[發明專利]撲翼旋翼混合動力的仿昆蟲飛行器的控制方法

在審

• 申請號: 202210326159.7
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114735215A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李昊澤;鄭祥明;和浩然;章卓耿
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C39/00
• 分類號: B64C39/00;B64C33/02;B64C1/06;B64C27/32
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種撲翼旋翼混合動力的仿昆蟲飛行器的飛行控制方法，包含六個執行器，分別為左撲翼動力組、右撲翼動力組、頭旋翼動力組、尾旋翼動力組、頭矢量舵機和尾矢量舵機；所述撲翼旋翼混合動力仿昆蟲飛行器的飛行可以分解為四個自由度的基本運動：升降運動，俯仰運動，滾轉運動，偏航運動；受運動耦合的作用，俯仰運動將進一步影響前后的縱向運動，滾轉運動將進一步影響左右的橫向運動，通過對六個執行器協同控制，實現飛行器的各個自由度運動的控制。本發明撲翼旋翼混合動力仿昆蟲飛行器的雙模式備份冗余飛行控制方法，使操作者可以自主選擇撲翼的開啟與關閉，也可以保障飛行器在危險情況下安全飛行并降落。

技術領域

本發明涉及仿生技術領域、航空技術領域與控制技術領域，具體是一種撲翼旋翼混合動力的仿昆蟲飛行器的飛行控制方法。

背景技術

現代戰爭對于偵察隱蔽化、戰場人員保護有越來越高的要求，無人機作為一種可攜帶偵察設備的低成本飛行器，可以隱蔽地實現戰前和戰時偵察，為戰斗的決策和人員的保護提供豐富的信息。根據升力產生方式的不同，可將無人飛行器劃分為固定翼飛行器，旋翼飛行器，撲翼飛行器等類別。相對而言，撲翼飛行器具有更低的飛行噪聲和更高的升力效率，外形具有視覺迷惑性。其中仿昆蟲撲翼飛行器體積小，隱蔽性高，更適用于隱蔽偵查等場景。國內外以代爾夫特大學為首對仿昆蟲撲翼飛行器展開了多種形式的設計研究，類似的還有美國航空環境公司研發的納米蜂鳥、德國費斯通公司的仿生蜻蜓飛行器和仿生蝴蝶飛行器、韓國建國大學的仿昆蟲撲翼機、哈佛大學的機器飛蟲和南京航空航天大學的仿生撲翼微型飛行器。國內外研究現狀表明，仿昆蟲撲翼飛行器技術仍在蓬勃發展當中，但這些撲翼飛行器仍然具有許多諸如可控自由度不全、不利控制耦合、飛行不夠穩定、無法懸停飛行、撲翼升力較小、攜帶任務載荷的能力有限等問題和不足之處，因此其工作空間和任務時間受到了一定的限制。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種撲翼旋翼混合動力的仿昆蟲飛行器的飛行控制方法，旨在兼顧飛行器仿生外形優美、視覺迷惑性強、飛行性能穩定、體型緊湊小巧、可懸停可飛行等性能特點的同時，提高飛行升力，提升載荷能力，加快飛行速度，并提出一種雙模式飛行控制方法，使其更適用于未來隱蔽偵察、警用取證、突擊作戰等場景中。

本發明提供了一種撲翼旋翼混合動力的仿昆蟲飛行器，包括機身、撲翼動力組、矢量旋翼動力組和飛行控制組。

所述機身包括主機艙、機頭、機尾、機艙底蓋、側支撐片、碳棒、底座、犄角和電池。所述主機艙為核心零部件，用于安裝和固定整架飛行器所需的撲翼動力組、矢量旋翼動力組和飛行控制組等大部分零部件。所述機頭和機尾的結構和外形完全一致，安裝時可以通過定位銷和定位孔快速定位到主機艙的前接口和后接口上，并使用雙面膠或膠水固定。所述機艙底蓋同樣通過定位銷和膠水固定到主機艙的下接口上。此時，機頭、主機艙、機艙底蓋和機尾形成一個封閉完整的仿生曲面外形機身。所述碳棒的上端插入主機艙下方的碳棒槽中，下端插入所述底座的碳棒槽中。所述側支撐片的上端貼合在主機艙左右兩側，下端插入底座的側支撐片槽中，用于粘貼撲翼膜，以及在起飛和降落過程中與碳棒共同支撐飛行器。所述電池固定在底座的上表面或下表面。所述犄角直接粘貼在機頭上表面，用于保護旋翼防止碰撞，同時構成仿獨角仙的仿生特征，增強視覺迷惑性。