[發明專利]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

• 申請號: 202110765487.2
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113428361B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 萬歡;王小青;陳曉明
• 申請（專利權）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

本發明提出了一種可分合智能變體垂直起降無人平臺，其尾座式垂直起降無人母機有旋翼及固定翼兩種模態，處于旋翼模態時實現垂直起降與懸停功能，處于固定翼模態時實現平飛巡航功能；翼下掛載的可分合副涵道風扇飛行器，帶獨立的舵控系統，能夠實現垂直起降、巡飛與懸停功能；實現一鍵分合功能的電磁連接機構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，通過改變連接構件內電磁線圈的電流方向，實現尾座式垂直起降無人母機和副涵道風扇飛行器的分合。本發明還提出了一種可分合智能變體垂直起降無人平臺的控制策略。本發明在合體飛行時可增加平臺的推力、速度、機動能力；分散開來可執行單獨或協同作戰任務。

技術領域

本發明涉及飛行器變體技術，具體涉及一種可分合智能變體垂直起降無人平臺及其控制策略。

背景技術

隨著未來武器裝備的快速發展和戰場攻防態勢的演變，單體飛行平臺的生存環境將逐漸惡劣，高性能、多用途作戰飛行平臺將成為主流。從某種意義上來說，研發多用途作戰平臺，一方面可以提高平臺作戰能力，增加打擊效能、提升戰場環境適應性，另一方面可以減少開發各類不同單任務飛機的經費開支。

作為行業發展引領者，美國國防部早在2005年8月8日正式發布了最新版無人機路線圖——《無人飛行平臺系統路線圖2005～2030》，其中明確指出，由于飛機工作環境的惡劣以及對飛機性能的嚴格要求，所以他們將智能變體飛行平臺作為實現目的的首選，希望這種新型的智能變體技術能夠在未來戰場中，根據不同的作戰需求，實施可變形飛行并完成多種任務。

目前，飛行器的變體技術主要有：機翼變后掠角、折疊翼展開、進排氣系統調節、變尾噴矢量推力、機鼻變角度、可變翼型智能機翼等。在現役飛行器型號上實現變體技術的案例主要有：在F-15戰斗機的進氣道上加裝形狀記憶合金材料和裝置，使其隨飛行速度改變發動機進氣道進氣面積、前緣半徑和內部管道形狀，以提升其動力系統性能，增加作戰半徑。在F/A-18A飛機上采用AAW技術，使其滾轉性能顯著提高。在MD-900直升機旋翼中嵌入壓電驅動器，隨飛行狀態光順地改變葉片外形，明顯降低了直升機噪聲和振動，并使其性能得到提高。

隨著新工藝、新材料、新技術的發展，智能變體技術將廣泛應用于未來飛行平臺設計中，大幅提高平臺的航程、速度、機動能力等性能，并可用于蜂群作戰中，徹底改變戰場作戰模式。但是多體多用途的可分合智能變體飛行平臺尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可分合智能變體垂直起降無人平臺及其控制策略。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種可分合智能變體垂直起降無人平臺，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，實現一鍵分合功能的電磁連接機構，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，處于旋翼模態時實現垂直起降與懸停功能，處于固定翼模態時實現平飛巡航功能；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，能夠實現垂直起降、巡飛與懸停功能；所述實現一鍵分合功能的電磁連接機構，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，通過改變連接構件內電磁線圈的電流方向，實現尾座式垂直起降無人母機和副涵道風扇飛行器的分合。

進一步的，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，其中，機體采用上單翼氣動布局，及輕質材料結構設計；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；舵控系統由舵機及舵面構成，舵面采用箱舵，置于涵道風扇的射流之中，通過偏轉舵面實現推力的矢量控制，以改變無人母機的俯仰、航向及橫傾姿態。