CN106005371B - 差分直驱全动三舵面无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空飞行器设计领域，涉及一种采用差动、分动算法及由电机直接驱动三个舵面来控制飞行器三轴飞行姿态的无人机。同时方向控制采用对三个舵面分别控制，由三个舵面旋转角度的不同组合完成对飞机姿态的三轴控制，三个舵面由机翼两端的两个全动式差分控制舵面和尾部的全动式尾舵组成。本发明的无人机结构包括载荷舱、控制器舱、燃料舱、发动机、推桨螺旋桨、翼身融合体机翼，叶尖差、分控制舵面，水平全动式尾舵，固定垂尾，固定式起落架。结构简单，易损的活动部件少，确保了复杂环境中更高的可靠性和生存能力。

Description

差分直驱全动三舵面无人机
技术领域
本发明属于航空飞行器设计领域，涉及一种采用差动、分动算法及由电机直接驱动三个舵面来控制飞行器三轴飞行姿态的无人机。
背景技术
无人机即无人驾驶飞机，采用遥控或自主程序驾驶的方式飞行。目前，由于无人飞机体积小、造价低且无人员损伤风险，因此采用无人飞机平台来代替有人飞机执行一些侦查、测绘、通讯等军事、民用任务的趋势越来越明显。美国、以色列在无人机领域处于领先地位。
现今无人机的三轴姿态控制主要是通过两个付翼及方向舵、水平舵完成。一般不低于5个舵面（“V”型尾翼不少于4个），结构复杂可靠性不高，耗电量较大。而本发明采用差、分双动算法控制的直驱全动三舵面方式可在只有三个舵面情况下对风机纵横、俯仰、方向三轴完成姿态调整。这是一种迄今舵面最少的控制方式，其优点是可以有效简化飞机机体结构，增强可靠性，并且大大提高飞机的机动性能，做一些其他飞机无法完成的高难度动作，这对于战场实际应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过差、分双动算法控制三个执行电机直接驱动的全动付翼、水平尾翼，实现无人机在最少可控舵面下完成转向、横滚、升降、刹车等动作控制，这样的无人机结构简单，易损的活动部件少，确保了复杂环境中更高的可靠性和生存能力。
本发明的技术方案是：
本发明的无人机由三个执行电机直接单独驱动的三个全动式舵面完成对飞机姿态的控制，同时方向控制采用对三个舵面分别控制，由三个舵面旋转角度的不同组合完成对飞机姿态的三轴控制，三个舵面由机翼两端的两个全动式差分控制舵面和尾部的全动式尾舵组成。由于采用翼身融合体和S翼型不但可获得很高的升力，还确保了飞机的俯仰安定性。全动式舵面在无人机降落过程中一旦触地，通过控制算法驱动三个舵面在0.2s内同时翻转90°，形成三个最有效的刹车阻力板，大大降低飞机降落时的滑跑距离。同时，在高空飞行过程中通过上述控制方式实现可控高速下坠，这个特殊飞行动作可有效增强在战场环境下规避地面、空中攻击的能力，提高无人机自身生存能力。通过两个差分控制舵面的分别单独控制，调节舵面角度形成不同组合，可实现飞机的方向调整和刹车，差动控制时完成横滚动作的控制。
本发明的无人机结构包括载荷舱、控制器舱、燃料舱、发动机、推桨螺旋桨、翼身融合体机翼，叶尖差、分控制舵面，水平全动式尾舵，固定垂尾，固定式起落架。
飞机机体安放各种舱室，载荷舱设置在飞机头部，可有效搭载摄像、通讯、探测器等设备。载荷舱后飞机中部是控制器舱，对飞机进行无线遥控、自主飞行控制的电子控制设备安设于此。控制器舱后是燃料舱，置于整体重心位置，避免因油料消耗对飞行姿态产生不良影响。本无人机采用后推式螺旋桨，水平尾翼置于螺旋桨洗流中具有最高的气动效率。整机采用翼身融合体设计，机身下部是一个光滑的整体升力面，使整机具有最高的升力系数。整机采用三个全动式舵面，通过差动、分动控制，实现无人机转向、横滚，这是此发明的核心。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
其中：1. 载荷舱、2. 机头整流罩、3. 翼身融合体机翼、4. 差分控制舵面、5. 水平全动式尾舵、6. 发动机舱、7. 推力螺旋桨、8. 控制器和燃油舱、9. 垂直固定尾翼、10.前后起落架。
具体实施方式
如附图所示：
无人机载荷舱1设置在机头整流罩2后部，飞机整体的中前部。控制器和燃油舱8在载荷舱1后，飞机整体重心的位置。发动机舱6设置在飞机机体后部，连接有推力螺旋桨7。翼身融合体机翼3设置在飞机两侧，翼身融合体机翼3两端设置有差分控制舵面4。水平全动式尾舵5设置在飞机整体最后部，通过垂直固定尾翼9与翼身融合体机翼3相连。翼身融合体机翼3下部及机腹设置有飞机前后起落架10。
翼展 2.6m
全高 0.8m
发动机排量 28ml
自重 8.6kg
起飞重量 15kg
续航时间 1小时
升限 1000m GPS自主飞行半径 30km。

Claims (1)

1.差分直驱全动三舵面无人机，其特征是：采用三个全动式舵面，通过差动、分动控制，即由电机直接驱动三个舵面来控制飞行器三轴飞行姿态，具体结构：无人机载荷舱（1）设置在机头整流罩（2）后部，飞机整体的中前部，控制器和燃油舱（8）在载荷舱（1）后，飞机整体重心的位置，发动机舱（6）设置在飞机机体后部，连接有推力螺旋桨（7），翼身融合体机翼（3）设置在飞机两侧，翼身融合体机翼（3）两端设置有差分控制舵面（4），水平全动式尾舵（5）设置在飞机整体最后部，通过垂直固定尾翼（9）与翼身融合体机翼（3）相连，翼身融合体机翼（3）下部及机腹设置有飞机前后起落架（10）。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107972848B (zh) * 2017-12-06 2024-03-15 北京俪鸥航空科技有限公司 飞行器多余度动力矢量控制尾舵
CN108791768A (zh) * 2018-07-12 2018-11-13 广州海洋地质调查局 一种用于水下的定深拖体
CN112429199B (zh) * 2020-11-18 2021-09-24 北京北航天宇长鹰无人机科技有限公司 一种采用全动升降舵的无人机
CN114476093A (zh) * 2022-03-17 2022-05-13 北京航空航天大学 一种分布式电推进飞行器及其控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1845848A (zh) * 2003-01-23 2006-10-11 空中客车德国有限公司 用于减小诱导阻力的流体力学有效面
CN203255352U (zh) * 2013-06-07 2013-10-30 浙江省第二测绘院 无人机
CN204399465U (zh) * 2015-01-14 2015-06-17 西北工业大学 一种无尾飞翼多操纵面无人机
CN204473125U (zh) * 2014-12-16 2015-07-15 常州市华奥泡塑新材料有限公司 飞行稳定的无人机
CN105416587A (zh) * 2015-12-02 2016-03-23 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种翼身融合飞行器气动布局

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060108472A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-25 Clark Walter D Control system for an aircraft

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1845848A (zh) * 2003-01-23 2006-10-11 空中客车德国有限公司 用于减小诱导阻力的流体力学有效面
CN203255352U (zh) * 2013-06-07 2013-10-30 浙江省第二测绘院 无人机
CN204473125U (zh) * 2014-12-16 2015-07-15 常州市华奥泡塑新材料有限公司 飞行稳定的无人机
CN204399465U (zh) * 2015-01-14 2015-06-17 西北工业大学 一种无尾飞翼多操纵面无人机
CN105416587A (zh) * 2015-12-02 2016-03-23 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种翼身融合飞行器气动布局

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