[发明专利]一种折叠机翼双旋翼飞行器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种折叠机翼双旋翼飞行器及其控制方法，涉及飞行器领域，该飞行器包括机身、分别位于机身两侧的机翼，两个机翼铰接在机身上并可绕机身纵向轴线旋转，两个机翼远离机身的端部均设置有旋翼系统，旋翼系统利用内置的自动倾斜器产生的周期变距改变旋翼气动力和气动力矩，实现对飞行器的俯仰、偏航和滚转运动的控制。该飞行器在直升机模式和飞机模式工作时共用一套操纵系统。相比于现有的垂直起降飞行器使用两套操纵系统，本发明的设计更加简便可靠，飞行器无论在垂直起降还是平飞过程中都无多余操纵机构，提高了飞行器结构部件的利用率，减小了多余的结构重量。本发明适用于航拍，也可用于单兵侦查。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，具体涉及一种折叠机翼双旋翼飞行器及其控制方法。

背景技术

传统固定翼飞行器虽然机翼气动效率较高，但是无论是手抛还是弹射均对场地有一定的要求，而且手抛发射需要操作人员暴露于空旷场地，不利于操作人员的安全隐蔽。四旋翼及多旋翼飞行器虽然易于起降和操控，但是由于机体飞行阻力过大的原因导致其飞行速度、续航时间和飞行半径非常有限，难以完成较大范围的侦查任务。现有的垂直起降飞行器利用固定翼飞行器的长航时特点和四旋翼稳定性较好的特点，简单地将固定翼飞行器和四旋翼飞行器功能叠加以达到垂直起降目的，然而这种设计在不同飞行模式下其工作效率都没有达到最佳，难以充分发挥飞行器的续航潜力。一般情况下旋翼直径越大则悬停效率越高，相同起飞重量的飞行器使用双旋翼的悬停效率高于四旋翼或多旋翼。

综上，现有的垂直起降飞行器具有结构复杂、气动效率低的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足和缺陷，本发明提出一种折叠机翼双旋翼飞行器，通过带自动倾斜器的双旋翼系统实现飞行器在直升机模式和飞机模式下的稳定操纵，在飞机模式下飞行不需要常规气动舵面，仍然使用直升机模式下的操纵系统进行飞行操纵。

本发明的另一目的在于提供一种上述折叠机翼双旋翼飞行器的控制方法。

技术方案：为达到上述目的，本发明提出的一种折叠机翼双旋翼飞行器，包括机身、分别位于机身两侧的机翼，两个机翼铰接在机身上并可绕机身纵向轴线旋转，两个机翼远离机身的端部均设置有用以提供动力的旋翼系统。旋翼系统利用内置的自动倾斜器的运动产生的周期变距来改变旋翼气动力和气动力矩，实现对飞行器的俯仰、偏航和滚转运动的控制。

所述两个机翼为可变上反角机翼，在飞行器平飞时，机翼绕机身纵向轴线转动改变机翼上反角，降低飞行器重心，提高飞行器的稳定性。在飞行器降落后机翼可绕机身对折，使得飞行器展向尺寸减小一半，方便收纳携带。

所述旋翼系统包括桨毂、安装在桨毂上的桨叶、与桨毂连接的短舱，短舱内设置有变距拉杆、自动倾斜器、舵机和舵机拉杆，变距拉杆与桨叶的叶片对应连接，自动倾斜器连接变距拉杆，舵机通过舵机拉杆连接自动倾斜器，舵机驱动舵机拉杆上下运动以带动自动倾斜器上下运动和倾斜运动，从而带动桨叶改变桨距。自动倾斜器沿旋翼轴上下运动改变旋翼总距，自动倾斜器绕球铰倾斜使得旋翼产生周期变距。短舱内还设置有电机，电机与旋翼轴联接，用于向桨毂提供动力。两个旋翼系统中的桨叶的旋转方向相反，对在旋转时产生的反扭矩进行平衡。

为增加航向稳定性，在机身尾部设有腹鳍，短舱尾部设置有可折叠的起落架结构，当垂直起降时，两个起落架和腹鳍端部形成三点式支撑。

上述折叠机翼双旋翼飞行器的升降运动由旋翼系统控制，旋翼旋转产生的拉力大于飞行器总重时飞行器上升，小于飞行器总重时飞行器下降。飞行器旋翼拉力的改变有两种方式：一是在旋翼转速一定的情况下，通过控制舵机作动方向使自动倾斜器沿旋翼轴上下运动，带动桨叶桨距增大或减小，从而改变旋翼拉力；二是通过控制电机转速变化，带动旋翼改变转速，从而改变旋翼拉力。