CN105438464B - 一种飞行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞行器设计领域，具体涉及一种飞行器及控制方法。本发明提供的一种飞行器通过子驱动器带动桨叶提供升力的设计方式，气动效率高。桨叶可绕安装轴旋转并可沿设置在桨叶中部的铰链实现折叠，组合以后可以实现多种姿态的折叠，并可在折叠状态下起飞，可满足在狭小空间内垂直起飞的要求。本发明提出的控制方法可满足对本发明提出的飞行器的飞行姿态的控制要求。

Description

一种飞行器及其控制方法

技术领域

本发明属于飞行器设计领域，具体涉及一种飞行器及其控制方法。

背景技术

当今最接近本发明的飞行器包括两种：自转旋翼机与直升机。这两种飞行器在高度控制，航向控制等方面有所不同。

自转旋翼机的旋翼是无动力自转，旋翼总距大小变化影响旋翼自转转速，因此依靠总距并不能控制旋翼机实现爬升或下降。自转旋翼的转速受桨盘迎角及相对来流速度的影响比较明显，因此在高度控制时，依靠操纵旋翼桨盘迎角来改变旋翼转速。在桨盘迎角变化过程中，机身姿态角也会变化，从而引起前飞速度的变化。为了保持旋翼机稳定爬升或下滑，在操纵桨盘迎角的同时控制发动机推力，补偿掉前飞速度变化对旋翼转速的影响。而航向控制时，自转旋翼机除了可以操纵旋翼外，还有与固定翼类似的方向舵可以操纵，自转旋翼与方向舵的组合控制共同实现了旋翼机的转向。

直升机是通过操纵旋翼的总距进行高度控制的，总距大小的变化会引起旋翼升力的变化，当加大旋翼总距时，升力增加，若升力在竖直方向上的分量与无人直升机的重力相等，则直升机保持当前高度或者匀速升降，否则直升机加速上升或下滑。与直升机操纵旋翼总距实现高度控制不同，直升机的旋翼是发动机驱动恒速转动的。

发明内容

本发明的目的是：提供一种飞行器及其控制方法，实现飞行器在狭小空间的垂直起降，增加飞行器作战的灵活性，实现子驱动器带动桨叶提供升力的设计方式，提高机械转换效率，并实现在机体、桨叶上布置太阳能电池板使得飞行器续航时间大大增长，适应现代战争的要求。

本发明的技术方案是：一种飞行器，包括机体1，桨叶安装盘2，桨叶3，子驱动器4，支撑装置5，主安定面6以及调整舵面7，桨叶安装盘2安装机机体1顶端，与机体1同轴安装，并可相对于机体1进行回转运动，桨叶3沿桨叶安装盘2周向均布呈辐射状，同时桨叶3可绕自身的安装轴转动，每个桨叶3可沿设置于其中部的铰链折叠，支撑装置5安装于机体下端，主安定面6沿机体周向均布于机体下侧，调整舵面7固定于每个主安定面6末端，可相对于主安定面6进行偏转，子驱动器4沿桨叶3展向平行布置于每个桨叶上。

进一步地：机体1、桨叶安装盘2、桨叶3表面设置有太阳能电池板，为子驱动器4提供能量。

一种飞行器控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

A：当飞行器于地面或水面舰艇存放时，将每组桨叶3按照统一的方向折叠，减小其占地空间；

B：当飞行器于受限场地起飞与降落时，保持桨叶3折叠，通过调整桨叶3的安装角度，使每个子驱动器4的驱动力方向垂直于地面，由子驱动器提供升力，实现垂直起飞与降落；起飞后飞行器桨叶3展开，使每个子驱动器4产生的驱动力方向和桨叶随桨叶安装盘2的旋转平面平行，驱动桨叶3的转动来获得升力；

C：当飞行器于开阔场地起飞与降舵时，展开桨叶3，通过调整桨叶3安装角度，使每个子驱动器4产生的驱动力方向和桨叶3随桨叶安装盘2的旋转平面平行；

D：当飞行器处于平飞或悬停工作状态时，改变调整舵面7的偏转角度，使机体相对其转轴静止；

E：当飞行器需要在空中改变姿态时，调整桨叶3角度，使子驱动器4能够产生桨叶安装盘2转动平面垂直的分量，对每一组转过飞行器规划的姿态转变平面的子驱动器4，进行瞬时增加有助于飞行器偏转的力，实现飞行器的姿态调整。

本发明所产生的有益效果：本发明一种飞行器及其控制方法，通过子驱动器带动可折叠的大螺旋桨叶来提供升力，可大大提高机械转换效率。同时桨叶绕其自身的安装轴转动，使得飞行器可以实现在较为狭小位置的垂直起降，降低了飞行器对作战环境的要求，大大增强了飞行器作战的灵活性。并且采用太阳能技术，有效利用能源，并且不过多地增加飞行器重量，在不影响飞行器性能的基础上，实现了飞行器的长时间续航。

附图说明

图1是本发明一种飞行器的结构原理图；

图2是本发明一种飞行器的一种折叠状态示意图；

图3是本发明一种飞行器的桨叶折叠起飞状态示意图；

图4是本发明一种飞行器的桨叶展开状态示意图；

图5是本发明一种飞行器的桨叶展开后倾转状态示意图；

其中，1-机体，2-桨叶安装盘，3-桨叶，4-子驱动器，5-支撑装置，6-主安定面以及7-调整舵面。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述，请参阅图1和图5。

一种侦察用飞行器，包括机体1，桨叶安装盘2，桨叶3，子驱动器4，支撑装置5，主安定面6以及调整舵面7，机体1为回转体，桨叶安装盘2安装在机体1顶端，与机体1同轴安装，并可相对于机体1进行回转运动，桨叶3沿桨叶安装盘2周向均布呈辐射状，同时桨叶3可绕自身的安装轴转动，每个桨叶可沿设置于其中部的铰链折叠，支撑装置5安装于机体下端，主安定面6沿机体周向均布于机体下侧，调整舵面7固定于每个主安定面6末端，可相对于主安定面6进行偏转，子驱动器4沿桨叶展向布置于每个桨叶3上，两两平行布置。其中桨叶3由电力驱动机构实现其绕安装轴转动，子驱动器4为桨扇式电驱动发动机。

一种飞行器控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

A：当飞行器于地面或水面舰艇存放时，通过将每组桨叶3按照统一的方向折叠，减小其占地空间，见图2；

B：当飞行器于受限场地起飞与降落时，保持桨叶3折叠，通过调整桨叶安装角度，使每个子驱动器4的驱动力方向垂直于地面，实现垂直起飞与降落，见图3；起飞后，通过控制桨叶中部的铰链，展开桨叶3，见图4；桨叶展开后，使桨叶3绕其安装轴转动，使得桨叶逐渐倾转并旋转，见图5，最终倾转至图1所示状态。桨叶3连通桨叶安装盘2旋转起来后，子驱动器4的功能由提供全机的升力逐渐变为克服桨叶3旋转时的阻力，消耗功率大幅下降；

C：当飞行器于开阔场地起飞与降落时，通过控制桨叶中部的铰链，展开桨叶3，调整桨叶3安装角度，使每个子驱动器4产生的驱动力方向和桨叶随桨叶安装盘2的旋转平面基本平行，如图1所示；

D：当飞行器处于平飞或悬停工作状态时，通过舵面控制***，改变调整舵面7的偏转角度，使机体1相对其转轴静止；

E：当飞行器需要在空中改变姿态时，调整桨叶3角度，使子驱动器4能够产生与桨叶安装盘2转动平面垂直的分量的推力，对每一组转过飞行器规划的姿态转变平面的子驱动器4进行瞬时增加有助于飞行器偏转的力，实现飞行器的姿态调整(类似机枪射击同步协调器)。

Claims (3)

1.一种飞行器，其特征在于：包括机体[1]，桨叶安装盘[2]，桨叶[3]，子驱动器[4]，支撑装置[5]，主安定面[6]以及调整舵面[7]，桨叶安装盘[2]安装于机体[1]顶端，与机体[1]同轴安装，并可相对于机体[1]进行回转运动，桨叶[3]沿桨叶安装盘[2]周向均布呈辐射状，同时桨叶[3]可绕自身的安装轴转动，每个桨叶[3]可沿设置于其中部的铰链折叠，支撑装置安装于机体[1]下端，主安定面[6]沿机体周向均布于机体[1]下侧，调整舵面[7]固定于每个主安定面[6]末端，可相对于主安定面[6]进行偏转，子驱动器[4]沿桨叶展向平行布置于每个桨叶上。

2.如权利要求1所求的一种飞行器，其特征在于：机体[1]、桨叶安装盘[2]、桨叶[3]表面设置有太阳能电池板，为子驱动器[4]提供能量。

3.一种飞行器控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

A：当飞行器于地面或水面舰艇存放时，通过将每组桨叶[3]按照统一的方向折叠，减小飞行器占地空间；

B：当飞行器于受限场地起飞与降落时，保持桨叶[3]折叠，通过调整桨叶[3]安装角度，使每个子驱动器[4]的驱动力方向垂直于地面，实现垂直起飞与降落，起飞后飞行器桨叶[3]展开，并绕桨叶[3]安装轴转动，使每个子驱动器[4]产生的驱动力方向和桨叶随桨叶安装盘[2]的旋转平面平行，驱动桨叶[3]转动来获得升力；

C：当飞行器于开阔场地起飞与降落时，展开桨叶[3]，调整桨叶[3]安装角度，使每个子驱动器[4]产生的驱动力方向和桨叶[3]随桨叶安装盘[2]的旋转平面平行；

D：当飞行器处于平飞或悬停工作状态时，改变调整舵面[7]的偏转角度，使机体[1]相对其转轴静止；

E：当飞行器需要在空中改变姿态时，调整桨叶[3]角度，使子驱动器[4]能够产生与桨叶安装盘[2]转动平面垂直的分量，对每一组转过飞行器规划的姿态转变平面的子驱动器[4]，进行瞬时增加有助于飞行器偏转的力，实现飞行器的姿态调整。