[發明專利]一種推力矢量尾坐式垂直起降無人機的控制方法及控制裝置

在審

• 申請號: 202111636237.5
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114104279A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 林玉祥;吳海杰;劉艷軍;羅竑;梁斌
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學蘇州研究院;宇領星際航空（蘇州）有限公司
• 主分類號: B64C27/22
• 分類號: B64C27/22;B64C19/00
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 薛芳芳

1.一種推力矢量尾坐式垂直起降無人機的控制方法，其特征在于，包括旋翼模式、正向過渡模式、逆向過渡模式和固定模式下控制；

無人機在旋翼模式時：

S1：通過第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇、第二左側固定動扇、第二右側固定動扇提供拉力；通過第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇、第二左側固定動扇、第二右側固定動扇的轉速增減，使無人機實現爬升或下降；

S2：減小第二左側固定動扇螺旋槳轉速、增加第二右側固定動扇螺旋槳轉速，產生左側向力，無人機向左運動；增大第二左側固定動扇螺旋槳轉速、減小第二右側固定動扇螺旋槳轉速，產生右側向力，無人機向右運動；

S3：無人機向前后運動時，通過第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇同向偏轉來實現；

S4：無人機調整航向進行偏航時，通過第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇差動偏轉來實現；

無人機在正向過渡模式時：由旋翼模式轉為固定翼模式

S5：無人機在旋翼模式下前飛速度小幅增加，機體前傾角和飛行器所受的阻力隨之增加，此時要逐漸增大第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇同向偏轉的角度使得無人機前傾角逐漸增大，第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇螺旋槳轉速也相應增加時無人機前飛速度不斷增大，此時機翼前翼、后翼外翼、后翼內翼仍處于大迎角失速狀態，升降舵操縱功效極為有限，使用旋翼第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇、第二左側固定動扇、第二右側固定動扇進行操縱；

S6：前飛速度大幅增加，機體前傾角繼續增大，無人機逐漸進入小迎角失速狀態，所受的阻力開始減小，第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇螺旋槳轉速螺旋槳保持高轉速使無人機前飛速度繼續增加，升降舵操縱效率提高。在這一階段矢量動力A、第一右側矢量動扇同向偏轉的角度逐漸恢復到零，轉而使用升降舵來對飛行器的俯仰運動進行控制，使無人機進入固定翼模式。

無人機在正向過渡模式時：由固定翼模式轉為旋翼模式

S7：無人機在固定翼模式下操縱升降舵偏轉及第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇同向偏轉使得無人機由水平飛行姿態俯仰角快速變大并進入大迎角失速狀態，同時無人機高度快速增加，無人機爬高與迎角增大使前飛速度快速下降；

S8：無人機前飛速度較小且處于大迎角失速狀態，升降舵操縱效率極為有限，轉為使用旋翼第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇、第二左側固定動扇、第二右側固定動扇進行控制，第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇同向、差動偏轉及第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇、第二左側固定動扇、第二右側固定動扇螺旋槳的轉速控制，使無人機轉為旋翼模式；

無人機在正向過渡模式時：

S9：經濟模式飛行時，第二左側固定動扇、第二右側固定動扇螺旋槳停止轉動，通過控制第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇螺旋槳轉速產生拉力實現前飛速度的控制，操縱升降舵實現縱向運動，操縱副翼實現橫滾運動，操縱方向舵實現偏航運動；

大速度飛行時，通過控制第一左側矢量動扇、第一右側矢量動扇、第二左側固定動扇、第二右側固定動扇螺旋槳轉速產生拉力實現前飛速度的控制，操縱升降舵實現縱向運動，操縱副翼實現橫滾運動，操縱方向舵實現偏航運動。

2.一種推力矢量尾坐式垂直起降無人機的控制裝置，其特征在于：根據權利要求1所述的一種推力矢量尾坐式垂直起降無人機的控制方法，包括機身(1)、前翼(2)、升降舵(21)、后翼外翼(3)、副翼(31)、垂尾(4)、方向舵(41)、后翼內翼(5)和撐桿(6)，所述機身(1)兩側前部均固定安裝有前翼(2)，兩個所述前翼(2)的一側均固定安裝有升降舵(21)，所述機身(1)兩側后部均固定設有后翼內翼(5)，兩個所述后翼內翼(5)一端均固定設有后翼外翼(3)，兩個所述后翼外翼(3)的一側均固定設有副翼(31)，兩個所述后翼內翼(5)與后翼外翼(3)的連接處均固定安裝有垂尾(4)，兩個所述垂尾(4)的側面均固定安裝有方向舵(41)，兩個所述后翼內翼(5)與前翼(2)之間固定安裝有撐桿(6)，其中一個所述支撐桿(6)的一端固定安裝有第一左側矢量動扇(7)，另一個所述支撐桿(6)的一端固定安裝有第一右側矢量動扇(8)，其中一個所述后翼外翼(3)另一側中部固定安裝有第二左側固定動扇(9)，另一個所述后翼外翼(3)另一側中部固定安裝有第二右側固定動扇(10)。