[发明专利]一种涵道式垂直起降无人机的姿态控制机构

说明书

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种涵道式垂直起降无人机的姿态控制机构。

背景技术

无人机是一种体型较小、无人驾驶，能够在空中实现自主飞行并执行一定任务的飞行器。无人机因其独特的应用近年来在军民领域都获得广泛应用和飞速发展，也代表着为未来航空的一个重要发展方向。尤其是垂直起降无人机的研究对于研究者、爱好者和军事上都非常流行，如何实现机体结构紧凑性、产生更大的升力，以及如何完成复杂动作、高难度任务，增加垂直起降无人机在平航时的操纵性和灵敏性，是亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明提出了一种可实现垂直起降，灵活调整无人机姿态，操纵性、灵敏性高的涵道式垂直起降无人机的姿态控制机构。相比于现有的无人机，具有升力平稳、结构紧凑，可在平飞，垂直飞行时，完成高难度、复杂动作。

本发明是这样来实现的，该涵道式垂直起降无人机的姿态控制机构，包括固定舵面、转动舵面、螺旋桨，动力驱动机构，固定舵面与竖直轴成一定角度安装在无人机机身结构上，转动舵面安装在固定舵面的正下方，安装位置与固定舵面保持固定间隙，固定舵面与发动机螺旋桨旋转平面成一定角度，用以抵消螺旋桨旋转时带来的反扭矩；所述固定舵面产生的反扭矩随着螺旋桨产生扭矩的增大而增大，以抵消不同转速下的螺旋桨扭矩。

优选地，还包括伺服舵机、舵面连杆，伺服舵机通过舵面连杆与转动舵面相连，根据无人机控制系统的指令驱动转动舵面，调节无人机姿态。

优选地，固定舵面一共4片，成“十”字形中心对称分布。

优选地，所述转动舵面偏转时，同时改变固定舵面的压力分布情况，固定舵面产生有益于无人机控制的力矩。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

采用本发明方案所述结构，在螺旋桨转速增加时，螺旋桨下方的气流速度随之增加，气流作用在固定舵面上的力随之增加，因此固定舵面产生的反扭矩也随之增加；转动舵面和固定舵面组成了一个类似“机翼”的整体结构，在转动舵面偏转时，会同时改变固定舵面的压力分布情况，进而使固定舵面产生有益于无人机控制的力矩，因此，转动舵面带来的力矩变化为自身转动角度带来的力矩与固定舵面产生的力矩之和；转动舵面以一定间隙安装于固定舵面下方，可以改善舵面在大角度状态下的分离情况，提高了转动舵面工作的角度范围，进而产生更大的控制力矩，有益于无人机的姿态控制，针对性增强了无人机姿态调整的操控性和灵敏度，有效适应了实现高难度、复杂的无人机动作的需要。

附图说明

图1为本发明的正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

其具体实施方式为：

一种涵道式垂直起降无人机的姿态控制机构，包括固定舵面1、转动舵面2、伺服舵机3、舵面连杆4、螺旋桨5、动力驱动机构，固定舵面1与竖直轴成一定角度安装在无人机机身结构上，转动舵面2安装在固定舵面1的正下方，安装位置与固定舵面1保持固定间隙，伺服舵机3通过控制各舵面连杆4与各转动舵面2相连，根据无人机控制系统的指令驱动转动舵面2，发挥调节无人机姿态的作用。

固定舵面1一共4片，成“十”字形中心对称分布，与发动机螺旋桨5旋转平面成一定角度，用以抵消螺旋桨5旋转时带来的反扭矩。该固定舵面1产生的反扭矩随着螺旋桨5产生扭矩的增大而增大，可以很好的抵消不同转速下的螺旋桨5扭矩，其原理在于：螺旋桨5转速增加，螺旋桨5下方的气流速度随之增加，气流作用在固定舵面1上的力随之增加，因此固定舵面1产生的反扭矩也随之增加。

转动舵面2安装在固定舵面1正下方，且与固定舵面1保持一定的间隙，可以在较大角度范围内产生所需的控制力矩，从空气动力学角度解决了传统控制舵面控制力度欠佳的问题。其原理在于：转动舵面2和固定舵面1组成了一个类似“机翼”的整体结构，在转动舵面2偏转时，会同时改变固定舵面1的压力分布情况，进而使固定舵面1产生有益于无人机控制的力矩，因此转动舵面2带来的力矩变化为自身转动角度带来的力矩与固定舵面1产生的力矩之和；转动舵面2以一定间隙安装于固定舵面1下方，可以改善舵面在大角度状态下的分离情况，提高了转动舵面2工作的角度范围，进而产生更大的控制力矩，有益于无人机的姿态控制。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。