CN106428540A - 一种组合涵道飞行器及其飞行控制系统和方法 - Google Patents

一种组合涵道飞行器及其飞行控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种组合涵道飞行器,由组合涵道中心体和偶数个扇形的单涵道飞行体组成,所述组合涵道中心体内部设置有飞行控制系统,偶数个单涵道飞行体可拆卸的对称均匀设置在组合涵道中心体外侧,共同组成圆环形的组合涵道飞行器。本发明采用可拆卸的方式拼装而成,可根据需要调节单涵道飞行体数量,以此满足不同载重、不同用途的要求,同时结构简单,装卸方便,且单涵道飞行体与组合涵道中心体组成圆环形的主体结构,能够减少空气阻力和噪声,飞行安全稳定,且控制精准,使用了全新结构的反扭矩栅格舵实现反扭矩的平衡,从而平衡更快捷准确,且减少了平衡需要的能耗,保证飞行器满足垂直起降、平稳飞行的要求。

Description

一种组合涵道飞行器及其飞行控制系统和方法
技术领域
本发明涉及飞行器,属于飞行器技术领域,更具体地说,本发明涉及一种组合涵道飞行器,同时还涉及该组合涵道飞行器的飞行控制系统和方法。
背景技术
无人飞行器按功能可分为固定翼类、旋翼类和涵道类,涵道飞行器是目前较前沿的飞行器。
涵道类飞行器目前常见多为单体涵道,仅适用于低空低速飞行,且受限于单台发动机功率及转动惯量等问题,单体涵道载重能力无法有较大的提升,且结构较为复杂。
涵道飞行器采用的都是涵道内安装螺旋桨推进器(简称螺旋桨),通过发动机提供动力使螺旋桨旋转,产生推力使飞行器脱离地面,若采用单组螺旋桨,则螺旋桨高速旋转时会产生一个反向扭矩,必须在涵道内安装平衡反扭装置抵消反扭矩,这就增加了系统复杂程度且降低了涵道内气动效率。若使用双组螺旋桨推进器对转相互抵消自身反扭矩,则螺旋桨推进效率会有所降低,且需增加涵道深度尺寸满足双螺旋桨安装空间。
当前市面上涵道飞行器多为单涵道结构,多为针对某个特定需求研制,任务载荷、使用环境等较为单一,不能实现多用途,同时现有涵道飞行器很多结构设计都不符合流体设计,其飞行时不仅空气阻力较大,能耗高,且由于空气的阻挡摩擦,噪声较大,而且外部长久使用后极易损坏。
发明内容
基于以上技术问题,本发明提供了一种组合涵道飞行器,从而解决了以往涵道飞行器结构复杂、用途单一的技术问题;同时,本发明还提供了该组合涵道飞行器的飞行控制系统和方法。
为解决以上技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种组合涵道飞行器,由组合涵道中心体和偶数个扇形的单涵道飞行体组成,所述组合涵道中心体内部设置有飞行控制系统,偶数个单涵道飞行体可拆卸的对称均匀设置在组合涵道中心体外侧,共同组成圆环形的组合涵道飞行器。
进一步的,所述单涵道飞行体包括单涵道飞行体主体,单涵道飞行体主体设置有起落架、动力装置及反扭矩栅格舵,动力装置通过支撑件固定在单涵道飞行体主体上。
进一步的,所述单涵道飞行体主体中部设置有涵道,涵道内从下往上设置有反扭矩栅格舵、动力装置及支撑件。
进一步的,所述支撑件包括圆筒座和多个支脚,圆筒座内部设有动力装置调速开关组件,所述动力装置设置在圆筒座下端,所述多个支脚均匀分布且卡在涵道上端开口侧面。
进一步的,所述动力装置包括螺旋桨推进器及与螺旋桨推进器连接的电机或油机。
进一步的,所述反扭矩栅格舵包括多个均匀排列的栅格滑流舵,多个栅格滑流舵通过铰接栅格滑流舵连杆连为一体并实现联动,所述栅格滑流舵两端均设置有舵面转轴,舵面转轴可转动的插接到单涵道飞行体上,多个所述栅格滑流舵中的任意一个栅格滑流舵的舵面转轴还通过转动杆连接有驱动伺服舵机。
进一步的,所述飞行控制系统包括油箱、姿态传感器、飞行控制器、GPS定位装置及驱动电源。
进一步的,所述多个单涵道飞行体的数量为大于四的偶数个。
进一步的,所述单涵道飞行体的数量为八个,八个所述单涵道飞行体彼此相接构成完整的环形结构。
本发明的组合涵道飞行器采用可拆卸的方式拼装而成,可根据需要调节单涵道飞行体数量,且单涵道飞行体与组合涵道中心体组成圆环形的主体结构,从而可以根据需要选择合适数量的单涵道飞行体,以此满足不同载重、不同用途的要求,同时结构简单,装卸方便,能够减少空气阻力和噪声,飞行安全稳定,且控制精准,能够快速响应操作,并且省略了平衡反扭装置,使用了全新结构的反扭矩栅格舵实现反扭矩的平衡,从而平衡更快捷准确,且减少了平衡需要的能耗,保证飞行器满足垂直起降、平稳飞行的要求。
同时,本发明还公开了上述组合涵道飞行器的飞行控制系统,该包括通过数据链连接的地面控制系统和所述飞行控制系统,
其中,
所述地面控制系统包括航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统,航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统均连接有地面无线数据链终端;
所述飞行控制系统包括反扭矩栅格舵伺服系统、动力装置伺服系统及主控系统,主控系统包括气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、飞行控制器及驱动电源,所述气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、驱动电源均与飞行控制器连接。
本发明的飞行控制系统能够精确测定和控制飞行器飞行高度、速度、经纬度及飞行姿态等,通过地面控制系统和飞行控制系统的信息交互,可很好的实时监控飞行器飞行状态,并且可以精确控制和调节飞行器飞行参数,实现飞行器的精准定位,操作响应快速。
本发明还公开了上述组合涵道飞行器的飞行控制方法,该方法包括飞行器扭矩平衡控制方法和飞行器飞行方向控制方法;
其中,
飞行器扭矩平衡控制方法:螺旋桨推进器旋转时,其向下产生下洗气流,下洗气流通过反扭矩栅格舵,飞行控制系统控制驱动伺服舵机(15),使反扭矩栅格舵在驱动伺服舵机带动下联动偏转,使其与下洗气流形成夹角,从而下洗气流对栅格滑流舵产生一个反向作用力,此时飞行控制系统调节对称点的栅格滑流舵夹角,保证两个对称点的夹角相同,气流流向相反,从而相互抵消,平衡飞行器产生的反扭矩;
飞行器飞行方向控制方法:
设飞行器前进方向为X轴,左右方向为Y轴,升降方向为Z轴;通过以下方法实现飞行器在三轴方向的移动:
飞行控制系统控制位于Y轴上的两个对称的反扭矩栅格舵均偏转相同角度,改变通过的下洗气流方向,下洗气流对反扭矩栅格舵的栅格滑流舵产生一个反向的分力,由于Y轴与X轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿X轴运动;
飞行控制系统控制位于X轴上的两个对称的反扭矩栅格舵均偏转相同角度,改变通过的下洗气流方向,下洗气流对反扭矩栅格舵的栅格滑流舵产生一个反向的分力,由于X轴与Y轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿Y轴运动;
螺旋桨推进器旋转时产生垂直向上的拉力,通过飞行控制系统调节螺旋桨推进器的转速,实现飞行器沿Z轴上升、悬停或下降。
通过以上方法,本发明的组合涵道飞行器能够实现任意方向的移动,且移动时运行平稳,控制精准,且由于控制的持续进行,使得飞行器在飞行时或改变飞行状态时不会出现倾斜和颠簸,平衡更快捷准确,保证飞行器的安全稳定和使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2是本发明的结构分解示意图;
图3是单涵道飞行体的结构示意图;
图4是支撑件的结构示意图;
图5是反扭矩栅格舵的结构示意图;
图6是反扭矩栅格舵的气流方向示意图,箭头表示气流方向;
图7本发明的反扭矩示意图;
图8是本发明飞行控制系统的结构示意图;
图9是本发明运行原理图;
图10是本发明具体实施方式的示意图(X和Y向);
图11本发明具体实施方式的示意图(Z向);
图中的标号分别表示为:1、组合涵道中心体;2、单涵道飞行体;3、涵道;4、单涵道飞行体主体;5、反扭矩栅格舵;6、起落架;7、支撑件;8、电机或油机;9、螺旋桨推进器;10、圆筒座;11、支脚;12、栅格滑流舵;13、舵面转轴;14、栅格滑流舵连杆;15、驱动伺服舵机;16、转动杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1、图2所示,一种组合涵道飞行器,由组合涵道中心体1和偶数个扇形的单涵道飞行体2组成,所述组合涵道中心体1内部设置有飞行控制系统,偶数个单涵道飞行体2可拆卸的对称均匀设置在组合涵道中心体外侧,共同组成圆环形的组合涵道飞行器。
本发明组合涵道飞行器以组合涵道中心体1为中心,在组合涵道中心体1外侧均匀对称设置偶数个单涵道飞行体2,组合涵道中心体1内部设置有飞行控制系统,从而可以保证重心平衡,保证飞行器飞行平稳,同时单涵道飞行体2可拆卸(如插接、扣接、螺栓连接或粘接等)的与组合涵道中心体1连接,使得单涵道飞行体2装卸方便,方便拆装和运输,且可根据载重需要和不同的用途,调节单涵道飞行体数量,使其满足要求的同时减少自重,降低能耗,组合涵道中心体1和单涵道飞行体2共同组成圆环形的组合涵道飞行器,从而使其符合流线型设计,能够减少空气阻力和噪声,飞行安全稳定。
如图3、图4所示,单涵道飞行体2包括单涵道飞行体主体4,单涵道飞行体主体4设置有起落架6、动力装置及反扭矩栅格舵5,动力装置通过支撑件7固定在单涵道飞行体主体4上。起落架6设置在单涵道飞行体主体4下端,用于起落时支撑,而动力装置则为飞行器提供动力,反扭矩栅格舵5则主要用于保持飞行器平衡,用于平衡飞行器的反扭矩。
在单涵道飞行体主体4中部设置有涵道3,涵道3内从下往上设置反扭矩栅格舵5、动力装置及支撑件7。涵道3形成组合涵道飞行器的涵道,通过其设置反扭矩栅格舵5、动力装置及支撑件7,从而组成单涵道飞行体2的主要动力部件。
为进一步详细说明单涵道飞行体主体4的结构,上述的支撑件7包括圆筒座10和多个支脚11,圆筒座10内部设有动力装置调速开关组件,所述动力装置设置在圆筒座10下端,所述多个支脚11均匀分布且卡在涵道3上端开口侧面。从而将圆筒座10设计成内部中空的结构,其内部空腔设置动力装置所需的动力装置调速开关组件,简化了结构,并通过多个支脚11均匀分布且卡在涵道3上端开口侧面将动力装置卡紧在单涵道飞行体主体4,使得其装卸方便,并且支脚11之间留有足够的空间,能增大动力装置所需的气流流动空间,使得飞行器飞行更加平稳,不会出现断流、进气不畅的问题。
上述的所述动力装置包括螺旋桨推进器9及与螺旋桨推进器9连接的电机或油机8。螺旋桨推进器9在电机或油机8的带动下旋转,产生向下的下洗气流,为飞行器提供动力;当采用电机时,动力装置调速开关组件为电子调速器,用于开闭电机和调节电机转速;当采用油机时,动力装置调速开关组件包括CDI点火器和油门控制伺服舵机,CDI点火器用于油机点火,而油门控制伺服舵机则控制油机油门从而调节油机转速,为了保证油机的长久使用,动力装置调速开关组件还可设置为油机提供燃料的副油箱,保证油机燃料充足。
如图5-图7所示,作为单涵道飞行体主体4的重要组成部分,所述反扭矩栅格舵5包括多个均匀排列的栅格滑流舵12,多个栅格滑流舵12通过铰接栅格滑流舵连杆14连为一体并实现联动,所述栅格滑流舵12两端均设置有舵面转轴13,舵面转轴13可转动的插接到单涵道飞行体2上,多个所述栅格滑流舵12中的任意一个栅格滑流舵12的舵面转轴13还通过转动杆16连接有驱动伺服舵机15。多个栅格滑流舵12通过舵面转轴13插接到单涵道飞行体2上,位于涵道3最下端,上端是螺旋桨推进器9,螺旋桨推进器9产生的下洗气流会经过栅格滑流舵12;多个栅格滑流舵12通过栅格滑流舵连杆14连为一体,并且二者铰接,通过栅格滑流舵连杆14可以保证所有的栅格滑流舵12转动位置相同,即实现联动,当驱动伺服舵机15驱动转动杆16转动时,转动杆16带动栅格滑流舵12的舵面转轴13转动,在栅格滑流舵连杆14作用下,实现所有的栅格滑流舵12转动相同角度,从而可以改变通过栅格滑流舵12的下洗气流方向,从而可以改变飞行器飞行状态,并通过栅格滑流舵12偏转角度调节其受到的反作用,进而平衡飞行器因螺旋桨推进器9转动而带来的反扭矩。本发明省略了现有技术复杂的平衡反扭装置,使用了全新结构的反扭矩栅格舵实现反扭矩的平衡,从而平衡更快捷准确,且减少了平衡需要的能耗,保证飞行器满足垂直起降、平稳飞行的要求。
为了飞行器飞行更加平稳,本发明的飞行控制系统包括油箱、姿态传感器、飞行控制器、GPS定位装置及驱动电源。本发明将飞行器所需的油箱、姿态传感器、飞行控制器、GPS定位装置及驱动电源均设置在内部中空的组合涵道中心体1,无需再行设计结构装填,结构更为简单,并且通过姿态传感器和飞行控制器随时监测飞行器姿态,及时通过飞行控制器控制动力装置和反扭矩栅格舵5的开闭、快慢或角度,进而整体控制飞行状态,保证飞行安全稳定,达到控制精准的目的,并且能够快速处理数据和响应操作。
为了本发明使用更加稳定,本发明的多个单涵道飞行体2的数量为大于四的偶数个。单涵道飞行体2需要对称以调节其反扭矩和飞行状态,因此最少为四个,当其为2个时虽然也能达到飞行要求,但是调节较为复杂,能耗高,因此数量为大于四的偶数个为最佳。
在单涵道飞行体2的数量选择上,其最好的数量为八个,八个所述单涵道飞行体2彼此相接构成完整的环形结构。八个单涵道飞行体2构成完整的环形结构,则在平面内可控制八个方向的飞行,从而飞行器在飞行时能够平稳的改变方向,并且状态改变更快捷精准,整个过程耗时少,极大的保证了飞行器的机动性。
如图8所示为组合涵道飞行器的飞行控制系统,包括通过数据链连接的地面控制系统和所述飞行控制系统,
其中,
所述地面控制系统包括航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统,航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统均连接有地面无线数据链终端;
所述飞行控制系统包括反扭矩栅格舵伺服系统、动力装置伺服系统及主控系统,主控系统包括气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、飞行控制器及驱动电源,所述气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、驱动电源均与飞行控制器连接。
通过以上飞行控制系统,飞行器能够精确测定和控制飞行高度、速度、经纬度及飞行姿态等,可很好的实时监控飞行器飞行状态,并且可以精确控制和调节飞行器飞行参数,实现飞行器的精准定位,操作响应快速。
如图9所示,为了能更好的实施本发明,本发明还公开了组合涵道飞行器的飞行控制方法,该方法包括飞行器扭矩平衡控制方法和飞行器飞行方向控制方法;
其中,
飞行器扭矩平衡控制方法:螺旋桨推进器9旋转时,其向下产生下洗气流,下洗气流通过反扭矩栅格舵5,飞行控制系统控制驱动伺服舵机15,使反扭矩栅格舵5在驱动伺服舵机15带动下联动偏转,使其与下洗气流形成夹角,从而下洗气流对栅格滑流舵12产生一个反向作用力,此时飞行控制系统调节对称点的栅格滑流舵12夹角,保证两个对称点的夹角相同,气流流向相反,从而相互抵消,平衡飞行器产生的反扭矩;
飞行器飞行方向控制方法:
设飞行器前进方向为X轴,左右方向为Y轴,升降方向为Z轴;通过以下方法实现飞行器在三轴方向的移动:
飞行控制系统控制位于Y轴上的两个对称的反扭矩栅格舵5均偏转相同角度,改变通过其下洗气流方向,对反扭矩栅格舵5的栅格滑流舵12产生一个反向的分力,由于Y轴与X轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿X轴运动;
飞行控制系统控制位于X轴上的两个对称的反扭矩栅格舵5均偏转相同角度,改变通过其下洗气流方向,对反扭矩栅格舵5的栅格滑流舵12产生一个反向的分力,由于X轴与Y轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿Y轴运动;
螺旋桨推进器9旋转时产生垂直向上的拉力,通过飞行控制系统调节螺旋桨推进器9的转速,实现飞行器沿Z轴上升、悬停或下降。
通过以上方法,本发明的组合涵道飞行器能够实现任意方向的移动,且移动时运行平稳,控制精准,且由于控制的持续进行,使得飞行器在飞行时或改变飞行状态时不会出现倾斜和颠簸,平衡和飞行状态调整更快捷准确,保证飞行器的安全稳定和使用。
具体实施例
如图1-图7所示,一种组合涵道飞行器,由组合涵道中心体1和八个扇形的单涵道飞行体2组成,八个单涵道飞行体2可拆卸的对称均匀设置在组合涵道中心体外侧,八个所述单涵道飞行体2彼此相接构成完整的环形结构,共同组成圆环形的组合涵道飞行器;所述单涵道飞行体2包括单涵道飞行体主体4,单涵道飞行体主体4设置有起落架6、动力装置及反扭矩栅格舵5,动力装置通过支撑件7固定在单涵道飞行体主体4上;所述单涵道飞行体主体4中部设置有涵道3,涵道3内从下往上设置反扭矩栅格舵5、动力装置及支撑件7;所述支撑件7包括圆筒座10和四个支脚11,圆筒座10内部设有电子调速器,所述动力装置设置在圆筒座10下端,所述四个支脚11均匀分布且卡在涵道3上端开口侧面;所述动力装置包括螺旋桨推进器9及与螺旋桨推进器9连接的电机8;所述反扭矩栅格舵5包括多个均匀排列的栅格滑流舵12,多个栅格滑流舵12通过铰接栅格滑流舵连杆14连为一体并实现联动,所述栅格滑流舵12两端均设置有舵面转轴13,舵面转轴13可转动的插接到单涵道飞行体2上,多个所述栅格滑流舵12中的任意一个栅格滑流舵12的舵面转轴13还通过转动杆16连接有驱动伺服舵机15;所述组合涵道中心体1为内部中空的圆筒状,其内部空腔设置有油箱、姿态传感器、飞行控制器、GPS定位装置及驱动电源。
本实施例的飞行控制器可以电子调速器、姿态传感器、GPS定位装置和驱动伺服舵机15执行不同的功能,完成飞行控制调节,油箱可以对驱动伺服舵机15供油;驱动电源则为所需元器件提供电源;本实施例通过电子调速器调节电机8转速,并通过飞行控制器控制其开闭,并通过驱动伺服舵机15调节栅格滑流舵12的偏转方向,从而可以实现飞行器的飞行方向和速度,控制精准。
如图8所示,本实施例的飞行控制系统为:该方法包括通过数据链连接的地面控制系统和所述飞行控制系统,
其中,
所述地面控制系统包括航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统,航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统均连接有地面无线数据链终端;
所述飞行控制系统包括反扭矩栅格舵伺服系统、动力装置伺服系统及主控系统,主控系统包括气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、飞行控制器及驱动电源,所述气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、驱动电源均与飞行控制器连接。
通过以上飞行控制系统,实现信息和指令的交互传达,飞行器能够精确测定和控制飞行高度、速度、经纬度及飞行姿态等,可很好的实时监控飞行器飞行状态,并且可以精确控制和调节飞行器飞行参数,实现飞行器的精准定位,操作响应快速。
如图9-11所示,本实施例的飞行控制方法如下:
该方法包括飞行器扭矩平衡控制方法和飞行器飞行方向控制方法;
其中,
飞行器扭矩平衡控制方法:螺旋桨推进器9旋转时,其向下产生下洗气流,下洗气流通过反扭矩栅格舵5,飞行控制系统控制驱动伺服舵机15,使反扭矩栅格舵5在驱动伺服舵机15带动下联动偏转,使其与下洗气流形成夹角,从而下洗气流对栅格滑流舵12产生一个反向作用力,此时飞行控制系统调节对称点的栅格滑流舵12夹角,保证两个对称点的夹角相同,气流流向相反,从而相互抵消,平衡飞行器产生的反扭矩;
飞行器飞行方向控制方法:
设飞行器前进方向为X轴,左右方向为Y轴,升降方向为Z轴;通过以下方法实现飞行器在三轴方向的移动:
将八个单涵道飞行体2依次编号,如图9所示,依次为1#号机、2#号机、3#号机直至8#号机;
飞行控制系统控制位于Y轴上的两个对称的单涵道飞行体2为3#号机和7#号机,3#号机和7#号机的栅格滑流舵12均偏转相同角度,改变通过的下洗气流方向,下洗气流对3#号机和7#号机的反扭矩栅格舵5的栅格滑流舵12产生一个反向的分力,由于Y轴与X轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿X轴运动;
飞行控制系统控制位于X轴上的两个对称的单涵道飞行体2为1#号机和5#号机,1#号机和5#号机的栅格滑流舵12均偏转相同角度,改变通过的下洗气流方向,下洗气流对1#号机和5#号机的反扭矩栅格舵5的栅格滑流舵12产生一个反向的分力,由于X轴与Y轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿Y轴运动;
1#号机到8#号机的螺旋桨推进器9旋转时产生垂直向上的拉力,通过飞行控制系统调节螺旋桨推进器9的转速,实现飞行器沿Z轴上升、悬停或下降。
本方法由于飞行器运行过程中产生的反扭矩时刻存在,因此飞行器扭矩平衡也是时刻存在的,而飞行器飞行方向则是根据需要而调节的,因此飞行器飞行方向控制是间断性的。
如上所述即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合涵道飞行器,其特征在于,由组合涵道中心体(1)和偶数个扇形的单涵道飞行体(2)组成,所述组合涵道中心体(1)内部设置有飞行控制系统,偶数个单涵道飞行体(2)可拆卸的对称均匀设置在组合涵道中心体外侧,共同组成圆环形的组合涵道飞行器。
2.根据权利要求1所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述单涵道飞行体(2)包括单涵道飞行体主体(4),单涵道飞行体主体(4)设置有起落架(6)、动力装置及反扭矩栅格舵(5),动力装置通过支撑件(7)固定在单涵道飞行体主体(4)上。
3.根据权利要求2所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述单涵道飞行体主体(4)中部设置有涵道(3),涵道(3)内从下往上设置反扭矩栅格舵(5)、动力装置及支撑件(7)。
4.根据权利要求3所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述支撑件(7)包括圆筒座(10)和多个支脚(11),圆筒座(10)内部设有动力装置调速开关组件,所述动力装置设置在圆筒座(10)下端,所述多个支脚(11)均匀分布且卡在涵道(3)上端开口侧面。
5.根据权利要求2所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述动力装置包括螺旋桨推进器(9)及与螺旋桨推进器(9)连接的电机或油机(8)。
6.根据权利要求2所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述反扭矩栅格舵(5)包括多个均匀排列的栅格滑流舵(12),多个栅格滑流舵(12)通过铰接栅格滑流舵连杆(14)连为一体并实现联动,所述栅格滑流舵(12)两端均设置有舵面转轴(13),舵面转轴(13)可转动的插接到单涵道飞行体(2)上,多个所述栅格滑流舵(12)中的任意一个栅格滑流舵(12)的舵面转轴(13)还通过转动杆(16)连接有驱动伺服舵机(15)。
7.根据权利要求1所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述多个单涵道飞行体(2)的数量为大于四的偶数个。
8.根据权利要求7所述的一种组合涵道飞行器,其特征在于,所述单涵道飞行体(2)的数量为八个,八个所述单涵道飞行体(2)彼此相接构成完整的环形结构。
9.一种组合涵道飞行器的飞行控制系统,其特征在于,包括通过数据链连接的地面控制系统和所述飞行控制系统,
其中,
所述地面控制系统包括航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统,航线规划系统、任务策划系统及实时监控系统均连接有地面无线数据链终端;
所述飞行控制系统包括反扭矩栅格舵伺服系统、动力装置伺服系统及主控系统,主控系统包括气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、飞行控制器及驱动电源,所述气压高度传感器、姿态传感器、GPS定位装置、无线数据链终端、驱动电源均与飞行控制器连接。
10.一种组合涵道飞行器的飞行控制方法,其特征在于,该方法包括飞行器扭矩平衡控制方法和飞行器飞行方向控制方法;
其中,
飞行器扭矩平衡控制方法:螺旋桨推进器(9)旋转时,其向下产生下洗气流,下洗气流通过反扭矩栅格舵(5),飞行控制系统控制驱动伺服舵机(15),使反扭矩栅格舵(5)在驱动伺服舵机(15)带动下联动偏转,使其与下洗气流形成夹角,从而下洗气流对栅格滑流舵(12)产生一个反向作用力,此时飞行控制系统调节对称点的栅格滑流舵(12)夹角,保证两个对称点的夹角相同,气流流向相反,从而相互抵消,平衡飞行器产生的反扭矩;
飞行器飞行方向控制方法:
设飞行器前进方向为X轴,左右方向为Y轴,升降方向为Z轴;通过以下方法实现飞行器在三轴方向的移动:
飞行控制系统控制位于Y轴上的两个对称的反扭矩栅格舵(5)均偏转相同角度,改变通过的下洗气流方向,下洗气流对反扭矩栅格舵(5)的栅格滑流舵(12)产生一个反向的分力,由于Y轴与X轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿X轴运动;
飞行控制系统控制位于X轴上的两个对称的反扭矩栅格舵(5)均偏转相同角度,改变通过的下洗气流方向,下洗气流对反扭矩栅格舵(5)的栅格滑流舵(12)产生一个反向的分力,由于X轴与Y轴垂直,则产生的分力促使飞行器沿Y轴运动;
螺旋桨推进器(9)旋转时产生垂直向上的拉力,通过飞行控制系统调节螺旋桨推进器(9)的转速,实现飞行器沿Z轴上升、悬停或下降。
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