一种手掷无人机及其应用

1.本发明属于军用无人机领域，具体是涉及到一种手掷无人机及其应用。


背景技术：

2.军用无人机可以实现爆炸物投放，且能在目标区域进行巡逻飞行；可承担打击、监视、侦查、战斗毁伤评估等功能，是未来弹药发展的一个重要趋势。目前的军用无人机具有以下缺点：1、体积和重量较大，不易携带；2、作战功能单一，不便于临场更换作战功能；3、起飞条件苛刻。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种便于更换作战功能的手掷无人机及其应用。
4.本发明提供一种手掷无人机，包括无人机主体和作战装置，所述作战装置可拆卸设置在无人机主体的机头端部，所述作战装置包括相互电连接的导引头和作战单元，所述导引头朝向无人机主体前方设置，所述导引头与无人机主体的飞行控制单元通讯连接。
5.更进一步地，所述作战装置还包括外壳，所述导引头和作战单元安装在外壳内部，所述导引头和作战单元通过外壳安装在所述机头端部。
6.更进一步地，所述机头端部设置有卡合部，所述外壳靠近无人机主体一端设置有卡合配合部，所述作战装置通过卡合配合部可拆卸设置在卡合部上。
7.更进一步地，所述卡合部包括周向设置在机头上的两个以上旋转卡槽以及设置在机头上弹性伸缩的限定块，所述卡合配合部包括设置在外壳内壁与旋转卡槽配合的卡块，以及在旋转卡槽和卡块配合后与限定块配合的限位孔。
8.更进一步地，所述机头端部设置有台阶，所述旋转卡槽和限定块设置在所述台阶上，所述外壳与台阶配合后，无人机主体和作战装置外壁平滑过渡。
9.更进一步地，所述作战装置还包括相互电连接的电路板和连接接头，所述导引头和作战单元均与电路板电连接，所述机头端面设置有与连接接头连接的连接接口。
10.更进一步地，所述作战单元为炸弹、手榴弹、照明弹、燃烧弹、烟雾弹、信号弹、催泪弹或毒气弹。
11.更进一步地，所述无人机主体包括机身、机翼、尾翼组件和动力组件，所述机头和动力组件分别设置在所述机身两端。
12.更进一步地，所述机身内设置有电池和飞行控制单元，所述电池和飞行控制单元均与作战装置、动力组件和尾翼组件电连接。
13.本发明还提供一种手掷无人机在作战系统的应用，包括手掷无人机和地面控制单元，所述地面控制单元与所述手掷无人机中飞行控制单元通过无线通讯连接。
14.本发明的有益效果是，本发明将无人机主体和作战装置可拆卸相互连接，便于更换不同类型的作战单元适应不同的作战需求，且无人机主体的机头既作为安装部又作为防火墙与作战装置进行隔离，可以保证作战装置正常工作的同时又避免与对无人机主体产生
干扰。
附图说明
15.附图1为本发明的结构示意图；
16.附图2为本发明中无人机主体和作战装置分离结构示意图；
17.附图3为图2中a处的局部放大图；
18.附图4为图2中a处的另一角度的局部放大图；
19.附图5为本发明隐藏机身壳体后的爆炸示意图。
20.在图中，1-无人机主体；11-机头；111-旋转卡槽；112-限定块；113-台阶；114-连接接口；115-电池安装口；12-机身；13-机翼；14-尾翼组件；15-动力组件；16-电池；17-飞行控制单元；2-作战装置；21-导引头；22-作战单元；23-外壳；231-卡块；232-限位孔；24-电路板；25-连接接头。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
23.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.如附图1-5所示，本发明提供一种手掷无人机，包括无人机主体1和作战装置2，所述作战装置2可拆卸设置在无人机主体1的机头11端部，可以使作战装置2更快更近地靠近目标区域，且便于为导引头21提供良好的视野，所述作战装置2包括相互电连接的导引头21和作战单元22，其中，导引头21可以为常规的导引头，例如红外导引头、可见光导引头或激光导引头，用于测量目标相对于手掷无人机的运动参数并产生制导信息，并最终控制作战单元22执行作战动作；所述导引头21朝向无人机主体1前方设置，所述导引头21与无人机主
体1的飞行控制单元17通讯连接，使飞行控制单元17接收导引头21的制导信息控制无人机主体1进行飞行。
27.本发明所提供的手掷无人机，无人机主体1搭载作战装置2飞向目标区域，对目标区域进行作战打击，将导引头21设置在端部，可以清晰准确的侦察打击目标，并将目标信息发送给飞行控制单元17，飞行控制单元17根据制导信息调整飞行轨道，实现精准打击；其无人机主体1采用手掷起飞，无需轨道即可起飞，适用于特殊环境下进行使用。另外，本发明将无人机主体1和作战装置2可拆卸相互连接，便于更换不同类型的作战单元22适应不同的作战需求，且无人机主体1的机头11既作为安装部又作为防火墙与作战装置2进行隔离，可以保证作战装置2正常工作的同时又避免与对无人机主体1产生干扰。
28.在其中一个实施例中，所述作战装置2还包括外壳23，所述导引头21和作战单元22安装在外壳23内部，便于安装和固定所述导引头21和作战单元22，可以对作战单元22进行隐藏伪装和防护，所述导引头21和作战单元22通过外壳23安装在所述机头11端部，本实施例中，优选在外壳23端部设置有尖状结构，即外壳23分为圆筒部和尖端部，更符合空气动力学，提高手掷无人机整体飞行距离，且在尖端部的端部设置有开口，导引头21通过开口侦察目标区域；同时圆筒部可以为两瓣式结构，两瓣半圆片通过螺栓或卡扣连接，便于导引头21和作战单元22的拆装和维护。
29.在其中一个实施例中，所述机头11端部设置有卡合部，所述外壳23靠近无人机主体1一端设置有卡合配合部，所述作战装置2通过卡合配合部可拆卸设置在卡合部上，本实施例中，作战装置2和无人机主体1可拆卸卡合连接，便于作战装置2和无人机主体1的拆装以及各自的维护；同时便于将作战装置2和无人机主体1进行分开运输，提高安全性能；另外还便于替换作战单元22的更换，适配不同作战需求。
30.在其中一个实施例中，所述卡合部包括周向设置在机头11上的两个以上旋转卡槽111以及设置在机头11上弹性伸缩的限定块112，所述卡合配合部包括设置在外壳23内壁与旋转卡槽111配合的卡块231，以及在旋转卡槽111和卡块231配合后与限定块112配合的限位孔232。通过上述设置，在将作战装置2安装至无人机主体1上时，仅需将外壳23的卡合配合部对齐无人机主体1的卡合部，然后在旋转作战装置2，直至卡块231卡入旋转卡槽111内，且弹性伸缩的限定块112伸入限位孔232内，即可完成作战装置2和无人机主体1卡合固定，在需要拆卸作战装置2和无人机主体1，仅需通过工具将弹性伸缩的限定块112回缩并脱离限位孔232，再反向旋转作战装置2即可。整个拆装过程方便快捷，可以有效提高使用效率。
31.本实施例中，所述机头11端部设置有台阶113，所述旋转卡槽111和限定块112设置在所述台阶113上，所述外壳23与台阶113配合后，无人机主体1和作战装置2外壁平滑过渡。本实施例中，作战装置2可以作为无人机主体1机身12的延伸，避免连接部分出现凸起或凹槽影响空气动力学性能。
32.在其中一个实施例中，所述作战装置2还包括相互电连接的电路板24和连接接头25，其中，连接接头25可采用9pin弹簧顶针连接器，还可以采用其他型号的常规插头连接器，所述导引头21和作战单元22均与电路板24电连接，其中电路板24用于接收导引头21的信号，电路板24将打击目标相对导引头21的角度信息发送给机身12内的飞行控制单元17，飞行控制单元17对飞行姿态进行修正，所述机头11端面设置有与连接接头25连接的连接接口114。在外壳23通过卡块231旋入旋转卡槽111进行固定的实施例中，电路板24或者连接接
头25可以具有一定旋转自由度，在作战装置2与无人机主体1安装时，首先将作战装置2插入无人机主体1的端部，此时连接接头25与连接接口114对接完成，然后作战装置2整体旋转，使卡块231与旋转卡槽111完成配合即完成作战装置2与无人机主体1的安装。本实施例中，作战单元22与飞行控制单元17通过有线连接，可以保证连接稳定可靠，信息传递速度更快。另外，本实施例中，在无人机主体1内设置有电池16的情况下，导引头21和作战单元22的电源可以通过连接接头25和连接接口114与电池16连接，在作战装置2与无人机主体1分离时，作战装置2无电源无法正常工作，在作战装置2与无人机主体1组装时，作战装置2才连接电源进行正常工作，进而提高安全性能，完全避免作战装置2与无人机主体1分离时作战装置2的误触发。
33.在其中一个实施例中，所述作战单元22为炸弹、手榴弹、照明弹、燃烧弹、烟雾弹、信号弹、催泪弹或毒气弹。
34.在其中一个实施例中，所述无人机主体1包括机身12、机翼13、尾翼组件14和动力组件15，所述机头11和动力组件15分别设置在所述机身12两端，其中，尾翼组件14包括舵机和可调剂角度的尾翼，进而控制无人机主体1的飞行方向，动力组件15为设置在机身12尾部的电极和螺旋桨，为无人机主体1提供飞行动力。
35.在一个具体实施例中，所述机身12由机身壳体和内置格框组成，机身壳体为epo泡沫材料，内嵌碳管和层板，增加强度，机身内预留有安装平台，设备按照一定顺序布置在安装平台上；机身12内设置有分电板，电池16上设置有xt60插头，xt60插头与分电板电连接后，电池16通过分电板给各设备供电。
36.在一个具体实施例中，飞行控制单元17包括飞控板和通讯模块，机身12两侧设置有滑槽，飞控板通过滑槽安装在机身内12，通讯模块安装在机身12内，飞控板通讯连接通讯模块，飞控板的前端设置有xt30插头，xt30插头与分电板电连接。
37.在一个具体实施例中，机身12中部设置有翼台，翼台上开设有通孔，机翼13内设置有机翼梁，机翼13为epo泡沫材料，机翼梁为碳纤维梁，机翼13包括左翼和右翼，机翼梁包括主梁和副梁，右翼主梁伸出部分上安装有弹簧销，左翼主梁伸出部分上安装有弹簧触点，左翼副梁和右翼副梁伸出部分上皆安装有副销，通孔内安装有与副销配套的副销连接套，左右机翼的主梁和副梁通过通孔对插插入翼台，锁紧固定。
38.在其中一个实施例中，所述机身12内设置有电池16和飞行控制单元17，所述电池16和飞行控制单元17均与作战装置2、动力组件15和尾翼组件14电连接，即电池16为作战装置2、动力组件15和尾翼组件14供电，飞行控制单元17控制动力组件15中螺旋桨的转速和尾翼的转动，进而控制飞行轨迹，飞向目标区域并控制作战装置2内的作战单元22打击目标区域。另外，飞行控制单元17优选配备自主控制巡航、区域搜索和目标打击等功能，有利于快速反应和实时察打。本实施例中，机身12靠近机头11一端设置有电池安装口115，电池16通过电池安装口装入机身12内，便于电池16的更换。
39.本发明还提供一种手掷无人机在作战系统的应用，包括手掷无人机和地面控制单元，所述地面控制单元与所述手掷无人机中飞行控制单元17无线通讯连接。
40.本发明还提供一种手掷无人机作战系统，包括：手掷无人机、地面控制单元和便携包，地面控制单元通过无线通讯连接飞行控制单元17，手掷无人机各部件以组件形式置于便携包内，可以携带多种作战单元22的作战装置2，进行多弹携带，运输方便。
41.以作战单元22为炸弹为例，手掷无人机作战系统还可以包括侦察无人机，地面控制单元包括地面终端、数据传输模块、天线以及馈线，地面终端通讯连接数据传输模块，数据传输模块通过馈线和天线通讯连接飞行控制单元17，地面控制单元能在3km范围内与飞行控制单元17进行无线通讯，能对手掷无人机进行航线调整、重新规划任务、取消攻击、切换打击目标等操作。
42.与侦察无人机协作打击时，侦察无人机飞至目标区域获取目标信息，手掷无人机起飞，飞向目标方向同时爬升到离地300m高度(根据作战环境确定，以下默认巡航高度为300m)，当侦察无人机获取最终打击坐标，操作人员将最终打击坐标通过地面控制单元上传到手掷无人机，手掷无人机按照设定攻击路线飞向目标，此时手掷无人机脱离地面控制单元的控制并激活作战单元22，手掷无人机抵近目标点进行区域搜索，搭载的红外导引头21通过热成像识别人员或车辆确定打击目标，进行精准打击，侦察无人机在空中巡航，收集和传输打击结果给地面控制单元进行评估。
43.手掷无人机还可以搭载可见光导引头作战，手掷无人机装订坐标信息后起飞，飞向目标区域的同时爬升到离地500m高度，在巡航过程中对地面进行目标查找、判读，考虑视场边沿畸变带来的影响，可见光导引头安装方式为稍向下视(默认导引头光轴与机体纵轴的夹角为10
°
，向下倾斜，该角度可根据实际情况进行调整。)，发现预设目标特征后，手掷无人机对准目标点按45
°
航迹角打击航线进行俯冲打击。
44.综上所述，本发明提供的手掷无人机和无人飞行器作战系统通过机身搭载弹头飞向目标区域，导引头21侦察打击目标并发送位置信息给飞行控制单元17，飞行控制单元17控制飞行轨迹，飞向打击目标进行精准打击，适用手掷起飞，能飞行数公里远，实现远距离的侦察和目标打击，飞行控制单元17可具备自主控制巡航、区域搜索和目标打击等功能，有利于快速反应和实时察打，地面控制单元能调整航线、重新规划任务、取消攻击、切换打击目标等，实现手动实时操控的功能。
45.本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

技术特征：
1.一种手掷无人机，其特征是，包括无人机主体(1)和作战装置(2)，所述作战装置(2)可拆卸设置在无人机主体(1)的机头(11)端部，所述作战装置(2)包括相互电连接的导引头(21)和作战单元(22)，所述导引头(21)朝向无人机主体(1)前方设置，所述导引头(21)与无人机主体(1)的飞行控制单元(17)通讯连接。2.如权利要求1所述的手掷无人机，其特征是，所述作战装置(2)还包括外壳(23)，所述导引头(21)和作战单元(22)安装在外壳(23)内部，所述导引头(21)和作战单元(22)通过外壳(23)安装在所述机头(11)端部。3.如权利要求2所述的手掷无人机，其特征是，所述机头(11)端部设置有卡合部，所述外壳(23)靠近无人机主体(1)一端设置有卡合配合部，所述作战装置(2)通过卡合配合部可拆卸设置在卡合部上。4.如权利要求3所述的手掷无人机，其特征是，所述卡合部包括周向设置在机头(11)上的两个以上旋转卡槽(111)以及设置在机头(11)上弹性伸缩的限定块(112)，所述卡合配合部包括设置在外壳(23)内壁与旋转卡槽(111)配合的卡块(231)，以及在旋转卡槽(111)和卡块(231)配合后与限定块(112)配合的限位孔(232)。5.如权利要求4所述的手掷无人机，其特征是，所述机头(11)端部设置有台阶(113)，所述旋转卡槽(111)和限定块(112)设置在所述台阶(113)上，所述外壳(23)与台阶(113)配合后，无人机主体(1)和作战装置(2)外壁平滑过渡。6.如权利要求1所述的手掷无人机，其特征是，所述作战装置(2)还包括相互电连接的电路板(24)和连接接头(25)，所述导引头(21)和作战单元(22)均与电路板(24)电连接，所述机头(11)端面设置有与连接接头(25)连接的连接接口(114)。7.如权利要求1-6任一项所述的手掷无人机，其特征是，所述作战单元(22)为炸弹、手榴弹、照明弹、燃烧弹、烟雾弹、信号弹、催泪弹或毒气弹。8.如权利要求1-6任一项所述的手掷无人机，其特征是，所述无人机主体(1)包括机身(12)、机翼(13)、尾翼组件(14)和动力组件(15)，所述机头(11)和动力组件(15)分别设置在所述机身(12)两端。9.如权利要求8所述的手掷无人机，其特征是，所述机身(12)内设置有电池(16)和飞行控制单元(17)，所述电池(16)和飞行控制单元(17)均与作战装置(2)、动力组件(15)和尾翼组件(14)电连接。10.一种手掷无人机在作战系统的应用，其特征是，包括如权利要求1-9任一项所述的手掷无人机和地面控制单元，所述地面控制单元与所述手掷无人机中飞行控制单元(17)通过无线通讯连接。

技术总结
本发明属于军用无人机领域，具体是涉及到一种手掷无人机及其应用，包括无人机主体和作战装置，所述作战装置可拆卸设置在无人机主体的机头端部，所述作战装置包括相互电连接的导引头和作战单元，所述导引头朝向无人机主体前方设置，所述导引头与无人机主体的飞行控制单元通讯连接，本发明将无人机主体和作战装置可拆卸相互连接，便于更换不同类型的作战单元适应不同的作战需求，且无人机主体的机头既作为安装部又作为防火墙与作战装置进行隔离，可以保证作战装置正常工作的同时又避免与对无人机主体产生干扰。机主体产生干扰。机主体产生干扰。


技术研发人员：王玉杰 陈清阳 王鹏 鲁亚飞 高显忠 贾高伟 郭正 侯中喜 杨希祥 朱炳杰 邓小龙
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/4/20