[發明專利]抗側風垂直起降無人機及其抗側風方法

在審

• 申請號: 202110217194.0
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112849395A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 邵朋院;董彥非;屈高敏;李繼廣;朱含笑
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: B64C19/02
• 分類號: B64C19/02;B64C29/00;B64C39/02
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 孫志一

本發明公開了一種抗側風垂直起降無人機及其抗側風方法，涉及無人機技術領域，抗側風垂直起降無人機，包括無人機本體和與無人機本體分體設置的風速風向儀，無人機本體包括機身、設置于機身內的飛控機、設置于機身兩側的機翼、設置于機翼前方的螺旋槳、與螺旋槳傳動連接的電機、設置于機翼后方的舵面、與舵面傳動連接的舵機，風速風向儀與飛控機通訊連接，飛控機與電機、舵機線纜連接。通過風速風向儀測得風速風向信息，根據風速風向信息、姿態信息和高度信息，控制舵機偏轉并控制電機轉動，從而控制飛機朝向、高度和偏航，使機翼展長方向和側風方向一致，不需要飛手操縱，更不需要依賴飛手經驗，避免飛機在有姿態傾斜的情況下著陸。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，具體涉及一種抗側風垂直起降無人機及其抗側風方法。

背景技術

側風對于無人機起降階段的飛行安全影響較大，特別是對于尾座式的垂直起降無人機，其起降階段的側風迎風面積較大，側風造成的側力會使飛機發生偏離。

現有的抗風控制方案一般有以下幾種：

傾斜法：讓飛機有一個傾斜姿態，來平衡側力造成的影響。傾斜法實質是通用的位置控制方法在側風環境下的正常反應。該方法中，飛機的迎風面積過大，會導致如下兩個問題：1、飛機在著陸時有姿態傾斜，傾斜姿態過大可能會導致飛機起降支撐裝置損毀，導致飛機著陸失??；2、迎風面積過大導致飛機的側向過載過大，且側風越大側向過載越大，可能會導致飛機的結構損傷。

遙控操縱：飛手使用遙控器進行目視飛行，根據所施加的操縱和無人機的響應來判斷風的來向，并通過操控使飛機偏航到和機翼展長方向和側風方向一致的狀態。該方法依賴飛手及飛手的操縱經驗，存在如下問題：1、必須有飛手來進行操縱，提高了系統成本；2、飛手操縱經驗不足的話，無法實現飛機機翼展長方向和側風方向一致，會導致傾斜法中存在的問題。

發明內容

為此，本發明提供一種抗側風垂直起降無人機及其抗側風方法，以解決垂直起降無人機起降階段受側風影響的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明的第一方面，一種抗側風垂直起降無人機，包括無人機本體和與所述無人機本體分體設置的風速風向儀，所述無人機本體包括機身、設置于所述機身內的飛控機、設置于所述機身兩側的機翼、設置于所述機翼前方的螺旋槳、與所述螺旋槳傳動連接的電機、設置于所述機翼后方的舵面、與所述舵面傳動連接的舵機，所述風速風向儀與所述飛控機通訊連接，所述飛控機與所述電機、所述舵機線纜連接。

進一步地，所述電機的后端與所述機翼固定，所述螺旋槳固定于所述電機前端的主動軸上。

進一步地，所述舵面通過鉸鏈軸連接與所述機翼的尾部，所述舵機設置于所述機翼內，所述舵面在所述機翼的帶動下可以繞鉸鏈軸轉動。

進一步地，所述風速風向儀與地面站線纜連接，所述地面站與所述飛控機無線通訊連接。

進一步地，在所述機身的頭部設有與所述飛控機線纜連接的機載端，所述機載端與所述地面站無線通訊連接。

本發明的第二方面，一種抗側風垂直起降無人機的抗側風方法，包括以下步驟：

接收風速風向儀測量的風速風向信息；

獲得姿態信息；

獲得高度信息；

依風速風向信息和姿態信息計算生成副翼控制通道信息，根據副翼通道控制信息進行翼展方向控制、傾斜控制，從而控制飛機朝向；

依姿態信息和高度信息計算生成油門控制通道信息，根據油門控制通道信息進行高度控制、偏航控制，從而控制飛機高度和偏航。

進一步地，所述接收風速風向儀測量的風速風向信息，包括如下步驟：