[发明专利]姿态可控模块单元、飞行器及姿态控制方法

权利要求书

1.姿态可控模块单元，其特征在于：包含喷气推力装置(1)、方向调控装置(2)、弯管(3)和机架(4)；喷气推力装置(1)安装在机架(4)上，弯管(3)与喷气推力装置(1)的喷气口相连，气流可沿弯管喷出，弯管(3)可由设置在机架(4)上的方向调控装置(2)驱动，弯管(3)可绕与喷气口对接的端面轴线旋转。

2.根据权利要求1所述姿态可控模块单元，其特征在于：所述方向调控装置(2)为连杆机构；所述连杆机构包含舵机(2-1)、第一连杆(2-2)和第二连杆(2-3)；舵机(2-1)安装在机架(4)上，第一连杆(2-2)的一端与舵机(2-1)的输出轴固接，第一连杆(2-2)的另一端与第二连杆(2-3)的一端铰接，第二连杆(2-3)的另一端与弯管(3)的外侧面铰接。

3.根据权利要求1所述姿态可控模块单元，其特征在于：所述弯管(3)通过轴承固定组件(5)可转动地支撑在机架(4)上。

4.根据权利要求2所述姿态可控模块单元，其特征在于：所述轴承固定组件(5)包含轴承(5-1)、轴承固定座(5-2)、外圈固定环(5-3)和内圈固定环(5-4)；

轴承固定座(5-2)安装在机架(4)上，轴承(5-1)安装在轴承固定座(5-2)内，轴承(5-1)由外圈固定环(5-3)和内圈固定环(5-4)定位，外圈固定环(5-3)固定在轴承固定座(5-2)上，外管(3)的端面卡在轴承内圈的一侧面上，外管(3)与布置在轴承内圈另一侧面的内圈固定环(5-4)相连，第二连杆(2-3)的另一端与内圈固定环(5-4)铰接。

5.根据权利要求1所述姿态可控模块单元，其特征在于：所述喷气推力装置(1)为涡喷发动机或者涵道风扇。

6.根据权利要求1所述姿态可控模块单元，其特征在于：所述弯管(3)的旋转角度范围为120°。

7.利用权利要求1-6任一项所述姿态可控模块单元制成的飞行器，其特征在于：包含机体(A)和四个姿态可控模块单元；四个姿态可控模块单元阵列布置在机体(A)上，每个姿态可控模块单元的机架(4)固定在机体(A)上。

8.根据权利要求7所述飞行器，其特征在于：所述飞行器采用涵道风扇或者涡喷发动机提供动力。

9.根据权利要求7所述飞行器，其特征在于：所述飞行器为垂直起降机或者垂直起降固定翼。

10.如权利要求7所述飞行器的姿态控制方法，其特征在于：所述方法包含：

俯仰运动控制：控制方向调控装置(2)使得第一弯管(31)和第二弯管(32)同时向前或向后偏转，控制方向调控装置(2)使得第三弯管(33)和第四弯管(34)出口向下，此时第三弯管(33)和第四弯管(34)沿Z轴上的力为(F3)和(F4)，第一弯管(31)和第二弯管(32)沿Z轴上的力为F21，F1＝F2＝F3＝F4＞F21，合力产生一个低头力矩，飞行器低头；同理当控制方向调控装置(2)使得第三弯管(33)和第四弯管(34)同时向前或后偏转，合力会产生抬头力矩，飞行器抬头，实现俯仰运动；

横滚运动控制：控制方向调控装置(2)使得第一弯管(31)和第四弯管(34)分别向两侧偏转，此时第一弯管(31)和第四弯管(34)沿Z轴上的力为F11和F41，控制方向调控装置(2)使得第二弯管(32)和第三弯管(33)的出口向下，此时第二弯管(32)和第三弯管(33)沿Z轴上的力为F2和F3，F2＝F3＞F11＞F41，合力产生一个左滚翻力矩，飞行器向左滚转；同理当控制方向调控装置(2)使得第二弯管(32)和第三弯管(33)分别向两侧偏转时，控制方向调控装置(2)使得第一弯管(31)和第四弯管(34)的出口向下，合力会产生右滚翻力矩，飞行器向右滚转，实现横滚运动；

偏航运动控制：控制方向调控装置(2)使得第一弯管(31)和第四弯管(34)同时向后偏转，控制方向调控装置(2)使得第二弯管(32)和第三弯管(33)同时向前偏转，合力产生一个左偏航力矩，飞行器向左偏航；同理当控制方向调控装置(2)使得第一弯管(31)和第四个弯管(34)同时向前偏转，控制方向调控装置(2)使得第二弯管(32)和第三弯管(33)同时向后偏转，合力会产生右偏航力矩，飞行器向右偏航，实现偏航运动。