[發(fā)明專利]一種可分合智能變體垂直起降無人平臺及其控制策略

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110765487.2
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113428361B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 萬歡;王小青;陳曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍總參謀部第六十研究所
• 主分類號: B64C37/00
• 分類號: B64C37/00;B64C27/26;B64C29/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種可分合智能變體垂直起降無人平臺，其特征在于，包括尾座式垂直起降無人母機、翼下掛載的可分合副涵道風扇飛行器，實現(xiàn)一鍵分合功能的電磁連接機構(gòu)，其中：

所述尾座式垂直起降無人母機，有旋翼及固定翼兩種模態(tài)，處于旋翼模態(tài)時實現(xiàn)垂直起降與懸停功能，處于固定翼模態(tài)時實現(xiàn)平飛巡航功能；所述翼下掛載的可分合副涵道風扇飛行器，帶獨立的舵控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降、巡飛與懸停功能；所述實現(xiàn)一鍵分合功能的電磁連接機構(gòu)，包括永磁體和電磁線圈，電磁線圈和永磁體分別設置在尾座式垂直起降無人母機、翼下掛載的可分合副涵道風扇飛行器上，利用磁極同向相斥異向相吸的原理，通過改變連接構(gòu)件內(nèi)電磁線圈的電流方向，實現(xiàn)尾座式垂直起降無人母機和副涵道風扇飛行器的分合；

所述實現(xiàn)一鍵分合功能的電磁連接機構(gòu)，與機翼下方的連接點為凸形鼓包構(gòu)件，內(nèi)置有電磁線圈；與副涵道風扇飛行器的連接點為凹形構(gòu)件，材料為固定磁極的永磁體，當可分合智能變體垂直起降無人平臺接到分離指令時，首先將飛行姿態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直懸停狀態(tài)，然后改變機翼下方凸形鼓包構(gòu)件內(nèi)電磁線圈的電流方向，使其與副涵道風扇飛行器上凹形構(gòu)件磁極變成同向，產(chǎn)生斥力將副涵道風扇飛行器彈開；同理，當可分合智能變體垂直起降無人平臺接到組合指令時，首先使尾座式垂直起降無人母機與副涵道風扇飛行器的空間位置靠近，并使尾座式垂直起降無人母機處于垂直懸停狀態(tài)，控制副涵道風扇飛行器，調(diào)整其位置與姿態(tài)，使凹形構(gòu)件位置接近機翼下方凸形鼓包構(gòu)件，改變鼓包內(nèi)線圈電流方向，使連接點雙方磁極異向相吸，并鎖死。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可分合智能變體垂直起降無人平臺，其特征在于，所述尾座式垂直起降無人母機包括機體、主涵道風扇、舵控系統(tǒng)，其中，機體采用上單翼氣動布局，及輕質(zhì)材料結(jié)構(gòu)設計；主涵道風扇作為平臺的主動力，由電機、槳葉、涵道筒壁組成，采用共軸雙電機正反槳設計以抵消反扭矩，涵道筒壁沿流向設計成翼型以削弱前緣分離流；舵控系統(tǒng)由舵機及舵面構(gòu)成，舵面采用箱舵，置于涵道風扇的射流之中，通過偏轉(zhuǎn)舵面實現(xiàn)推力的矢量控制，以改變無人母機的俯仰、航向及橫傾姿態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可分合智能變體垂直起降無人平臺，其特征在于，所述可分合副涵道風扇飛行器由副涵道風扇及獨立的舵控系統(tǒng)組成，其中，副涵道風扇由電機、槳葉、涵道筒壁組成，采用共軸雙電機正反槳設計以抵消反扭矩，涵道筒壁沿流向設計成翼型以削弱前緣分離流；舵控系統(tǒng)由舵機及舵面構(gòu)成，舵面采用箱舵，置于涵道風扇的射流之中，通過偏轉(zhuǎn)舵面實現(xiàn)推力的矢量控制，在獨立飛行時實現(xiàn)飛行器的姿態(tài)與位置控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可分合智能變體垂直起降無人平臺，其特征在于，所述可分合副涵道風扇飛行器加裝固定翼及機身，實現(xiàn)平飛巡航功能。

5.基于權(quán)利要求1-4任一項所述的可分合智能變體垂直起降無人平臺的控制策略，其特征在于：在起降階段，開啟副涵道風扇飛行器的副涵道風扇，利用其推力增量提高平臺垂直轉(zhuǎn)平飛的效率，利用其推力矢量增加平臺的滾轉(zhuǎn)控制效率，從而提高抗風能力；在巡航階段，開啟副涵道風扇飛行器的副涵道風扇并向下偏轉(zhuǎn)舵面，增加平臺的推力及升力，助力尾座式垂直起降無人母機實現(xiàn)平臺的變速、大機動突防；在到達任務地點后，根據(jù)任務需求，通過一鍵分合功能使副涵道風扇飛行器分離出去執(zhí)行單獨或協(xié)同作戰(zhàn)任務；在任務完成后，通過一鍵分合功能使副涵道風扇飛行器重新組合到尾座式垂直起降無人母機上補充電力，多次重復使用或攜帶返回。