CN117048849B - 一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，其包括：无人机在投送航线上保持自主定高、定速、直线平飞，并消除侧滑，以避免速度、高度、航迹变化带来的投送误差；无人机的左右两侧机翼下方对称悬挂若干个吊舱；确定无人机的左右两侧机翼下方的吊舱的投送次序；无人机按照确定的投送次序，完成吊舱投送任务后返航着陆。本发明保障了无人机投送吊舱的精度和安全性。

Description

一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法。

背景技术

无人机投送吊舱具有速度快、定位准、灵活性高等优势，支持各类恶劣条件和高风险地区的空中补给，不局限于传统的保障模式和思维方式，同时在快速保障、边远地区配送、危险品运输、辐射保障等方面推动了物流创新发展，意义重大。

为了提高投送物资的性价比，采取的方式为一次运送多个翼挂吊舱。由于同时投放重量变化太大，对无人机产生比较大的动态响应；且多数吊舱使用伞降模式，投放开伞过程中伞绳容易缠绕在一起，所以采用分批次间隔投送。在这种情况下，如何选择投送吊舱的次序尤为重要。

对于拉桨式无人机，在一次运送多个翼挂吊舱的情况下，在螺旋桨滑流、反扭矩、无人机布局、无人机重心影响作用下，设置无人机飞行参数不合理，选择的投送次序不合适，对无人机动态影响较大，产生了不必要的横航向配平舵面，从而无法保证投送任务的安全性。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，首先进入投送航线后，无人机应保持自主定高、定速、直线平飞，并消除侧滑，避免速度、高度、航迹变化带来的投送误差；其次确定左右吊舱的投送次序，规避滑流、反扭矩和无人机布局、重心不对称带来的叠加不利影响；最后形成完整的拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行试验方法和步骤，过程完整，实用性强。

本发明公开了一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，其包括：

步骤1：无人机在投送航线上保持自主定高、定速、直线平飞，并消除侧滑，以避免速度、高度、航迹变化带来的投送误差；无人机的左右两侧机翼下方对称悬挂若干个吊舱；

步骤2：确定无人机的左右两侧机翼下方的吊舱的投送次序；

步骤3：无人机按照确定的投送次序，完成吊舱投送任务后返航着陆。

进一步地，所述步骤2之前，还包括：

步骤101：分析吊舱投送次序对无人机偏航方向的运动影响；

步骤102：分析吊舱投送次序对无人机横滚方向的运动影响；

步骤103：分析不同螺旋桨旋转方向的吊舱投送次序。

进一步地，所述步骤101包括：

无人机的两侧机翼下方对称设置相同数量的吊舱，当无人机投送一个吊舱后，无人机气动布局出现不对称；吊舱阻力的影响导致无人机机头偏向一侧，需要操作方向舵来防止偏航运动；先投外侧吊舱，该外侧吊舱对称设置的外侧吊舱由于阻力作用导致无人机产生更大的偏航力矩。

进一步地，当螺旋桨的扭转气流打在无人机垂尾一侧时，引起无人机的机头方向偏转；对于右旋拉桨式无人机，其扭转气流的影响对无人机重心形成右偏力矩，使得机头向左偏转；对于左旋拉桨式无人机，其扭转气流的影响对无人机重心形成左偏力矩，使得机头向右偏转；最终得到无人机吊舱投送次序影响无人机偏航方向的运动。

进一步地，所述步骤102包括：

当无人机投送一个吊舱后，无人机重心产生变化，重心从无人机对称面向未投送吊舱的一侧偏移，需要操作副翼来防止偏移造成的滚转运动；先投送外侧吊舱，与该外侧吊舱对称设置的外侧吊舱由于重力作用导致无人机产生更大的滚转力矩。

进一步地，无人机在飞行中，被螺旋桨旋转搅动的空气给桨叶带来反作用力矩，并通过发动机传递给无人机，使无人机朝着螺旋桨旋转的相反方向倾斜，即为反扭矩；最终得到无人机吊舱投送次序影响无人机横滚方向的运动。

进一步地，所述步骤103包括：

无人机若为右旋螺旋桨无人机，其滑流扭转的影响使得机头向左偏转，其反扭矩的影响使得无人机左滚转。

进一步地，所述步骤103具体包括：

对于右旋螺旋桨无人机：若先投右侧机翼挂点吊舱，无人机气动布局不对称，剩余的左侧吊舱产生的阻力导致无人机机头向左偏转，加剧了无人机的航向不对称性；无人机重心不对称，剩余的左侧吊舱导致无人机重心偏向左侧，加剧了无人机的横向不对称性；

对于左旋螺旋桨无人机：若先投左侧机翼挂点吊舱，无人机气动布局不对称，剩余的右侧吊舱产生的阻力导致无人机机头向右偏转，部分抵消无人机的航向不对称性；无人机重心不对称，剩余的右侧吊舱导致无人机重心偏向右侧，部分抵消无人机的横向不对称性。

进一步地，所述步骤2包括：

若单侧机翼悬挂至少两个吊舱，则机翼两侧的吊舱交替投送；且先投送内侧吊舱，后投送外侧吊舱；否则无人机气动布局、重心不对称差异更大；内侧吊舱相对外侧吊舱更靠近无人机的机身。

进一步地，所述步骤1之前，还包括：

翼挂吊舱后，无人机起飞；无人机经历起飞滑跑、离地、爬升至投送高度；无人机进入投送航线。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，规定了投送航线下的无人机保持自主定高、定速、直线平飞，并消除侧滑，避免速度、高度、航迹变化带来的投送误差，保障了无人机的投送精度；

2.一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，确定了无人机左右翼挂吊舱的投送次序，综合滑流、反扭矩、无人机布局、无人机重心的影响，避免不必要的横航向配平舵面产生，保障了无人机投送安全；

3.一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，考虑了右旋螺旋桨无人机和左旋螺旋桨无人机，形成了完整的无人机投送翼挂吊舱的飞行试验方法和步骤，过程完整，实用性强；

4.一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，适用于拉桨式无人机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的无人机翼挂吊舱示意图。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

参见图1，本发明提供了一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法的实施例，其包括：

步骤1：翼挂吊舱后，无人机起飞。

步骤2：无人机经历起飞滑跑、离地、爬升至投送高度。

步骤3：无人机进入投送航线。

步骤4：无人机保持自主定高、定速、直线平飞，并消除侧滑，避免速度、高度、航迹变化带来的投送误差。

步骤5：确定左右吊舱的投送次序。

步骤5.1：吊舱投送次序对无人机偏航方向的运动影响。

为保障无人机起飞和爬升安全，左右挂点气动布局为对称状态，但是，当无人机投送一个吊舱后，无人机气动布局出现不对称，吊舱阻力的影响会导致无人机机头偏向一侧，需要操作方向舵来防止这一偏航运动，降低了无人机的航向配平能力；先投外侧吊舱，对向的外侧吊舱由于阻力作用会导致无人机产生更大的偏航力矩。

同时，拉桨式无人机的工作原理是，利用发动机驱动螺旋桨旋转，从而产生向前的拉力使无人机前进。当螺旋桨旋转时，一方面使空气向后流动，另一方面又使空气顺着螺旋桨旋转方向绕着机体流动，两种流动方式叫做螺旋桨的滑流。当螺旋桨的扭转气流打在无人机垂尾一侧时，出于反作用力的效果，引起飞机的机头方向偏转。对于右旋拉桨式无人机，其扭转气流的影响对无人机重心形成右偏力矩，使得机头向左偏转；对于左旋拉桨式无人机，其扭转气流的影响对无人机重心形成左偏力矩，使得机头向右偏转。

综合以上两种情况，无人机吊舱投送次序会影响无人机偏航方向的运动。

步骤5.2：吊舱投送次序对无人机横滚方向的运动影响。

当无人机投送一个吊舱后，无人机重心产生变化，重心从无人机对称面向投送吊舱的另一侧偏移，需要操作副翼来防止这一滚转运动，降低了无人机的横向配平能力；先投外侧吊舱，对向的外侧吊舱由于重力作用会导致无人机产生更大的滚转力矩。

同时，无人机在飞行中，被螺旋桨旋转搅动的空气会给桨叶带来一种反作用力矩，并通过发动机传递给无人机，使无人机朝着螺旋桨旋转的相反方向倾斜，即为反扭矩。

综合以上两种情况，无人机吊舱投送次序会影响无人机横滚方向的运动。

步骤5.3：不同螺旋桨旋转方向的吊舱投送次序。

无人机若为右旋螺旋桨无人机，其滑流扭转的影响会使得机头向左偏转，其反扭矩的影响会使得无人机左滚转。

对于右旋螺旋桨无人机：若先投右侧机翼挂点吊舱，无人机气动布局不对称，剩余的左侧吊舱产生的阻力会导致无人机机头向左偏转，加剧了无人机的航向不对称性；无人机重心不对称，剩余的左侧吊舱会导致无人机重心偏向左侧，加剧了无人机的横向不对称性；

对于左旋螺旋桨无人机：若先投左侧机翼挂点吊舱，无人机气动布局不对称，剩余的右侧吊舱产生的阻力会导致无人机机头向右偏转，部分抵消无人机的航向不对称性；无人机重心不对称，剩余的右侧吊舱会导致无人机重心偏向右侧，部分抵消无人机的横向不对称性。

所以，无人机若为右旋螺旋桨无人机，先投送左侧吊舱，再投送右侧对吊舱；若为左旋螺旋桨无人机则投送次序相反。

同时，若单侧机翼含两个以上的挂点数量，左右挂点交替投送；且为了降低不对称性，先投送内侧吊舱，后投送外侧吊舱；否则无人机气动布局、重心不对称差异更大。

下面通过范例说明以上分析过程：

如图2无人机翼挂吊舱示意所示，左侧机翼挂点从外到内依次为左1、左2，右侧机翼挂点从外到内依次为右1、右2。

根据以上投送逻辑，确定投送吊舱的次序如下：

若为右旋螺旋桨无人机，投送次序为左2→右2→左1→右1；

若为左旋螺旋桨无人机，投送次序为右2→左2→右1→左1。

步骤6：完成投送任务后，无人机返航着陆。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种拉桨式无人机投送翼挂吊舱的飞行测试方法，其特征在于，包括：

步骤1：无人机在投送航线上保持自主定高、定速、直线平飞，并消除侧滑，以避免速度、高度、航迹变化带来的投送误差；无人机的左右两侧机翼下方对称悬挂若干个吊舱；

步骤2：确定无人机的左右两侧机翼下方的吊舱的投送次序；

步骤3：无人机按照确定的投送次序，完成吊舱投送任务后返航着陆；

所述步骤2之前，还包括：

步骤101：分析吊舱投送次序对无人机偏航方向的运动影响；

步骤102：分析吊舱投送次序对无人机横滚方向的运动影响；

步骤103：分析不同螺旋桨旋转方向的吊舱投送次序；

所述步骤101包括：

无人机的两侧机翼下方对称设置相同数量的吊舱，当无人机投送一个吊舱后，无人机气动布局出现不对称；吊舱阻力的影响导致无人机机头偏向一侧，需要操作方向舵来防止偏航运动；先投外侧吊舱，该外侧吊舱对称设置的外侧吊舱由于阻力作用导致无人机产生更大的偏航力矩；

当螺旋桨的扭转气流打在无人机垂尾一侧时，引起无人机的机头方向偏转；对于右旋拉桨式无人机，其扭转气流的影响对无人机重心形成右偏力矩，使得机头向左偏转；对于左旋拉桨式无人机，其扭转气流的影响对无人机重心形成左偏力矩，使得机头向右偏转；最终得到无人机吊舱投送次序影响无人机偏航方向的运动；

所述步骤102包括：

当无人机投送一个吊舱后，无人机重心产生变化，重心从无人机对称面向未投送吊舱的一侧偏移，需要操作副翼来防止偏移造成的滚转运动；先投送外侧吊舱，与该外侧吊舱对称设置的外侧吊舱由于重力作用导致无人机产生更大的滚转力矩；

无人机在飞行中，被螺旋桨旋转搅动的空气给桨叶带来反作用力矩，并通过发动机传递给无人机，使无人机朝着螺旋桨旋转的相反方向倾斜，即为反扭矩；最终得到无人机吊舱投送次序影响无人机横滚方向的运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤103包括：

无人机若为右旋螺旋桨无人机，其滑流扭转的影响使得机头向左偏转，其反扭矩的影响使得无人机左滚转。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤103具体包括：

对于右旋螺旋桨无人机：若先投右侧机翼挂点吊舱，无人机气动布局不对称，剩余的左侧吊舱产生的阻力导致无人机机头向左偏转，加剧了无人机的航向不对称性；无人机重心不对称，剩余的左侧吊舱导致无人机重心偏向左侧，加剧了无人机的横向不对称性；

对于左旋螺旋桨无人机：若先投左侧机翼挂点吊舱，无人机气动布局不对称，剩余的右侧吊舱产生的阻力导致无人机机头向右偏转，部分抵消无人机的航向不对称性；无人机重心不对称，剩余的右侧吊舱导致无人机重心偏向右侧，部分抵消无人机的横向不对称性。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

若单侧机翼悬挂至少两个吊舱，则机翼两侧的吊舱交替投送；且先投送内侧吊舱，后投送外侧吊舱；否则无人机气动布局、重心不对称差异更大；内侧吊舱相对外侧吊舱更靠近无人机的机身。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前，还包括：

翼挂吊舱后，无人机起飞；无人机经历起飞滑跑、离地、爬升至投送高度；无人机进入投送航线。