[發明專利]一種垂直起降無人機及其控制方法

在審

• 申請號: 201710109926.8
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106892102A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 王文正;陳功;陸艷輝
• 申請（專利權）人: 王文正;陳功;陸艷輝
• 主分類號: B64C27/28
• 分類號: B64C27/28;B64C29/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 陳星

1.一種垂直起降無人機，包括中間機體1、左機翼17、右機翼3、左側電機及螺旋槳18、右側電機及螺旋槳2，所述左側電機及螺旋槳18安裝在左機翼17前端，右側電機及螺旋槳2安裝在右機翼3前端；其特征在于：還包括上部電機及螺旋槳8、下部電機及螺旋槳19；上部電機及螺旋槳8安裝在上后支架9前端，下部電機及螺旋槳19安裝在下后支架12前端，上后支架9通過上支架10安裝在中間機體1上部，下后支架12通過下支架20安裝在中間機體1下部；左側電機及螺旋槳18、右側電機及螺旋槳2、上部電機及螺旋槳8、下部電機及螺旋槳19相對于中間機體縱向中心軸線呈“十”字形布置；左機翼17后部安裝有左后支架14，右機翼3后部安裝有右后支架6，左后支架14、右后支架6、上后支架9和下后支架12相對于中間機體縱向中心軸線呈“十”字形布置，且后端平齊。

2.根據權利要求1所述一種垂直起降無人機，其特征在于：左機翼17外端安裝左翼梢小翼16，左方向舵15安裝在左翼梢小翼16后部，右機翼3外端安裝右翼梢小翼4，右方向舵5安裝在右翼梢小翼4后部；左副翼13安裝在左機翼17后部，右副翼7安裝在右機翼3后部；升降舵11安裝在中間機體1后部。

3.根據權利要求1或2所述一種垂直起降無人機，其特征在于：中間機體1采用了類升力體氣動布局；上支架10和下支架20橫截面采用對稱翼型。

4.根據權利要求3所述一種垂直起降無人機，其特征在于：左機翼17、右機翼3、上支架10、下支架20、上后支架9、下后支架12、左后支架14和右后支架6為能夠拆卸的模塊化結構。

5.一種權利要求2所述垂直起降無人機的控制方法，其特征在于：所述垂直起降無人機起飛前，通過上后支架9、下后支架12、左后支架14和右后支架6以尾座形式垂直立于地面；起飛時，通過四個螺旋槳的拉力將機體帶離地面，當機體離地一定距離后，通過調節機體上、下螺旋槳的轉速形成推力差產生低頭的俯仰力矩，實現飛機由垂直向水平飛行的模態轉換，當飛機達到一定速度后實現水平飛行；降落時，通過調節機體上、下螺旋槳的轉速形成推力差產生抬頭的俯仰力矩，實現飛機由水平飛行向垂直降落的模態轉換，當水平飛行速度為零后，通過調節四個螺旋槳的拉力逐漸降低飛機高度，通過四個后支架以尾坐的形式垂直降落在地面上。

6.根據權利要求5所述一種垂直起降無人機的控制方法，其特征在于：垂直起降時，左、右螺旋槳旋轉方向相同，上、下螺旋槳旋轉方向相同，左、右螺旋槳旋轉方向與上、下螺旋槳旋轉方向相反；同時調整左、右螺旋槳轉速，產生滾轉控制力矩，平衡機體上、下螺旋槳產生的反扭力矩并進行機體的滾轉控制；分別調整左、右螺旋槳轉速，產生偏航控制力矩，進行機體的偏航控制。

7.根據權利要求5所述一種垂直起降無人機的控制方法，其特征在于：水平飛行時，通過機體后部的升降舵11偏轉實現俯仰控制控制，通過左副翼13和右副翼7的差動偏轉產生滾轉控制力矩，實現滾轉控制，通過左方向舵15和右方向舵5的協同偏轉產生偏航控制力矩，實現對無人機的偏航。

8.根據權利要求7所述一種垂直起降無人機的控制方法，其特征在于：當有較大側風時，通過分別調節左、右螺旋槳2轉速，形成航向上的拉力差，產生偏航力矩實現對無人機的偏航控制。

9.根據權利要求5所述一種垂直起降無人機的控制方法，其特征在于：水平飛行時有高速和低速兩種飛行狀態：低速飛行狀態時，只用左側電機及螺旋槳18和右側電機及螺旋槳2工作；高速飛行狀態時，左側電機及螺旋槳18、右側電機及螺旋槳2、上部電機及螺旋槳8、下部電機及螺旋槳19同時工作。