[發(fā)明專(zhuān)利]一種傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)及飛行控制系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810534240.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108820203A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雄林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山星圖航空航天技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B64C27/28
• 分類(lèi)號(hào): B64C27/28;B64C27/26;B64C19/02
• 代理公司: 深圳市中原力和專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44289
• 代理人: 謝芝柏

本發(fā)明提供一種傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)及飛行控制系統(tǒng)。所述傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)包括機(jī)身、機(jī)翼和尾翼，所述機(jī)身和所述機(jī)翼為固定翼飛機(jī)布局，無(wú)人機(jī)還包括兩個(gè)支撐臂及四個(gè)旋翼結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述支撐臂沿平行于所述機(jī)身延伸方向安裝于所述機(jī)身或所述機(jī)翼，使得每一所述支撐臂形成有分布于所述機(jī)翼前后兩側(cè)的前端和后端；每一所述支撐臂的前端和后端分別安裝一個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)的幾何中心與整個(gè)無(wú)人機(jī)的重心重合，且均能夠調(diào)整自身的傾轉(zhuǎn)角度，從而構(gòu)成無(wú)人機(jī)的傾轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置。本發(fā)明還提供一種基于所述傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)及飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著近年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展，無(wú)人機(jī)在很多領(lǐng)域取得了可觀的應(yīng)用成果。但是，由于應(yīng)用需求的增長(zhǎng)和應(yīng)用范圍的擴(kuò)張，多旋翼結(jié)構(gòu)無(wú)人機(jī)逐漸暴露出續(xù)航時(shí)間短的缺陷。在迫切的應(yīng)用需求下，人們開(kāi)始研究續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)、飛行距離更遠(yuǎn)的無(wú)人飛行器—固定翼無(wú)人機(jī)。固定翼無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間和飛行距離相較于一般的多旋翼結(jié)構(gòu)無(wú)人機(jī)有很大的提高，但是其起飛、降落過(guò)程受限于跑道，在機(jī)動(dòng)性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性也遠(yuǎn)比多旋翼結(jié)構(gòu)無(wú)人機(jī)要低。

目前，該種構(gòu)型的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)主要針對(duì)一些重量較小的(20kg以下)飛機(jī)，主要原因在于由多旋翼結(jié)構(gòu)模式向固定翼模式進(jìn)行模態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，隨著飛機(jī)總重增加會(huì)出現(xiàn)存在姿態(tài)失穩(wěn)、高度損失和加速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，從而導(dǎo)致模態(tài)轉(zhuǎn)換失敗。

同時(shí)，為了保證多旋翼結(jié)構(gòu)和固定翼進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換時(shí)前端兩個(gè)動(dòng)力電機(jī)傾轉(zhuǎn)的同步性，目前使用的方法是：前后兩端的旋翼結(jié)構(gòu)電機(jī)安裝軸與機(jī)身縱軸垂直，前方兩個(gè)電機(jī)一起傾轉(zhuǎn)，這種方式在飛機(jī)向前加速過(guò)程中增加了氣動(dòng)阻力。

目前，旋翼結(jié)構(gòu)電機(jī)傾轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置都是采用舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于舵機(jī)只在供電的情況下才能完成位置的鎖定，所以在飛行過(guò)程中不論是旋翼結(jié)構(gòu)模式還是固定翼模式，舵機(jī)一直是通電工作的，這種方式會(huì)降低續(xù)航時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述無(wú)人機(jī)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)及飛行控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)，包括機(jī)身、機(jī)翼和尾翼，所述機(jī)身和所述機(jī)翼為固定翼飛機(jī)布局，無(wú)人機(jī)還包括兩個(gè)支撐臂及四個(gè)旋翼結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述支撐臂沿平行于所述機(jī)身延伸方向安裝于所述機(jī)身或所述機(jī)翼，使得每一所述支撐臂形成有分布于所述機(jī)翼前后兩側(cè)的前端和后端；每一所述支撐臂的前端和后端分別安裝一個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)的幾何中心與整個(gè)無(wú)人機(jī)的重心重合，且均能夠調(diào)整自身的傾轉(zhuǎn)角度，從而構(gòu)成無(wú)人機(jī)的傾轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置。

優(yōu)選地，四個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)構(gòu)成H型旋翼布局結(jié)構(gòu)，位于對(duì)角連線的其中兩個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)內(nèi)的旋翼同步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其他兩個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)內(nèi)的旋翼同步逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述旋翼結(jié)構(gòu)包括傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋翼電機(jī)和多個(gè)螺旋槳，所述多個(gè)螺旋槳安裝于所述旋翼電機(jī)，且構(gòu)成所述旋翼結(jié)構(gòu)的旋翼；所述傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括安裝座及與所述安裝座鉸接的傾轉(zhuǎn)軸，所述安裝座固定于所述支撐臂，所述傾轉(zhuǎn)軸固定于所述旋翼電機(jī)；所述傾轉(zhuǎn)軸繞所述安裝座旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)所述旋翼電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述旋翼結(jié)構(gòu)的旋翼的傾轉(zhuǎn)。

一種根據(jù)上述任一所述的傾轉(zhuǎn)式垂直起降固定翼的無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)，包括：飛行控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和傾轉(zhuǎn)控制單元，所述飛行控制單元用于控制飛機(jī)的飛行姿態(tài)，所述傾轉(zhuǎn)控制單元用于調(diào)節(jié)所述旋翼結(jié)構(gòu)的傾轉(zhuǎn)角度，所述數(shù)據(jù)傳輸單元用于通信連接所述飛行控制單元和所述傾轉(zhuǎn)控制單元。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸單元為通信控制板，并采用RS232接口。

優(yōu)選地，所述傾轉(zhuǎn)控制單元包括分別與所述數(shù)據(jù)傳輸單元通信連接的四個(gè)傾轉(zhuǎn)控制板，四個(gè)所述傾轉(zhuǎn)控制板分別用于控制四個(gè)所述旋翼結(jié)構(gòu)的傾轉(zhuǎn)角度。