[發(fā)明專利]一種涵道式垂直起降無人機的姿態(tài)控制機構(gòu)

在審

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• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106828910A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 王昆;陳子文;朱駿
• 申請（專利權）人: 上海珞鵬航空科技有限公司成都研發(fā)分公司
• 主分類號: B64C27/20
• 分類號: B64C27/20;B64C27/82;B64C29/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于無人機技術領域，具體涉及一種涵道式垂直起降無人機的姿態(tài)控制機構(gòu)。

背景技術

無人機是一種體型較小、無人駕駛，能夠在空中實現(xiàn)自主飛行并執(zhí)行一定任務的飛行器。無人機因其獨特的應用近年來在軍民領域都獲得廣泛應用和飛速發(fā)展，也代表著為未來航空的一個重要發(fā)展方向。尤其是垂直起降無人機的研究對于研究者、愛好者和軍事上都非常流行，如何實現(xiàn)機體結(jié)構(gòu)緊湊性、產(chǎn)生更大的升力，以及如何完成復雜動作、高難度任務，增加垂直起降無人機在平航時的操縱性和靈敏性，是亟待解決的技術難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種可實現(xiàn)垂直起降，靈活調(diào)整無人機姿態(tài)，操縱性、靈敏性高的涵道式垂直起降無人機的姿態(tài)控制機構(gòu)。相比于現(xiàn)有的無人機，具有升力平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊，可在平飛，垂直飛行時，完成高難度、復雜動作。

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，該涵道式垂直起降無人機的姿態(tài)控制機構(gòu)，包括固定舵面、轉(zhuǎn)動舵面、螺旋槳，動力驅(qū)動機構(gòu)，固定舵面與豎直軸成一定角度安裝在無人機機身結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動舵面安裝在固定舵面的正下方，安裝位置與固定舵面保持固定間隙，固定舵面與發(fā)動機螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面成一定角度，用以抵消螺旋槳旋轉(zhuǎn)時帶來的反扭矩；所述固定舵面產(chǎn)生的反扭矩隨著螺旋槳產(chǎn)生扭矩的增大而增大，以抵消不同轉(zhuǎn)速下的螺旋槳扭矩。

優(yōu)選地，還包括伺服舵機、舵面連桿，伺服舵機通過舵面連桿與轉(zhuǎn)動舵面相連，根據(jù)無人機控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動轉(zhuǎn)動舵面，調(diào)節(jié)無人機姿態(tài)。

優(yōu)選地，固定舵面一共4片，成“十”字形中心對稱分布。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動舵面偏轉(zhuǎn)時，同時改變固定舵面的壓力分布情況，固定舵面產(chǎn)生有益于無人機控制的力矩。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

采用本發(fā)明方案所述結(jié)構(gòu)，在螺旋槳轉(zhuǎn)速增加時，螺旋槳下方的氣流速度隨之增加，氣流作用在固定舵面上的力隨之增加，因此固定舵面產(chǎn)生的反扭矩也隨之增加；轉(zhuǎn)動舵面和固定舵面組成了一個類似“機翼”的整體結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)動舵面偏轉(zhuǎn)時，會同時改變固定舵面的壓力分布情況，進而使固定舵面產(chǎn)生有益于無人機控制的力矩，因此，轉(zhuǎn)動舵面帶來的力矩變化為自身轉(zhuǎn)動角度帶來的力矩與固定舵面產(chǎn)生的力矩之和；轉(zhuǎn)動舵面以一定間隙安裝于固定舵面下方，可以改善舵面在大角度狀態(tài)下的分離情況，提高了轉(zhuǎn)動舵面工作的角度范圍，進而產(chǎn)生更大的控制力矩，有益于無人機的姿態(tài)控制，針對性增強了無人機姿態(tài)調(diào)整的操控性和靈敏度，有效適應了實現(xiàn)高難度、復雜的無人機動作的需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細描述。

其具體實施方式為：

一種涵道式垂直起降無人機的姿態(tài)控制機構(gòu)，包括固定舵面1、轉(zhuǎn)動舵面2、伺服舵機3、舵面連桿4、螺旋槳5、動力驅(qū)動機構(gòu)，固定舵面1與豎直軸成一定角度安裝在無人機機身結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動舵面2安裝在固定舵面1的正下方，安裝位置與固定舵面1保持固定間隙，伺服舵機3通過控制各舵面連桿4與各轉(zhuǎn)動舵面2相連，根據(jù)無人機控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動轉(zhuǎn)動舵面2，發(fā)揮調(diào)節(jié)無人機姿態(tài)的作用。

固定舵面1一共4片，成“十”字形中心對稱分布，與發(fā)動機螺旋槳5旋轉(zhuǎn)平面成一定角度，用以抵消螺旋槳5旋轉(zhuǎn)時帶來的反扭矩。該固定舵面1產(chǎn)生的反扭矩隨著螺旋槳5產(chǎn)生扭矩的增大而增大，可以很好的抵消不同轉(zhuǎn)速下的螺旋槳5扭矩，其原理在于：螺旋槳5轉(zhuǎn)速增加，螺旋槳5下方的氣流速度隨之增加，氣流作用在固定舵面1上的力隨之增加，因此固定舵面1產(chǎn)生的反扭矩也隨之增加。

轉(zhuǎn)動舵面2安裝在固定舵面1正下方，且與固定舵面1保持一定的間隙，可以在較大角度范圍內(nèi)產(chǎn)生所需的控制力矩，從空氣動力學角度解決了傳統(tǒng)控制舵面控制力度欠佳的問題。其原理在于：轉(zhuǎn)動舵面2和固定舵面1組成了一個類似“機翼”的整體結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)動舵面2偏轉(zhuǎn)時，會同時改變固定舵面1的壓力分布情況，進而使固定舵面1產(chǎn)生有益于無人機控制的力矩，因此轉(zhuǎn)動舵面2帶來的力矩變化為自身轉(zhuǎn)動角度帶來的力矩與固定舵面1產(chǎn)生的力矩之和；轉(zhuǎn)動舵面2以一定間隙安裝于固定舵面1下方，可以改善舵面在大角度狀態(tài)下的分離情況，提高了轉(zhuǎn)動舵面2工作的角度范圍，進而產(chǎn)生更大的控制力矩，有益于無人機的姿態(tài)控制。

當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。