CN207697988U - 飞行器多余度动力矢量控制尾舵 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于航空飞行器领域。本实用新型提供了一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵，包括全动水平舵面、电动机和螺旋桨；所述电动机与所述螺旋桨连接，所述电动机及螺旋桨可根据不同需要安装于所述全动水平舵面的前部或后部，所述螺旋桨旋转轴应位于所述全动水平舵面的纵向中心线上，上述多余度动力矢量控制尾舵可在水平及垂直方向产生舵效，可实现在零速度下有效控制飞行器的姿态。本实用新型多余度飞行器多余度动力矢量控制尾舵可有效提高各种固定翼、旋翼飞行器的控制能力、提高飞行器在低速或失速状态下的安全性及机动性能。

Description

飞行器多余度动力矢量控制尾舵

技术领域

本实用新型属于航空飞行器领域，具体涉及一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵。

背景技术

本实用新型对于背景技术的描述属于与本实用新型相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本实用新型的内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本实用新型在首次提出申请的申请日的现有技术。

无人机即无人驾驶飞机(UAS，Unmanned Aircraft Systems)，其应用越来越广泛。常规固定翼无人机大多采用空气动力舵面实现飞行姿态的控制，速度是决定控制能力的前提，当飞机在已接近失速速度飞行时其尾部舵面的空气动力控制能力已明显减弱，若此时遇突风干扰极易进入失速状态，由于此时水平速度已低于失速速度，空气动力舵面进入失控状态，飞机往往不得不牺牲高度进入波状飞行，在高度有限的情况下，可能在后续的波状飞行中已经坠毁。目前固定翼无人机的控制能力、机动性能和在低速或失速状态下的安全性均有待提高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵，可有效提高各种固定翼、旋翼飞行器的控制能力、提高飞行器在低速或失速状态下的安全性及机动性能。

本实用新型实施例提供了一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵，包括全动水平舵面、电动机和螺旋桨；所述电动机及其所驱动的螺旋桨适应不同情况，配合转速的调整，在水平及垂直方向上对飞行器姿态施以有效控制；在水平方向可调向的所述电动机及其所驱动的螺旋桨安装在全动水平舵面的前部或后部，均可实现有效控制效果；所述螺旋桨旋转轴位于所述全动水平舵面的纵向中心线上。

本实用新型还提供了一种飞行器，包括上述的飞行器多余度动力矢量控制尾舵。

本实用新型实施例飞行器多余度动力矢量控制尾舵具有如下有益效果：

本实用新型实施例飞行器多余度动力矢量控制尾舵的螺旋桨可在水平方向、垂直方向调向，可变推力，这样不但在低速下可实现对失速飞机的有效控制，甚至在零速度下仍有足够的控制能力。由于采用了电动动力矢量控制尾舵，不但提高了飞机的机动性能，还可完成其他固定翼飞机所无法完成的高难度机动动作。由于其具有广泛适应性，还可安装在其他各种旋翼飞行器上提高控制能力和水平飞行速度，这对于军民各种实际应用具有重要意义。

本实用新型实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵可有效提高各种固定翼、旋翼飞行器的控制能力、提高飞行器在低速或失速状态下的安全性及机动性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1为本实用新型飞行器多余度动力矢量控制尾舵实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型飞行器多余度动力矢量控制尾舵实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的飞行器多余度动力矢量控制尾舵与飞行器机身的安装示意图。

附图标记说明：

1 螺旋桨

2 电动机

3 电动机水平调向轴

4 电动机整流罩

5 全动水平舵面

6 水平舵面转轴

7 双梁式机身

8 垂直尾舵

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的详细介绍。

本实用新型实施例提供了一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵，包括全动水平舵面、电动机和螺旋桨；电动机及其所驱动的螺旋桨适应不同情况，配合转速的调整，在水平及垂直方向上对飞行器姿态施以有效控制；在水平方向可调向的电动机及其所驱动的螺旋桨安装在全动水平舵面的前部或后部，均可实现有效控制效果；螺旋桨旋转轴位于全动水平舵面的纵向中心线上；该飞行器多余度动力矢量控制尾舵可适应目前各种固定翼及旋翼飞行器，可实现对低速甚至零速度下飞行器姿态的有效控制。

传统固定翼舵面只有在有高速气流流过舵面产生压力差时才会产生升力，通过改变升力大小来调整飞行姿态，本实用新型实施例则通过主动式全电动力矢量控制螺旋桨产生的推进力或拉进力来完成姿态调整。本实用新型实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵可有效提高各种固定翼、旋翼飞行器的控制能力、提高飞行器在低速或失速状态下的安全性及机动性能。

本实用新型实施例提供了一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵，包括全动水平舵面、电动机和螺旋桨；电动机与螺旋桨连接，电动机及螺旋桨可根据不同需要安装于全动水平舵面的前部或后部，螺旋桨旋转轴应位于全动水平舵面的纵向中心线上，上述多余度动力矢量控制尾舵可在水平及垂直方向产生舵效，可实现在零速度下有效控制飞行器的姿态。

实施例一

如图1所示，本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵包括全动水平舵面5、电动机2和螺旋桨1；电动机2及其所驱动的螺旋桨1适应不同情况，配合转速的调整，在水平及垂直方向上对飞行器姿态施以有效控制。在水平方向可调向的电动机2及其所驱动的螺旋桨1安装在全动水平舵面5的后部，可实现有效控制效果；螺旋桨1旋转轴位于全动水平舵面5的纵向中心线上，全动水平舵面5的纵向中心线也就是机身纵向中心线，纵向是指从机身前部到机身后部的方向。本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵可适应目前各种固定翼及旋翼飞行器，可实现对低速甚至零速度下飞行器姿态的有效控制。在本实用新型的一个实施例中，电动机2能够绕电动机水平调向轴3在水平方向上调向，以使螺旋桨1在水平方向上调向，提供主动控制力。在本实用新型的一个实施例中，螺旋桨1在水平方向上调向的角度为± 25°。在本实用新型的另一个实施例中，飞行器多余度动力矢量控制尾舵还包括水平舵面转轴6，水平舵面转轴6安装于飞行器的双梁式机身7之间，全动水平舵面5安装于水平舵面转轴6上，以使全动水平舵面5能够在垂直方向上旋转，也就是说，全动水平舵面5能够绕水平舵面转轴6在垂直方向上转动，这里的垂直方向可以理解为垂直水平面的方向。在本实用新型的一个实施例中，螺旋桨1随全动水平舵面5在垂直方向上调向的角度为±15°。

本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵形成了在水平方向、垂直方向的主动矢量控制力。飞行器在飞行时，通过本实施例的螺旋桨1与全动水平舵面5配合，可有效提高整体尾舵的控制能力。

本实施例中，电动机2安装于全动水平舵面5的后部，这里的后部是指全动水平舵面5靠近飞行器后部的部分。电动机2带动螺旋桨1旋转，螺旋桨1对飞行器产生推力，也就是说，本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵为推进式的控制方式。在本实用新型的一个实施例中，螺旋桨1由高功率密度、超轻型高KV值电动机2直接驱动，螺旋桨1采用较大的螺距。

本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵具有如下效果：(1)由于采用了直接安装在全动水平舵面上的可在水平方向、垂直方向调向的高功率密度、高KV值直驱电动机2及轻量化碳纤螺旋桨1，使尾舵反应灵敏、迅速，这点对固定翼飞机低速飞行的安全性极有意义。(2)飞行器在以较高速度水平飞行时，主动动力矢量控制尾舵可明显增大整机尾舵的姿态控制能力。同时由于螺旋桨1采用了较大的螺距，使其在水平飞行时不但有更高的效率，还可有效增加飞行器的平飞速度。(3)由于多余度动力矢量控制尾舵的控制能力得以大幅提升，则使空气动力舵面有所减小即可满足飞行器控制要求，这既降低了整机重量和飞行阻力，也有效降低了能耗。(4)飞行器落地时，使电动机高速反转可产生反向推力(类似于飞机的反推力和反桨)，有效实现动力刹车。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，飞行器多余度动力矢量控制尾舵还包括电动机整流罩4，电动机2通过电动机整流罩4安装于全动水平舵面5上。在本实用新型的一个实施例中，双梁式机身7上部安装有垂直尾舵8。

实施例二

本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵与实施例一不同的是电动机2安装于全动水平舵面5的前部，这里的前部是指全动水平舵面5靠近飞行器前部的部分，本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵为拉进式的控制方式，螺旋桨1旋转对飞行器产生拉力。本实施例的飞行器多余度动力矢量控制尾舵与实施例一的工作方式和效果大致相同，只是根据不同飞行器的需要加以选择，相关内容请参考实施例一，在此不再赘述。

图3为本实用新型实施例一的飞行器多余度动力矢量控制尾舵与飞行器机身的安装示意图，图中虚线框内部分为本实用新型实施例一的飞行器多余度动力矢量控制尾舵。

本实用新型还提供了一种飞行器，包括上述的飞行器多余度动力矢量控制尾舵，在本实用新型的一个实施例中，飞行器为固定翼或旋翼飞行器。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

Claims (2)

1.一种飞行器多余度动力矢量控制尾舵，其特征在于，包括全动水平舵面、电动机和螺旋桨；所述电动机及其所驱动的螺旋桨适应不同情况，配合转速的调整，在水平及垂直方向上对飞行器姿态施以有效控制；在水平方向可调向的所述电动机及其所驱动的螺旋桨安装在全动水平舵面的前部或后部，均可实现有效控制效果；所述螺旋桨旋转轴位于所述全动水平舵面的纵向中心线上。

2.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求1所述的飞行器多余度动力矢量控制尾舵。