CN107310714A - 飞翼布局隐身无人机的飞控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种飞翼布局隐身无人机的飞控系统及其控制方法，其目的在于解决现有飞翼布局隐身无人机飞行稳定性差以及操作效率低的问题。本发明通过分别设置在左一机翼段和右一机翼段后缘的第一舵面、分别设置在左二机翼段和右二机翼段后缘的第二舵面和第三舵面和分别设置在左二机翼段和右二机翼段上表面的第四舵面协同动作，实现无人机各种飞行姿态的控制，飞行稳定性好，操作效率高。

Description

飞翼布局隐身无人机的飞控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种飞翼布局隐身无人机的飞控系统及其控制方法。

背景技术

为了完成无人机各种模态的控制任务，需要利用飞控系统实现对行姿态及飞轨迹的准确控制。飞控系统是无人机载部分核心，飞控系统的各种性能指标及飞行安全直接受到飞控系统优劣程度影响。翼身融合飞翼布局简单说就是只有飞机机翼的气动布局，而且机身和机翼融为一体，没有明显的分界。无疑这种布局是空气动力效率最高的布局，因为所有机体结构都是升力体，能够产生升力，而且翼身融合设计最大程度的降低了飞机的干扰阻力。没有其他多余的部件，因此雷达波反射面积自然很小，所以飞翼布局也是隐身性能最好的气动布局。但飞翼布局飞机的气动控制面采用开裂式阻力方向舵，占用机翼后缘空间，导致俯仰稳定性、航向稳定性较差，操纵效率相对正常式布局飞机较低，这些不利因素进一步导致飞翼布局飞机起飞和降落性能较差，对起飞和降落场地要求较高，限制其应用。

发明内容

本发明提供了一种飞翼布局隐身无人机的飞控系统及其控制方法，目的在于解决现有飞翼布局隐身无人机飞行稳定性差以及操作效率低的问题。

为了完成上述目的，本发明的技术方案如下：

飞翼布局隐身无人机的飞控系统，包括气动控制面系统、飞控计算机、大气数据传感器、卫星定位模块和数据通信模块，其特殊之处在于：所述气动控制面系统包括多个舵面以及分别与各个舵面对应的伺服舵机和球头连杆，舵面与球头连杆的一侧连接，球头连杆的另一侧连接伺服舵机摇臂，形成四连杆机构；

所述多个舵面包括分别设置在左一机翼段和右一机翼段后缘的第一舵面、分别设置在左二机翼段和右二机翼段后缘的第二舵面和第三舵面、分别设置在左二机翼段和右二机翼段上表面的第四舵面；同侧第二舵面和第三舵面并排设置，同侧第四舵面与第二舵面平行设置，不同侧的第一舵面与第四舵面平行设置，所述第四舵面设在对应机翼段的梢部。

上述飞翼布局隐身无人机的飞控系统的控制方法，其特殊之处在于：包括以下方法：

(1)通过飞机的后缘舵面进行俯仰控制：所有舵面或对称的部分舵面同步下偏，飞机低头；所有舵面或对称的部分舵面同步上偏，飞机抬头，所述所有舵面包括第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面；

(2)滚转控制：左机翼段所有或者部分舵面同步下偏，右机翼段所有或者部分舵面同步上偏，飞机左滚转；左机翼段所有或者部分舵面同步上偏，右机翼段所有或者部分舵面同步下偏，飞机右滚转；

(3)偏航控制：设置在左机翼段上的第四舵面上偏，飞机左偏航，同侧第三舵面上偏，使飞机保证滚转方向的水平姿态；设置在右机翼段上的第四舵面上偏，飞机右偏航，同侧第三舵面上偏，使飞机保证滚转方向的水平姿态；

(4)降落辅助：第四舵面上偏，同时第一舵面、第二舵面和第三舵面下偏，使飞机保证俯仰方向的水平姿态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明飞翼布局隐身无人机的飞控系统，在机翼上表面设置第四舵面，与设置在机翼后缘的其余三个舵面一同控制飞机的飞行姿态，相比于一般的开裂式阻力方向舵，简化了最外侧舵面的机械结构，占用空间少，同时减轻了重量，减小了滚转方向转动惯量，提高了飞机的滚转效率，飞行稳定性好，操作效率高。

2、同侧第二舵面和第三舵面并排设置，同侧第四舵面与第二舵面平行设置，不同侧的第一舵面与第四舵面平行设置，第四舵面设在对应机翼段的梢部，可以减少飞行阻力，提高飞机在飞行过程中的隐身性能。

附图说明

图1是本发明实施例中飞翼布局隐身无人机的俯视图；

图2是图1中飞翼布局隐身无人机的飞控系统的结构示意图；

图3是图2中气动控制面系统舵面与伺服舵机的连接结构示意图。

图中：11—右一机翼段；12—右二机翼段；13—右三机翼段；14—前缘；15—右一机翼段后缘；16—右二机翼段后缘；42—飞控计算机；43—大气数据传感器；44—卫星定位模块；45—数据通信模块；411—第一舵面；412—第二舵面；413—第三舵面；414—第四舵面；415—第一伺服舵机；416—第二伺服舵机；417—第三伺服舵机；418—第四伺服舵机；419—球头连杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示，所述飞翼气动外形包括左机翼段、与左机翼段对称设置的右机翼；所述左机翼段包括由内向外依次设置的左一机翼段、左二机翼段、左三机翼段；所述右机翼段包括由内向外依次设置的右一机翼段11、右二机翼段12、右三机翼段13；右一机翼段11的翼型由最靠近根部的负弯度翼型过渡到梢部的S型翼型；右二机翼段12的根部翼型与右一机翼段11的梢部翼型相同，梢部为大弯度翼型；右三机翼段13是翼尖段，根部翼型与右二机翼段12的梢部翼型相同，梢部汇聚为一点；右机翼段的右一机翼段11、右二机翼段12和右三机翼段13的前缘14位于同一直线上，具有相同的前缘后掠角，前缘后掠角大于45°。

此处的左一机翼段、左二机翼段和左三机翼段也可为其它形状，此处不做特别限定。

如图2所示，所述的控制系统，包括气动控制面系统、飞控计算机42、大气数据传感器43、卫星定位模块44、数据通信模块45；所述飞控计算机42有两个输入端，分别连接大气数据传感器43和卫星定位模块44的输出端；飞控计算机42还有两个输出端，分别连接若干伺服舵机和一个数据通信模块45的输入端；飞控计算机42内设有惯性传感器、磁罗盘、气压计。大气数据传感器43分别安装在飞机的上下表面靠近机头的部位，卫星定位模块44安装在机背，数据通信模块45天线竖直向下安装在机腹，所述气动控制面系统包括分别设置在左一机翼段和右一机翼段后缘15的第一舵面411、分别设置在左二机翼段和右二机翼段后缘16的第二舵面412和第三舵面413、分别设置在左二机翼段和右二机翼段上表面的第四舵面414；同侧第二舵面412和第三舵面413并排设置，同侧第四舵面414与第二舵面412平行设置，不同侧的第一舵面411与第四舵面414平行设置，所述第四舵面414设在对应机翼段的梢部。所述气动控制面系统还包括与第一舵面对应的第一伺服舵机415、与第二舵面对应的第二伺服舵机416、与第三舵面对应的第三伺服舵机417以及与第四舵面414对应的第一伺服舵机418；如图3所示，第一舵面411与球头连杆419的一侧连接，球头连杆419的另一侧连接第一伺服舵机415的摇臂，形成四连杆机构。

上述飞翼布局隐身无人机的飞控系统的控制方法，包括以下方法：

(1)通过飞机的后缘舵面进行俯仰控制：所有舵面或对称的部分舵面同步下偏，飞机低头；所有舵面或对称的部分舵面同步上偏，飞机抬头，所述所有舵面包括第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面；

(2)滚转控制：左机翼段所有或者部分舵面同步下偏，右机翼段所有或者部分舵面同步上偏，飞机左滚转；左机翼段所有或者部分舵面同步上偏，右机翼段所有或者部分舵面同步下偏，飞机右滚转；

(3)偏航控制：设置在左机翼段上的第四舵面上偏，飞机左偏航，同侧第三舵面上偏，使飞机保证滚转方向的水平姿态；设置在右机翼段上的第四舵面上偏，飞机右偏航，同侧第三舵面上偏，使飞机保证滚转方向的水平姿态；

(4)降落辅助：第四舵面上偏，同时第一舵面、第二舵面和第三舵面下偏，使飞机保证俯仰方向的水平姿态。

飞机在起飞后通过地面站指令或飞控程序预设可以进行航线飞行，执行作为靶标的任务。航线的位置可预设或通过地面站指定，如果没有指定航线，本机将自动绕最后接收到的目标点进行盘旋；在此飞行阶段可以对飞机进行雷达搜索、锁定、射击等训练任务。整个飞行过程中，飞机仅使用多个舵面即可达成控制飞行轨迹的目的；同样，各种不同的机动动作也仅使用舵面的控制就能做出。

Claims (2)

1.飞翼布局隐身无人机的飞控系统，包括气动控制面系统、飞控计算机(42)、大气数据传感器(43)、卫星定位模块(44)和数据通信模块(45)，其特征在于：所述气动控制面系统包括多个舵面以及分别与各个舵面对应的伺服舵机和球头连杆，舵面与球头连杆的一侧连接，球头连杆的另一侧连接伺服舵机摇臂，形成四连杆机构；

所述多个舵面包括分别设置在左一机翼段和右一机翼段后缘的第一舵面(411)、分别设置在左二机翼段和右二机翼段后缘的第二舵面(412)和第三舵面(413)、分别设置在左二机翼段和右二机翼段上表面的第四舵面(414)；同侧第二舵面(412)和第三舵面(413)并排设置，同侧第四舵面(414)与第二舵面(412)平行设置，不同侧的第一舵面(411)与第四舵面(414)平行设置，所述第四舵面(414)设在对应机翼段的梢部。

2.权利要求1所述的飞翼布局隐身无人机的飞控系统的控制方法，其特征在于：包括以下方法：

(1)通过飞机的后缘舵面进行俯仰控制：所有舵面或对称的部分舵面同步下偏，飞机低头；所有舵面或对称的部分舵面同步上偏，飞机抬头，所述所有舵面包括第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面；

(2)滚转控制：左机翼段所有或者部分舵面同步下偏，右机翼段所有或者部分舵面同步上偏，飞机左滚转；左机翼段所有或者部分舵面同步上偏，右机翼段所有或者部分舵面同步下偏，飞机右滚转；

(3)偏航控制：设置在左机翼段上的第四舵面上偏，飞机左偏航，同侧第三舵面上偏，使飞机保证滚转方向的水平姿态；设置在右机翼段上的第四舵面上偏，飞机右偏航，同侧第三舵面上偏，使飞机保证滚转方向的水平姿态；

(4)降落辅助：第四舵面上偏，同时第一舵面、第二舵面和第三舵面下偏，使飞机保证俯仰方向的水平姿态。