[發明專利]基于流場控制的無人機控制裝置及無人機

在審

• 申請號: 201810842080.3
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108820186A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 王文劍;李珂;陳萬里;尚栢榮;凡洪林
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: B64C3/14
• 分類號: B64C3/14;B64C3/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本公開提供一種基于流場控制的無人機控制裝置及無人機，該基于流場控制的無人機控制裝置包括：氣源、至少一個射流腔以及控制閥；氣源與無人機的發動機連接，用于提供增壓氣體；射流腔設置在機翼內部，并與氣源通過引流管路連接，射流腔與機翼表面的交界處設置有射流口，用于射出氣體；控制閥與射流腔連接，用于控制射流口射出的氣體的流量。本公開提供的基于流場控制的無人機控制裝置主要由儲氣和傳輸氣設備組成，可埋于結構內部，也可作為結構承力件，與傳統機械傳動的空氣舵相比，整套控制裝置結構簡潔且重量輕。

技術領域

本公開涉及航空飛行器技術領域，尤其涉及一種基于流場控制的無人機控制裝置及無人機。

背景技術

無人機系統通常由飛控分系統、結構分系統、電氣分系統、數據鏈分系統、推進分系統、載荷分系統和發射回收分系統等組成，其中飛行控制系統是無人機系統是無人機實現飛行功能和應用任務的基礎。無人機飛行控制系統一般由飛控計算機、飛行管理計算機、導航系統、姿態傳感器系統、操縱系統等組成，無人機操縱系統通常采用空氣舵控制其姿態和運動軌跡。

空氣舵是指能夠相對機體獨立轉動或平移的機翼前后緣、尾翼(鴨翼)前后緣或尾翼(鴨翼)，以電動舵機或液壓作動器作為動力源，利用機械傳動裝置控制其偏轉(或移動)，以達到影響翼面流場，改變當地氣動力和力矩，進而影響全機受力和力矩平衡，改變無人機的運動姿態和軌跡。

然而，在實現本公開的過程中，本申請發明人發現，空氣舵由于機械裝置反復運動，可靠性和耐久性較差，因而大型無人機一般都會額外增加一套操縱機構作為備份，或者通過減小維修間隔提高可靠性，另外，機械傳動裝置一般體積和重量都較大，對飛機的內部布置和飛行性能都有影響。

公開內容

(一)要解決的技術問題

基于上述技術問題，本公開提供一種基于流場控制的無人機控制裝置及無人機，以緩解現有的空氣多可靠性差，且體積和重量都較大，容易對飛機的內部布置和飛行性能產生不利影響的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供一種基于流場控制的無人機控制裝置，包括：氣源，與無人機的發動機連接，用于提供增壓氣體；至少一個射流腔，設置在機翼內部，其與所述氣源通過引流管路連接，所述射流腔與所述機翼表面的交界處設置有射流口，用于射出氣體；以及控制閥，與所述射流腔連接，用于控制所述射流口射出的氣體的流量。

在本公開的一些實施例中，所述射流腔包括多個，多個所述射流腔分別與所述氣源連接。

在本公開的一些實施例中，所述射流腔包括：第一射流腔、第二射流腔、第三射流腔和第四射流腔，四個所述射流腔分別對應的所述射流口沿所述機翼的弦向方向依次設置。

在本公開的一些實施例中，所述機翼為菱形翼型，相對厚度10％，最大厚度位于30％的弦向位置，彎度為0。

在本公開的一些實施例中，四個所述射流口的位置分別為：第一射流口，與所述第一射流腔連接，弦向相對位置6％，開口方向朝向機翼上方；第二射流口，與所述第二射流腔連接，弦向相對位置32％，開口方向朝向機翼上方；第三射流口，與所述第三射流腔連接，弦向相對位置32％，開口方向朝向機翼下方；第四射流口，與所述第四射流腔連接，弦向相對位置100％，開口方向朝向機翼后方。

在本公開的一些實施例中，該基于流場控制的無人機控制裝置還包括：吸氣口，與所述第二射流腔連接，弦向相對位置8％，開口方向朝向機翼下方；以及單向閥，設置在所述吸氣口與所述第二射流腔之間。

在本公開的一些實施例中，所述吸氣口和所述射流口的開口形狀為矩形縫狀，且該矩形開口沿所述機翼的展向分布。

在本公開的一些實施例中，所述氣源包括：增壓氣源，與無人機的發動機連接；以及儲氣罐，與所述增壓氣源和所述引流管路連接。