[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

本發明公開了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，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。本發明通過其旋翼模式、正向過渡模式、逆向過渡模式及固定翼模式四種飛行模式提出了相對應的控制方法，有效的解決了四旋翼尾坐式其抗風是依靠旋翼提高轉速改變姿態來抵抗，非常耗電，從而導致飛機懸停油門不敢太高，飛機起飛重量也就不能太大，需要保證1.5?2的推重比，載荷能力受限的問題。

技術領域

本發明涉及一種無人機控制方法，特別涉及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，屬于無人機技術領域。

背景技術

垂直起降無人機中，尾坐式垂直起降無人機具有死重少，飛行性能好的優點而在市場得到了充分的發展，多采用四旋翼尾坐式或共軸反槳尾坐式，但四旋翼尾坐式其抗風是依靠旋翼提高轉速改變姿態來抵抗，非常耗電，從而導致飛機懸停油門不敢太高，飛機起飛重量也就不能太大，需要保證1.5-2的推重比，載荷能力受限；共軸反槳尾坐式雖有較高效率，但共軸反槳技術本身的設計難度及工程制作復雜性較高，可靠性一般。

發明內容

本發明的目的在于提供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，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：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；