下能够发出声音警告和/或视觉警告。

此外，该目的还由用于将装载物投放到飞行器外的方法来实现，该方法包括以下步骤：致动空投伞以将空投伞布置在经过飞行器的包围气流中；测量空投伞缆绳中的牵引力；以及将测得的牵引力发送至接收装置。

在有利的实施方式中，在接收到测得的牵引力之后，将测得的牵引力与提供的关于牵引力的最大值进行比较，并且如果超过该最大值，则产生警告信号。在同样有利的实施方式中，如果出现警告信号，则发出声音警告和/或视觉警告。

在有利的实施方式中，如果出现警告信号，应急释放装置能够切断相应的伞的缆绳或者能够例如通过增加推力来影响飞行控制系统。

此外，根据本发明的方法还包括测量漏斗形减速伞的漏斗形减速伞缆绳的牵引力并且将其发送至接收装置。

同时，本目的还由包括带有空投伞缆绳的空投伞和第一测力装置的空投伞系统实现。此外，空投伞系统还能够包括带有漏斗形减速伞缆绳的漏斗形减速伞和第二测力装置。

最后，本目的还由具有能够关闭的开口和根据前文描述的用于投放装载物的系统的飞行器来实现。

附图说明

在示例性实施方式和附图的以下说明中公开了本发明的其它特征、优点以及应用选项。所有所描述的和/或图示的特征本身以及以任何组合形成本发明的主题，不管各项权利要求的构成如何或它们的相互关系如何。此外，附图中的相同或相似的对象具有相同的附图标记。

图1a至1c示出了飞行器，通过空投伞将装载物投放到该飞行器外。

图2a至2b示出了根据本发明的用于将装载物投放到飞行器外的系统。

图3示出了根据本发明的用于将装载物投放到飞行器外的方法。

具体实施方式

在图1a至1c中，示出了通过空投伞2将装载物投放到飞行器外的大致的先后顺序。为此，通过空投伞缆绳4将空投伞2连接至装载物6。图1a示出了首先需要将空投伞2运送出飞行器10的开口8，从而使得所述空投伞2充气，并且因此空投伞缆绳4张紧，如图1b所示，以通过这种方式将装载物6从飞行器10的开口8拉出，如图1c所示，从而使得所述装载物6最终以重力驱动的方式朝向地面下降。

图2a和2b示出了空投伞2，该空投伞2布置在拖曳板21上，从而能够通过空投伞缆绳4分离，其中，第一测力装置12串联地布置在空投伞缆绳4上，该第一测力装置12设计成确定空投伞缆绳4的牵引力。除了测力传感器14这一主要部件之外，第一测力装置12还包括第一独立电压源16和连接至电压源16的第一无线发射装置18，该第一无线发射装置18连接至发射天线(在该视图中未示出)，以无线地发射信号。所述发射天线设计成将所确定的牵引力值发送至位于飞行器10的机身内的接收装置20。

接收装置20能够设计成移动式接收装置20，该移动式接收装置20能够例如如图2a所示处于能够由机组人员携带而不束缚于固定装置的移动式电子装置22内。图2b示出了永久性地布置在飞行器10中的固定型式的接收装置20。

为了显示牵引力值或以信号告知牵引力值的目的，接收装置20连接至显示单元24，该显示单元24在图2a中直接集成在移动式电子装置22中，而在图2b中示出了固定型式的显示单元24。

显示单元24能够设计成显示所确定的牵引力。这可以以牛顿(N)或千牛(kN)表示的牵引力的形式来实施。作为替代或补充，能够指示任何超过牵引力的预定最大值的情况是合理的。为了确定任何超过预定牵引力的情况，接收装置20能够优选地连接至能够将实际确定的牵引力与预定的最大值进行比较的电子单元26。电子单元26则能够集成在移动式电子装置22中(图2a)或能够作为固定型式(图2b)布置在飞行器10中。

例如为了显著地降低与移动式电子装置22的开发相关的支出，还能够将图2a和2b所示的型式进行组合。在本文中，使如图2b所示的固定接收装置20从第一测力装置12接收数据并将所述数据转送至机载数据网络(例如，诸如无线局域网(WLAN)等之类的无线数据网络)、从而使得补充有相应的程序的商用的移动式电子装置已经足以处理和显示所测得的牵引力是有意义的。

另外，显示单元24能够布置在飞行器10的驾驶舱中，从而使得飞行员始终能够获得关于是否已经超过最大牵引力或是否已经实现与完全充气的空投伞2相关联的牵引力的反馈。以这种方式，当需要时，飞行员或其它机组成员能够立即采取行动，以便对空投伞的不完全致动进行补救，或使发生故障的装载物或发生故障的空投伞分离。例如，应急释放装置23能够结合在拖曳板21中或拖曳板21上，空投伞缆绳4被引导经过应急释放装置23，其中，如果需要的话，所述应急释放装置23能够切断所述空投伞缆绳4。

特别优选地，接收装置20连接至声音信号装置28，该声音信号装置28例如以信号告知超过牵引力的预定最大值的任何情况，使得在飞行器内能够容易地听到该信号。因此，机组成员无需为了能够确保系统的正确运行而一直观察显示单元24等。

在同样有利的实施方式中，在空投伞2上，布置有包括漏斗形减速伞缆绳32的漏斗形减速伞30，能够通过第二测力装置34确定漏斗形减速伞缆绳32上的牵引力。第二测力装置34还包括测力传感器36、第二独立电压源38以及第二无线发射装置40，第二无线发射装置40设计成向接收装置20发射信号或数据。

漏斗形减速伞缆绳32也能够可分离地安装至拖曳板21，并且一旦通过测量漏斗形减速伞缆绳32上的牵引力而检测到漏斗形减速伞30不能够完全展开，则能够通过应急释放装置切断漏斗形减速伞缆绳32。

图3以基于方框的示意图示出了根据本发明的方法。用于将装载物投放到飞行器外的方法包括例如以下步骤：致动空投伞(42)；测量(44)空投伞缆绳的牵引力；以及将测得的牵引力发送(46)至接收装置。此外，根据本发明的方法能够包括以下步骤：将测得的牵引力和与牵引力相关的预定最大值进行比较(48)；以及当超过最大值时产生(50)警告信号。如果出现警告信号，则能够产生(52)声音警告信号和/或视觉警告信号。

同时，根据本发明的方法还能够包括测量漏斗形减速伞缆绳的牵引力(54)以及将该测得的牵引力发送(56)至接收装置。

如果存在警告信号，则主伞或漏斗形减速伞的相应的缆绳能够被分离(58)，能够触发信号(60)，和/或能够进行对飞行控制系统的干预(62)。

此外，应当指出，“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。此外，应当指出，参考上述示例性实施方式中的一个所描述的特征或步骤也能够与上述其它示例性实施方式的其它特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应当理解为限制性的。

附图标记列表

2空投伞

4空投伞缆绳

6装载物

8开口

10飞行器

12第一测力装置

14第一测力传感器

16第一独立电压源

18第一无线发射装置

20接收装置

21拖曳板

22移动式电子装置

23应急释放装置

24显示单元

26电子单元

28声音信号装置

30漏斗形减速伞

32漏斗形减速伞缆绳

34第二测力装置

36测力传感器

38第二独立电压源

40第二无线发射装置

42致动空投伞

44测量牵引力

46发送

48比较

50产生警告信号

52产生声音/视觉警告信号

54测量牵引力

56发送

58分离缆绳

60触发信号

62干预飞行控制系统

Claims (13)

1.一种用于将装载物(6)投放到飞行器(10)外的系统，包括：

-带有空投伞缆绳(4)的空投伞(2)，

-致动装置(21)，所述致动装置(21)用于将所述空投伞(2)布置在经过所述飞行器(10)的包围气流中，

其特征在于：用于无线地接收信号或数据的接收装置(20)；第一测力装置(12)，所述第一测力装置(12)串联地连接至所述空投伞缆绳(4)，用于测量作用在所述空投伞缆绳(4)上的牵引力；以及第一独立电压源(16)和连接至所述第一独立电压源(16)的第一无线发射装置(18)，其中，所述第一无线发射装置(18)配备成将表示所获取的测量数据的信号和/或数据发送至所述接收装置(20)，并且其中，所述接收装置(20)位于所述飞行器(10)的机身内，而与所述接收装置(20)通信的所述第一无线发射装置(18)位于所述空投伞缆绳(4)上，所述空投伞缆绳(4)在所述空投伞(2)的展开过程中位于所述飞行器(10)的外部。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括带有漏斗形减速伞缆绳(32)的漏斗形减速伞(30)以及串联地连接至所述漏斗形减速伞缆绳(32)的第二测力装置(34)，所述第二测力装置(34)用于测量作用在所述漏斗形减速伞缆绳(32)上的牵引力，并且所述第二测力装置(34)包括第二独立电压源(38)和连接至所述第二独立电压源(38)的第二无线发射装置(40)，其中，所述第二无线发射装置(40)设计成将表示所获取的测量数据的信号和/或数据发送至所述接收装置(20)。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收装置(20)连接至电子单元(26)，所述电子单元(26)设计成将所获取的作用在所述空投伞缆绳(4)上的牵引力与牵引力的预定最大值进行比较，并且如果作用在所述空投伞缆绳(4)上的牵引力超过所述预定最大值，则所述电子单元(26)产生警告信号。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述接收装置(20)连接至电子单元(26)，所述电子单元(26)设计成将所获取的作用在所述漏斗形减速伞缆绳(32)上的牵引力与牵引力的预定最大值进行比较，并且如果作用在所述漏斗形减速伞缆绳(32)上的牵引力超过所述预定最大值，则所述电子单元(26)产生警告信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，还包括显示单元(24)，所述显示单元(24)设计成连接至所述接收装置(20)并且设计成显示所确定的牵引力和/或显示超过牵引力的预定最大值的任何情况。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，还包括声音信号装置(28)，所述声音信号装置(28)设计成连接至所述接收装置(20)并且设计成以信号告知超过牵引力的预定最大值的任何情况。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，还包括至少一个移动式电子装置(22)，所述至少一个移动式电子装置(22)设计成显示或进一步处理由所述接收装置接收的牵引力值。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，还包括应急释放装置(23)，所述空投伞缆绳(4)能够被供给经过所述应急释放装置(23)，其中，所述应急释放装置(23)设计成切断所述空投伞缆绳(4)。

9.一种用于将装载物投放到飞行器外的方法，包括以下步骤：

-致动空投伞(2)，以将所述空投伞(2)布置在经过所述飞行器的包围气流中，

-测量所述空投伞(2)的空投伞缆绳(4)的牵引力，以及

-将测得的牵引力发送至接收装置，

其中，所述接收装置位于所述飞行器的机身内，而与所述接收装置通信的无线发射装置位于所述空投伞缆绳(4)上，所述空投伞缆绳(4)在所述空投伞(2)的展开过程中位于所述飞行器的外部。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：

-将测得的牵引力和与牵引力相关的预定最大值进行比较，以及

-如果测得的牵引力超过所述预定最大值，则产生警告信号。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：

-如果出现警告信号，则产生声音警告信号和/或视觉警告信号。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-测量漏斗形减速伞(30)的漏斗形减速伞缆绳(32)的牵引力，以及

-将测得的牵引力发送至所述接收装置。

13.一种飞行器，包括能够关闭的开口(8)和根据权利要求1至8中任一项所述的用于将装载物投放到飞行器外的系统。