本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，特別涉及一種用于攔截小型飛行器的可返回式電動(dòng)力火箭。

背景技術(shù)：

隨著遙感技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和電子技術(shù)的不斷成熟，小型無(wú)人飛行器制作成本逐漸降低，其應(yīng)用范圍和規(guī)模迅速擴(kuò)大。小型無(wú)人飛行器為工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或其他領(lǐng)域帶來(lái)了便利，但也對(duì)公共安全帶來(lái)一定的隱患。有關(guān)部門(mén)針對(duì)小型無(wú)人飛行器設(shè)置了禁飛區(qū)，并逐步出臺(tái)了相關(guān)的管理辦法，但總有飛行器失控或惡意侵入事件發(fā)生，需要將小型無(wú)人飛行器強(qiáng)制捕捉或攔截。由于低空小型無(wú)人飛行器體積小、成本低、飛行路線靈活，不適合采用一般軍用地對(duì)空攔截裝置，特別是在人口密集地區(qū)更加不適合使用。現(xiàn)有小型飛行器攔截裝置有地面發(fā)射捕捉網(wǎng)、無(wú)人機(jī)攜帶捕捉網(wǎng)和電子干擾等幾種類(lèi)型，普遍存在有效距離短、捕捉速度慢、可靠性低和使用成本高等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種捕捉速度快、可靠性高和成本低的用于攔截小型飛行器的可返回式電動(dòng)力火箭。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于攔截小型飛行器的可返回式電動(dòng)力火箭，包括整流罩1、距離傳感器2、火箭殼體3、展翼臂4、進(jìn)氣口5、火箭翼6、尾舵電機(jī)7、尾舵8、連接筋9、圖像識(shí)別器10、捕捉網(wǎng)11、高壓氣倉(cāng)12、電氣控制倉(cāng)13、釋放閥14、隔板15、第一平面關(guān)節(jié)16、第二平面關(guān)節(jié)17、第三平面關(guān)節(jié)18、拉桿19、拉板20、絲杠21、絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、電機(jī)支架23、二級(jí)推力電機(jī)24、二級(jí)螺旋槳25、一級(jí)推力電機(jī)26、一級(jí)螺旋槳27和復(fù)位彈簧28。

可返回式電動(dòng)力火箭的外部結(jié)構(gòu)是：圓柱形火箭殼體3的頂部插接有圓錐型整流罩1，整流罩1與火箭殼體13之間通過(guò)復(fù)位彈簧28相連接；火箭殼體3的上部外側(cè)對(duì)稱(chēng)固定安裝有距離傳感器2和圖像識(shí)別器10，火箭殼體3的中部外側(cè)安裝有2個(gè)對(duì)稱(chēng)的展翼臂4，展翼臂4的下端固定有火箭翼6；火箭殼體3的下部外側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝有2個(gè)尾舵8，尾舵8上裝有尾舵電機(jī)7，用于控制火箭的飛行方向。

可返回式電動(dòng)力火箭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是：火箭殼體3的中間部位開(kāi)設(shè)有四個(gè)進(jìn)氣口5，將火箭殼體3分為上下兩部分，中間用四條連接筋9連接；進(jìn)氣口5的上方空間是電氣控制艙13，該空間與火箭殼體3之間密封連接，電氣控制艙13的內(nèi)部放置有鋰離子蓄電池、導(dǎo)航系統(tǒng)和控制電路，為整個(gè)火箭提供電能和電氣控制；電氣控制艙13的上面是高壓氣倉(cāng)12，初始狀態(tài)時(shí)存儲(chǔ)高壓氣體，用于噴射捕捉網(wǎng)11；高壓氣倉(cāng)12的頂部安裝有釋放閥14，由電氣控制艙13控制開(kāi)啟，用于快速釋放壓縮氣體，產(chǎn)生推力；高壓氣倉(cāng)12的上面是捕捉網(wǎng)11，捕捉網(wǎng)11在火箭內(nèi)部時(shí)呈壓縮狀態(tài)，噴射后與火箭殼體13脫離，呈打開(kāi)狀態(tài)。

展翼臂4的上端內(nèi)側(cè)通過(guò)第二平面關(guān)節(jié)17與火箭殼體3相連接，展翼臂4通過(guò)第一平面關(guān)節(jié)16與拉桿19的一端相連接，拉桿19的另一端通過(guò)第三平面關(guān)節(jié)18與拉板20相連接，拉板20的中間有絲扣過(guò)孔，絲杠21穿過(guò)其中，絲杠21由絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22控制正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22固定在隔板15的中央，通過(guò)正反轉(zhuǎn)對(duì)拉板20進(jìn)行推拉控制，再通過(guò)拉桿19與展翼臂4的連動(dòng)，從而控制展翼臂4的展開(kāi)角度。

進(jìn)氣口5的下方空間有兩個(gè)十字形電機(jī)支架23，兩個(gè)電機(jī)支架23串聯(lián)排列，其邊緣與火箭殼體3固定連接，其中間位置分別固定有一級(jí)推力電機(jī)26和二級(jí)推力電機(jī)24；一級(jí)推力電機(jī)26在下方，二級(jí)推力電機(jī)24在上方，分別對(duì)應(yīng)安裝有一級(jí)螺旋槳27和二級(jí)螺旋槳25；一級(jí)推力電機(jī)26和二級(jí)推力電機(jī)24由電氣控制艙13提供電能和控制信號(hào)。進(jìn)氣口5的下方空間內(nèi)部通透，為空氣高速流動(dòng)提供通道；空氣從進(jìn)氣口5進(jìn)入，經(jīng)過(guò)兩級(jí)螺旋槳推送，從火箭殼體3的正下方高速排出，產(chǎn)生推力，為電動(dòng)力火箭提供飛行動(dòng)力。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：

(1)本發(fā)明的可返回式電動(dòng)力火箭，不依靠燃料工作，使用安全。

(2)本發(fā)明的可返回式電動(dòng)力火箭，可以自動(dòng)尋找、跟蹤和捕捉目標(biāo)，適用性強(qiáng)。

(3)本發(fā)明的可返回式電動(dòng)力火箭，可以自動(dòng)返航再次利用，使用成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的正視外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的側(cè)視外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的噴射捕捉網(wǎng)工作示意圖。

圖5為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的展翼工作示意圖。

圖6為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的進(jìn)氣口橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的電機(jī)支架位置橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明可返回式電動(dòng)力火箭的尾舵橫剖面示意圖。

其中，1、整流罩；2、距離傳感器；3、火箭殼體；4、展翼臂；5、進(jìn)氣口；6、火箭翼；7、尾舵電機(jī)；8、尾舵；9、連接筋；10、圖像識(shí)別器；11、捕捉網(wǎng)；12、高壓氣倉(cāng)；13、電氣控制艙；14、釋放閥；15、隔板；16、第一平面關(guān)節(jié)；17、第二平面關(guān)節(jié)；18、第三平面關(guān)節(jié)；19、拉桿；20、拉板；21、絲杠；22、絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)；23、電機(jī)支架；24、二級(jí)推力電機(jī)；25、二級(jí)螺旋槳；26、一級(jí)推力電機(jī)；27、一級(jí)螺旋槳；28、復(fù)位彈簧。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

一種用于攔截小型飛行器的可返回式電動(dòng)力火箭，如圖1、圖2、圖3所示，包括整流罩1、距離傳感器2、火箭殼體3、展翼臂4、進(jìn)氣口5、火箭翼6、尾舵電機(jī)7、尾舵8、連接筋9、圖像識(shí)別器10、捕捉網(wǎng)11、高壓氣倉(cāng)12、電氣控制倉(cāng)13、釋放閥14、隔板15、第一平面關(guān)節(jié)16、第二平面關(guān)節(jié)17、第三平面關(guān)節(jié)18、拉桿19、拉板20、絲杠21、絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、電機(jī)支架23、二級(jí)推力電機(jī)24、二級(jí)螺旋槳25、一級(jí)推力電機(jī)26、一級(jí)螺旋槳27和復(fù)位彈簧28。

可返回式電動(dòng)力火箭的外部結(jié)構(gòu)是：圓柱形火箭殼體3的頂部插接有圓錐型整流罩1，整流罩1與火箭殼體13之間通過(guò)復(fù)位彈簧28相連接；火箭殼體3的上部外側(cè)對(duì)稱(chēng)固定安裝有距離傳感器2和圖像識(shí)別器10，火箭殼體3的中部外側(cè)安裝有2個(gè)對(duì)稱(chēng)的展翼臂4，展翼臂4的下端固定有火箭翼6；火箭殼體3的下部外側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝有2個(gè)尾舵8，尾舵8上裝有尾舵電機(jī)7，用于控制火箭的飛行方向，該處橫剖面結(jié)構(gòu)如圖8所示。

可返回式電動(dòng)力火箭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是：如圖3所示，火箭殼體3的中間部位開(kāi)設(shè)有四個(gè)進(jìn)氣口5，將火箭殼體3分為上下兩部分，中間用四條連接筋9連接，此處橫剖面結(jié)構(gòu)如圖6所示；進(jìn)氣口5的上方空間是電氣控制艙13，該空間與火箭殼體3之間密封連接，電氣控制艙13的內(nèi)部放置有鋰離子蓄電池、導(dǎo)航系統(tǒng)和控制電路，為整個(gè)火箭提供電能和電氣控制；電氣控制艙13的上面是高壓氣倉(cāng)12，初始狀態(tài)時(shí)存儲(chǔ)高壓氣體，用于噴射捕捉網(wǎng)11；高壓氣倉(cāng)12的頂部安裝有釋放閥14，由電氣控制艙13控制開(kāi)啟，用于快速釋放壓縮氣體，產(chǎn)生推力；高壓氣倉(cāng)12的上面是捕捉網(wǎng)11，捕捉網(wǎng)11在火箭內(nèi)部時(shí)呈壓縮狀態(tài)，噴射后與火箭殼體13脫離，呈打開(kāi)狀態(tài)。

展翼臂4的上端內(nèi)側(cè)通過(guò)第二平面關(guān)節(jié)17與火箭殼體3相連接，展翼臂4通過(guò)第一平面關(guān)節(jié)16與拉桿19的一端相連接，拉桿19的另一端通過(guò)第三平面關(guān)節(jié)18與拉板20相連接，拉板20的中間有絲扣過(guò)孔，絲杠21穿過(guò)其中，絲杠21由絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22控制正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22固定在隔板15的中央，通過(guò)正反轉(zhuǎn)對(duì)拉板20進(jìn)行推拉控制，再通過(guò)拉桿19與展翼臂4的連動(dòng)，從而控制展翼臂4的展開(kāi)角度，展翼臂4展開(kāi)時(shí)如圖5所示，此時(shí)火箭翼6相當(dāng)于機(jī)翼，為火箭在空中滑行提供升力。

進(jìn)氣口5的下方空間有兩個(gè)十字形電機(jī)支架23，兩個(gè)電機(jī)支架23串聯(lián)排列，其邊緣與火箭殼體3固定連接，其中間位置分別固定有一級(jí)推力電機(jī)26和二級(jí)推力電機(jī)24；一級(jí)推力電機(jī)26在下方，二級(jí)推力電機(jī)24在上方，分別對(duì)應(yīng)安裝有一級(jí)螺旋槳27和二級(jí)螺旋槳25；一級(jí)推力電機(jī)26和二級(jí)推力電機(jī)24由電氣控制艙13提供電能和控制信號(hào)，電機(jī)支架位置的橫剖面結(jié)構(gòu)如圖7所示。進(jìn)氣口5的下方空間內(nèi)部通透，為空氣高速流動(dòng)提供通道；空氣從進(jìn)氣口5進(jìn)入，經(jīng)過(guò)兩級(jí)螺旋槳推送，從火箭殼體3的正下方高速排出，產(chǎn)生推力，為電動(dòng)力火箭提供飛行動(dòng)力。

火箭初始狀態(tài)時(shí)，高壓氣倉(cāng)12存儲(chǔ)壓縮氣體，釋放閥14處于閉合狀態(tài)，捕捉網(wǎng)11壓縮在火箭殼體3內(nèi)，展翼臂4、火箭翼6與火箭殼體3平行并與其靠攏，如圖1所示。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)小型飛行器進(jìn)入攔截范圍上空，使火箭頭部指向目標(biāo)方向啟動(dòng)電氣控制倉(cāng)13，電氣控制倉(cāng)13啟動(dòng)一級(jí)推力電機(jī)26和二級(jí)推力電機(jī)24滿(mǎn)功率工作，火箭快速升空；此時(shí)火箭翼6和尾舵8相當(dāng)于火箭尾翼，為火箭在空中滑行提供升力，使得火箭快速接近目標(biāo)；圖像識(shí)別器10獲取目標(biāo)圖像，將位置信息傳遞給電氣控制倉(cāng)13，電氣控制倉(cāng)13根據(jù)目標(biāo)位置調(diào)整火箭飛行方向和軌跡；電氣控制倉(cāng)13可通過(guò)獨(dú)立控制兩個(gè)尾舵電機(jī)7的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制兩個(gè)尾舵8的導(dǎo)向，兩個(gè)尾舵8可以通過(guò)控制火箭自轉(zhuǎn)和偏向?qū)鸺w行進(jìn)行矢量控制；當(dāng)火箭接近目標(biāo)時(shí)，距離傳感距離傳感器2觸發(fā)信號(hào)傳遞給電氣控制倉(cāng)13，電氣控制倉(cāng)13觸發(fā)釋放閥14，高壓氣倉(cāng)12內(nèi)壓縮氣體快速釋放，捕捉網(wǎng)11被高壓氣體噴出，向目標(biāo)飛去，依靠慣性自由打開(kāi)并接觸目標(biāo)，完成捕捉任務(wù)。

火箭飛行時(shí)，整流罩1與火箭殼體3連接為一體，在釋放閥14打開(kāi)后被高壓氣體推開(kāi)，如圖4所示，高壓氣倉(cāng)12將捕捉網(wǎng)11噴射出后，整流罩1在復(fù)位彈簧28的作用下復(fù)位。整流罩1復(fù)位后，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠21，將拉板20下拉；拉板20通過(guò)拉桿19連動(dòng)展翼臂4，將展翼臂4拉到垂直火箭殼體3位置，此時(shí)火箭翼6相當(dāng)于滑翔機(jī)的固定翼，為火箭空中滑行提供升力；電氣控制倉(cāng)13控制一級(jí)推力電機(jī)26和二級(jí)推力電機(jī)24較低速工作，為火箭水平飛行提供水平推力，尾舵8相當(dāng)于滑翔機(jī)的垂直尾翼，提供左右轉(zhuǎn)向控制，在電氣控制倉(cāng)13內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下，火箭滑行飛回出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)，完成返回任務(wù)。