【導讀】控制無人機是一件很傷腦筋的事。不管你多謹慎，一不小心，幾千、幾萬元的無人機可能就會缺胳膊少腿、沒電，或者開始亂飛，然后重重地撞到地上。那么，怎樣才能讓我們的無人機飛行著陸更安全呢？首先來了解一下無人機的主要回收方式。
無人機空中回收發(fā)展經(jīng)過了三個時期：第一個時期是由于使用不具備滑翔能力的圓形降落傘系統(tǒng)，其典型應用于美國“火蜂”AQM-34N型偵察無人機上。第二個時期是在廣泛應用具有較高滑翔能力的沖壓翼傘基礎上開始的，其典型應用是美國Vertigo公司研制的中距無人機回收項目。第三個時期是以智能吊鉤的出現(xiàn)為標志的。牽引傘傘繩在一個或多個智能吊鉤鉤爪張口內(nèi)時，鉤爪感知到結(jié)合繩（牽引傘傘繩）后會自動閉合，完成鉤掛工作，大大提高了回收的適用。
無人機的回收方式可歸納為傘降回收、空中回收、起落架滑跑著陸、攔阻網(wǎng)回收、氣墊著陸和垂二主著陸回收等類型。有些無人機采用非整機回收，這種情況通常是回收任務設備艙，飛機其他部分不回收。
例如，美國的D-21/GTD-21B在完成飛行任務后，其任務設備艙被彈射出機體，由C-130飛機空中回收。有些小型無人機在回收時不用回收工具而是靠機體某部分直接觸地回收笆機，采用這種簡單回收方式的無人機通常是機重小于10kg，最大特征尺寸在3.5m以下。例如，英國的UMACII飛翼式無人機，完成任務后靠機腹著陸回收。
1.傘降回收
這是一種較普通的回收方式。降落傘由主傘和減速傘(也稱阻力傘)二級傘組成。當無人機完成任務后，地面站發(fā)遙控指令給無人機，使發(fā)動機慢車，飛機減速，降高。到達合適飛行高度和速度時，開減速傘，使飛機急劇減速，降高，此時發(fā)動機已停車;當無人機降到某飛行高度和速度時，回收控制系統(tǒng)發(fā)出信號，使主傘開傘，先呈收緊充氣狀態(tài)，過了一定時間，主傘完全充氣;無人機懸掛在主傘下慢慢著陸，機下觸地開關接通，使主傘與無人機脫離。
這是對降落傘回收過程最簡單的描述，省略了中間環(huán)節(jié)和過程。為盡量減少無人機回收后的損傷，特別是為保護機載任務設備，有些無人機還在機體觸地部位安裝減震裝置，充氣袋是一種常用的減震裝置。同時還要考慮到機體著地部位要盡可能遠離任務設備艙。
例如，加拿大的CL-89，回收時，無人機上下翻轉(zhuǎn)180°，使機腹在上，機背在下，機背前后的著陸氣包著地，吸收撞擊能量，保護機腹內(nèi)的任務設備。有些無人機機體著地部分被設計成較脆弱的部件，當做飛機著地的減震裝置。例如，英國的”不死鳥”在回收開傘后翻轉(zhuǎn)180°，機腹朝上，機背向下，機背整流罩較脆弱，允許著地時被壓扁，吸收著地撞擊力，保護機腹的任務設備短艙。
2.空中回收
用有人機在空中回收無人機的方式目前只在美國使用。采用這種回收方式，在有人機上必須有空中回收系統(tǒng)，在無人機上除了有阻力傘和主傘之外，還需有鉤桂傘、吊索和可旋轉(zhuǎn)的脫落機構(gòu)。
其簡單回收過程如下地面站發(fā)出遙控指令，陽力傘開傘，同時使發(fā)動機停車，當無人機在阻力傘作用下降到一定高度和一定速度時，回收控制系統(tǒng)發(fā)出開主傘控制信號，打開鉤掛傘和主傘，主傘先呈收緊充氣狀態(tài)，不久，就完全充氣;此時鉤掛傘高于主傘，鉤掛傘下面的吊索保證指向主傘前進的方向，在吊索上安裝指示方向的風向旗，使有人機便于辨認和鉤住鉤桂傘。
這時，有人機逆風進入，鉤住無人機鉤掛傘與吊索，當無人機被鉤住時，主傘自動脫離無人機，有人機用絞盤絞起無人機，空中懸掛運走。這種回收方式不會損傷無人機。但是為回收無人機要出動有人機，費用高;在回收時要求有人機駕駛員有較高的駕駛技術;受天氣與風情影響大，加上傘的性能無法事先估計，其回收的可靠性低。隨著回收技術的提高，回收的可靠性將會提高。例如，美國的“火蜂”II用空中回收方式，在回收時，直升機鉤掛高于主傘24.08m的鉤掛傘。
3.起落架滑跑著陸
這種回收方式與有人機相似，不同之處是：
①跑道要求不如有人機苛刻。
②有些無人機的起落架局部被設計成較脆弱的結(jié)構(gòu)，允許著陸時撞地損壞，吸收能量。例如英國的”大鴨”I,這是一種機重15kg，翼展2.70m、機長2.10m的小型無人機，機身下有著陸滑橇，機翼有翼尖滑橇，翼尖滑橇較脆弱，回收時允許折斷，以吸收撞擊力。
③為縮短著陸滑跑距離，有些無人機例如以色列的”先鋒”、“猛犬”、“偵察兵”等在機尾裝尾鉤，在著陸滑跑時，尾鉤鉤住地面攔截繩，大大縮短了著陸滑跑距離。
4.攔阻網(wǎng)或“天鉤”回收
用攔阻網(wǎng)系統(tǒng)回收無人機是目前世界小型無人機較普遍采用的回收方式之一。攔阻網(wǎng)系統(tǒng)通常由攔阻網(wǎng)、能量吸收裝置和自動引導設備組成。能量吸收裝置與攔阻網(wǎng)相連，其作用是吸收無人機撞網(wǎng)的能量，免得無人機觸網(wǎng)后在網(wǎng)上彈跳不停，以致?lián)p傷。自動引導設備一般是一部置于網(wǎng)后的電視攝像機，或是裝在攔阻網(wǎng)架上的紅外接收機，由它們及時向地面站報告無人機返航路線的偏差。
當無人機返航時、地面控制站要求無人機以小角度下滑，最大速度不得超過120km/h，操縱人員通過電視監(jiān)視器監(jiān)視無人機飛行，并根據(jù)地面電視攝像機拍攝的圖像，或紅外接收機接收到的無人機信號，確定返航路線的偏差，然后半自動地控制無人機，修正飛行路線、使之對準地面攝像機的瞄準線，飛向攔阻網(wǎng)。無人機觸網(wǎng)時的過載通常不能大于6g，以免攔阻網(wǎng)遭到較大損壞。例如，以色列的“偵察兵”、美國的”蒼鷹”等都用攔阻網(wǎng)回收。
“天鉤”回收和攔阻網(wǎng)回收功能相似，回收時控制無人機飛向繩索，利用無人機翼尖的掛鉤鉤住繩索回收。美國的”掃描鷹”無人機便采用此種回收方式。
5.氣墊著陸
20世紀70年代出現(xiàn)了氣墊車、氣墊船，它們利用氣墊效應離開地面或水面騰空行駛。無人機氣墊著陸的工作原理是一樣的。在無人機的機腹四周裝上”橡膠裙邊。，中間有一個帶孔的氣囊，發(fā)動機把空氣壓人氣囊，壓縮空氣從囊孔噴出，在機腹下形成高壓空氣區(qū)——氣墊，氣墊能夠支托無人機貼近地面，而不與地面發(fā)生猛烈撞擊。20世紀70年代中期，美國用澳大利亞的”金迪維克”無人機作為氣墊著陸的研究機，進行氣墊著陸項目試驗研究，取得較大成績。
氣墊著陸的最大優(yōu)點是，無人機能在未經(jīng)平整的地面、泥地、冰雪地或水上著陸，不受地形條件限制。此外，不受無人機大小、重量限制，且回收率高，據(jù)說可以達到1分鐘 1架次，而空中回收則是1小時1架次。
6.垂直著陸回收
垂直著陸的無人機機動靈活、反應迅速，適于低速、低空抵近飛行，可以垂直起降和空中懸停，不需要特定的起降場地，可以在狹窄空間執(zhí)行任務，所以受到廣泛應用。根據(jù)旋翼數(shù)量和布局的不同，垂直著陸無人機可分為單旋翼無人機、雙旋翼無人機、四旋翼無人機、撲翼機、滾翼機和飛蝶無人機等。
大家需要注意的是：
1、為什么用滿桿地板油直線下降？只要是稍微謹慎點的人就不會這么飛吧？
答：我們希望在比較極端的條件下，最明顯地為大家展示出高速直線下降時出現(xiàn)的問題。實際上只要下沉速率超出了較為安全的范圍，這些隱患便客觀存在，尤其是失速。導致飛行器不穩(wěn)定的因素是速率過快和直線降落，我們更希望強調(diào)的是走航線降落的重要性。
2、那我在空中八字掰桿停機，降到一定高度時再掰桿啟動電機會怎么樣呢？
答：團隊以前的成員自己玩的時候曾經(jīng)這么試過，結(jié)果就是提控回家。不要拿幾千上萬的設備和生命安全開玩笑。失速就不用說了，螺旋槳停轉(zhuǎn)后，飛控也就無法通過轉(zhuǎn)速的調(diào)整穩(wěn)定飛行器的姿態(tài)，我們可以估算一下飛行器會在空中翻滾多少度。
3、在我們的試驗中，我們的精靈1經(jīng)受住了考驗，環(huán)境風速并不大，飛控對姿態(tài)穩(wěn)定作出了補償，并沒有在空中側(cè)翻。隨著無人機產(chǎn)品的更新升級，廠商也對最大下沉速率作出了越來越安全的限制，但是走航線降落依然有助于提升飛行器的穩(wěn)定性和安全性。
4、在消耗一部分電量后，由于最大動力沒有一開始那么高，我們每一次的高速直線下降都無法改出失速狀態(tài)，飛行器次次墜地，彈起后幾乎無法控制方向，視頻中展示的僅僅是最嚴重的一次失控。
5、如果飛行器上掛載了云臺相機，高速下降時的抖動是云臺很難消除的，進而會影響拍攝畫面的質(zhì)量。墜地后也很容易對云臺和相機造成損害。
本文轉(zhuǎn)載自無人機科普。
推薦閱讀：
