[发明专利]一种大展弦比常规布局无人机突风载荷减缓方法

说明书

本申请属于无人机技术领域，尤其涉及一种大展弦比常规布局无人机突风载荷减缓方法，包括如下步骤：判断遇风后，启动突风减缓模式，将位于机翼后缘的副翼置于松浮模式，利用副翼在突风影响下随风漂浮的作用快速减小高频短周期的风对机翼产生的突风载荷增量；之后再偏转升降舵，产生与突风相反的力矩，控制飞机姿态和轨迹。本申请提出一种大展弦比常规布局无人机突风载荷减缓设计方法，不需要对主翼面（机翼）结构进行重新设计，结构简单、重量轻、成本低，仅利用机翼后缘的副翼在突风作用下自由飘浮偏转带来局部载荷的下降，可以在短时间内有效减缓机翼突风过载增加。

技术领域

本申请属于无人机技术领域，尤其涉及一种大展弦比常规布局无人机突风载荷减缓方法。

背景技术

当飞机在飞行过程中受到阵风干扰，特别是垂直突风及湍流的影响时，一般的情况下是靠偏转升降舵、以产生一个俯仰力矩使飞机转动，由俯仰姿态的改变来控制纵向的运动。其结果是：一方面会产生一定的延迟时间；另一方面则不能有效地抑制阵风产生的过载对飞机的影响，致使飞机长时间地颠簸，影响飞机的疲劳寿命。

为避免该问题，出现了直接升力控制概念，即采用闭环控制系统，将机身加速度偏差作为激励信号，驱动附加控制面偏转来完成直接升力控制，进行阵风载荷减缓。而其实质是以直接升力主动操纵来抑制阵风产生的过载，减缓气动载荷对飞机的影响。例如，当飞行中遇到上升气流的干扰时，飞行控制系统主动操纵附加控制面（如两侧副翼）同时向上偏转以减小正升力；而遇到下降气流的干扰时，两侧副翼同时向下偏转来减小负升力，可迅速而有效地抑制阵风产生的过载对飞机的影响。但该方法对控制系统的响应要求较高，由于风的变化没有规律、尺度和强度组合复杂，要满足实时的控制面操纵减缓突风载荷，对飞控计算机提出了较高的解算要求，且实时操纵控制面的频率与姿态响应、机体结构频率一旦耦合，反而可能进一步加大突风载荷，其设计难度和风险均较高。

大展弦比无人机一般在机翼上布置多组舵面，为遇风时载荷减缓方式提供了多种可能。

现有相关改进的专利如专利申请号为201310643782.6，名称为《一种适用于大展弦比飞机的全动式翼尖阵风减缓装置》的发明专利，其公开了一种适用于大展弦比飞机的全动式翼尖阵风减缓装置，属于大展弦比飞机机翼结构设计领域。所述的装置由主机翼、全动式翼尖、扭转弹性连接轴、锁死机构、阵风检测传感器和调节装置组成。全动式翼尖占机翼展长的10%～20%，通过扭转弹性连接轴和锁死机构与主机翼连接。翼尖上有阵风检测传感器用于检测垂直阵风，由丝杠、丝杠螺母、电机和滑轨组成的调节装置可以对扭转弹性连接轴的位置进行调节，使得本发明的全动式翼尖阵风减缓装置在不同的阵风强度下都有最佳的阵风减缓效果。上述专利需要对机翼结构重新设计，结果复杂并且实际使用效果并不能达到理想状态。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提出一种采用被动直接力与主动力矩控制相结合的方法达到突风载荷减缓的目的的大展弦比常规布局无人机突风载荷减缓方法。

为实现上述目的，本申请的技术方案如下：

一种大展弦比常规布局无人机突风载荷减缓方法，包括如下步骤：

判断遇风后，启动突风减缓模式，将位于机翼后缘的副翼置于松浮模式，利用副翼在突风影响下随风漂浮的作用快速减小高频短周期的风对机翼产生的突风载荷增量；之后再偏转升降舵，产生与突风相反的力矩，控制飞机姿态和轨迹。

进一步地，具体步骤如下：

步骤1）. 突风减缓需求判断

连续多拍判断垂向加速度ay是否有超过安全阈 值ay_安全的情况，如有则判断为需要采取减缓措施，启动突风减缓模式；否则不启动突风减缓模式，正常飞行；

步骤2）.机翼舵面松浮