一種飛行器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種飛行器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今最接近本發(fā)明的飛行器包括兩種:自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)與直升機(jī)。這兩種飛行器在高度控制，航向控制等方面有所不同。
[0003]自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的旋翼是無(wú)動(dòng)力自轉(zhuǎn)，旋翼總距大小變化影響旋翼自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，因此依靠總距并不能控制旋翼機(jī)實(shí)現(xiàn)爬升或下降。自轉(zhuǎn)旋翼的轉(zhuǎn)速受槳盤迎角及相對(duì)來(lái)流速度的影響比較明顯，因此在高度控制時(shí)，依靠操縱旋翼槳盤迎角來(lái)改變旋翼轉(zhuǎn)速。在槳盤迎角變化過(guò)程中，機(jī)身姿態(tài)角也會(huì)變化，從而引起前飛速度的變化。為了保持旋翼機(jī)穩(wěn)定爬升或下滑，在操縱槳盤迎角的同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)推力，補(bǔ)償?shù)羟帮w速度變化對(duì)旋翼轉(zhuǎn)速的影響。而航向控制時(shí)，自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)除了可以操縱旋翼外，還有與固定翼類似的方向舵可以操縱，自轉(zhuǎn)旋翼與方向舵的組合控制共同實(shí)現(xiàn)了旋翼機(jī)的轉(zhuǎn)向。
[0004]直升機(jī)是通過(guò)操縱旋翼的總距進(jìn)行高度控制的，總距大小的變化會(huì)引起旋翼升力的變化，當(dāng)加大旋翼總距時(shí)，升力增加，若升力在豎直方向上的分量與無(wú)人直升機(jī)的重力相等，則直升機(jī)保持當(dāng)前高度或者勻速升降，否則直升機(jī)加速上升或下滑。與直升機(jī)操縱旋翼總距實(shí)現(xiàn)高度控制不同，直升機(jī)的旋翼是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種飛行器及其控制方法，實(shí)現(xiàn)飛行器在狹小空間的垂直起降，增加飛行器作戰(zhàn)的靈活性，實(shí)現(xiàn)子驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)槳葉提供升力的設(shè)計(jì)方式，提高機(jī)械轉(zhuǎn)換效率，并實(shí)現(xiàn)在機(jī)體、槳葉上布置太陽(yáng)能電池板使得飛行器續(xù)航時(shí)間大大增長(zhǎng)，適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的要求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種飛行器，包括機(jī)體1，槳葉安裝盤2，槳葉3，子驅(qū)動(dòng)器4，支撐裝置5，主安定面6以及調(diào)整舵面7，槳葉安裝盤2安裝機(jī)機(jī)體1頂端，與機(jī)體1同軸安裝，并可相對(duì)于機(jī)體1進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，槳葉3沿槳葉安裝盤2周向均布呈輻射狀，同時(shí)槳葉3可繞自身的安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)槳葉3可沿設(shè)置于其中部的鉸鏈折疊，支撐裝置5安裝于機(jī)體下端，主安定面6沿機(jī)體周向均布于機(jī)體下側(cè)，調(diào)整舵面7固定于每個(gè)主安定面6末端，可相對(duì)于主安定面6進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，子驅(qū)動(dòng)器4沿槳葉3展向平行布置于每個(gè)槳葉上。
[0007]進(jìn)一步地:機(jī)體1、槳葉安裝盤2、槳葉3表面設(shè)置有太陽(yáng)能電池板，為子驅(qū)動(dòng)器4提供能量。
[0008]一種飛行器控制方法，其特征在于:包含以下步驟:
[0009]A:當(dāng)飛行器于地面或水面艦艇存放時(shí)，將每組槳葉3按照統(tǒng)一的方向折疊，減小其占地空間；
[0010]B:當(dāng)飛行器于受限場(chǎng)地起飛與降落時(shí)，保持槳葉3折疊，通過(guò)調(diào)整槳葉3的安裝角度，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器4的驅(qū)動(dòng)力方向垂直于地面，由子驅(qū)動(dòng)器提供升力，實(shí)現(xiàn)垂直起飛與降落；起飛后飛行器槳葉3展開(kāi)，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器4產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力方向和槳葉隨槳葉安裝盤2的旋轉(zhuǎn)平面平行，驅(qū)動(dòng)槳葉3的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)獲得升力；
[0011]C:當(dāng)飛行器于開(kāi)闊場(chǎng)地起飛與降舵時(shí)，展開(kāi)槳葉3，通過(guò)調(diào)整槳葉3安裝角度，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器4產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力方向和槳葉3隨槳葉安裝盤2的旋轉(zhuǎn)平面平行；
[0012]D:當(dāng)飛行器處于平飛或懸停工作狀態(tài)時(shí)，改變調(diào)整舵面7的偏轉(zhuǎn)角度，使機(jī)體相對(duì)其轉(zhuǎn)軸靜止；
[0013]E:當(dāng)飛行器需要在空中改變姿態(tài)時(shí)，調(diào)整槳葉3角度，使子驅(qū)動(dòng)器4能夠產(chǎn)生槳葉安裝盤2轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直的分量，對(duì)每一組轉(zhuǎn)過(guò)飛行器規(guī)劃的姿態(tài)轉(zhuǎn)變平面的子驅(qū)動(dòng)器4，進(jìn)行瞬時(shí)增加有助于飛行器偏轉(zhuǎn)的力，實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)調(diào)整。
[0014]本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果:本發(fā)明一種飛行器及其控制方法，通過(guò)子驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)可折疊的大螺旋槳葉來(lái)提供升力，可大大提高機(jī)械轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)槳葉繞其自身的安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得飛行器可以實(shí)現(xiàn)在較為狹小位置的垂直起降，降低了飛行器對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境的要求，大大增強(qiáng)了飛行器作戰(zhàn)的靈活性。并且采用太陽(yáng)能技術(shù)，有效利用能源，并且不過(guò)多地增加飛行器重量，在不影響飛行器性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了飛行器的長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種飛行器的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0016]圖2是本發(fā)明一種飛行器的一種折疊狀態(tài)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明一種飛行器的槳葉折疊起飛狀態(tài)示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明一種飛行器的槳葉展開(kāi)狀態(tài)示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明一種飛行器的槳葉展開(kāi)后傾轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖；
[0020]其中，1-機(jī)體，2-槳葉安裝盤，3-槳葉，4-子驅(qū)動(dòng)器，5-支撐裝置，6_主安定面以及7-調(diào)整舵面。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，請(qǐng)參閱圖1和圖5。
[0022]一種偵察用飛行器，包括機(jī)體1，槳葉安裝盤2，槳葉3，子驅(qū)動(dòng)器4，支撐裝置5，主安定面6以及調(diào)整舵面7，機(jī)體1為回轉(zhuǎn)體，槳葉安裝盤2安裝在機(jī)體1頂端，與機(jī)體1同軸安裝，并可相對(duì)于機(jī)體1進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，槳葉3沿槳葉安裝盤2周向均布呈輻射狀，同時(shí)槳葉3可繞自身的安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)槳葉可沿設(shè)置于其中部的鉸鏈折疊，支撐裝置5安裝于機(jī)體下端，主安定面6沿機(jī)體周向均布于機(jī)體下側(cè)，調(diào)整舵面7固定于每個(gè)主安定面6末端，可相對(duì)于主安定面6進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，子驅(qū)動(dòng)器4沿槳葉展向布置于每個(gè)槳葉3上，兩兩平行布置。其中槳葉3由電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其繞安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，子驅(qū)動(dòng)器4為槳扇式電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0023]一種飛行器控制方法，其特征在于:包含以下步驟:
[0024]A:當(dāng)飛行器于地面或水面艦艇存放時(shí)，通過(guò)將每組槳葉3按照統(tǒng)一的方向折疊，減小其占地空間，見(jiàn)圖2 ；
[0025]B:當(dāng)飛行器于受限場(chǎng)地起飛與降落時(shí)，保持槳葉3折疊，通過(guò)調(diào)整槳葉安裝角度，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器4的驅(qū)動(dòng)力方向垂直于地面，實(shí)現(xiàn)垂直起飛與降落，見(jiàn)圖3 ;起飛后，通過(guò)控制槳葉中部的鉸鏈，展開(kāi)槳葉3，見(jiàn)圖4 ;槳葉展開(kāi)后，使槳葉3繞其安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得槳葉逐漸傾轉(zhuǎn)并旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖5，最終傾轉(zhuǎn)至圖1所示狀態(tài)。槳葉3連通槳葉安裝盤2旋轉(zhuǎn)起來(lái)后，子驅(qū)動(dòng)器4的功能由提供全機(jī)的升力逐漸變?yōu)榭朔~3旋轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，消耗功率大幅下降；
[0026]C:當(dāng)飛行器于開(kāi)闊場(chǎng)地起飛與降落時(shí)，通過(guò)控制槳葉中部的鉸鏈，展開(kāi)槳葉3，調(diào)整槳葉3安裝角度，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器4產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力方向和槳葉隨槳葉安裝盤2的旋轉(zhuǎn)平面基本平行，如圖1所示；
[0027]D:當(dāng)飛行器處于平飛或懸停工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)舵面控制系統(tǒng)，改變調(diào)整舵面7的偏轉(zhuǎn)角度，使機(jī)體1相對(duì)其轉(zhuǎn)軸靜止；
[0028]E:當(dāng)飛行器需要在空中改變姿態(tài)時(shí)，調(diào)整槳葉3角度，使子驅(qū)動(dòng)器4能夠產(chǎn)生與槳葉安裝盤2轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直的分量的推力，對(duì)每一組轉(zhuǎn)過(guò)飛行器規(guī)劃的姿態(tài)轉(zhuǎn)變平面的子驅(qū)動(dòng)器4進(jìn)行瞬時(shí)增加有助于飛行器偏轉(zhuǎn)的力，實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)調(diào)整(類似機(jī)槍射擊同步協(xié)調(diào)器)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飛行器，其特征在于:包括機(jī)體[1]，槳葉安裝盤[2]，槳葉[3]，子驅(qū)動(dòng)器[4]，支撐裝置[5]，主安定面[6]以及調(diào)整舵面[7]，槳葉安裝盤[2]安裝于機(jī)體[1]頂端，與機(jī)體[1]同軸安裝，并可相對(duì)于機(jī)體[1]進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，槳葉[3]沿槳葉安裝盤[2]周向均布呈輻射狀，同時(shí)槳葉[3]可繞自身的安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)槳葉[3]可沿設(shè)置于其中部的鉸鏈折疊，支撐裝置安裝于機(jī)體[1]下端，主安定面[6]沿機(jī)體周向均布于機(jī)體[1]下側(cè)，調(diào)整舵面[7]固定于每個(gè)主安定面[6]末端，可相對(duì)于主安定面[6]進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，子驅(qū)動(dòng)器[4]沿槳葉展向平行布置于每個(gè)槳葉上。2.如權(quán)利要求1所求的一種飛行器，其特征在于:機(jī)體[1]、槳葉安裝盤[2]、槳葉[3]表面設(shè)置有太陽(yáng)能電池板，為子驅(qū)動(dòng)器[4]提供能量。3.一種飛行器控制方法，其特征在于:包含以下步驟: A:當(dāng)飛行器于地面或水面艦艇存放時(shí)，通過(guò)將每組槳葉[3]按照統(tǒng)一的方向折疊，減小其占地空間； B:當(dāng)飛行器于受限場(chǎng)地起飛與降落時(shí)，保持槳葉[3]折疊，通過(guò)調(diào)整槳葉[3]安裝角度，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器[4]的驅(qū)動(dòng)力方向垂直于地面，實(shí)現(xiàn)垂直起飛與降落，起飛后飛行器槳葉[3]展開(kāi)，并繞槳葉[3]安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器[4]產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力方向和槳葉隨槳葉安裝盤[2]的旋轉(zhuǎn)平面平行，驅(qū)動(dòng)槳葉[3]轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)獲得升力； C:當(dāng)飛行器于開(kāi)闊場(chǎng)地起飛與降舵時(shí)，展開(kāi)槳葉[3]，調(diào)整槳葉[3]安裝角度，使每個(gè)子驅(qū)動(dòng)器[4]產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力方向和槳葉[3]隨槳葉安裝盤[2]的旋轉(zhuǎn)平面平行； D:當(dāng)飛行器處于平飛或懸停工作狀態(tài)時(shí)，改變調(diào)整舵面[7]的偏轉(zhuǎn)角度，使機(jī)體[1]相對(duì)其轉(zhuǎn)軸靜止； E:當(dāng)飛行器需要在空中改變姿態(tài)時(shí)，調(diào)整槳葉[3]角度，使子驅(qū)動(dòng)器[4]能夠產(chǎn)生與槳葉安裝盤[2]轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直的分量，對(duì)每一組轉(zhuǎn)過(guò)飛行器規(guī)劃的姿態(tài)轉(zhuǎn)變平面的子驅(qū)動(dòng)器[4]，進(jìn)行瞬時(shí)增加有助于飛行器偏轉(zhuǎn)的力，實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)調(diào)整。
【專利摘要】本發(fā)明屬于飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種飛行器及控制方法。本發(fā)明提供的一種飛行器通過(guò)子驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)槳葉提供升力的設(shè)計(jì)方式，氣動(dòng)效率高。槳葉可繞安裝軸旋轉(zhuǎn)并可沿設(shè)置在槳葉中部的鉸鏈實(shí)現(xiàn)折疊，組合以后可以實(shí)現(xiàn)多種姿態(tài)的折疊，并可在折疊狀態(tài)下起飛，可滿足在狹小空間內(nèi)垂直起飛的要求。本發(fā)明提出的控制方法可滿足對(duì)本發(fā)明提出的飛行器的飛行姿態(tài)的控制要求。
【IPC分類】B64C27/50, B64C27/72
【公開(kāi)號(hào)】CN105438464
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410508883
【發(fā)明人】王啟, 閆東, 張玉杰, 楊甲龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年9月28日