[发明专利]一种伞翼式仿蒲公英集群飞行器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种伞翼式仿蒲公英集群飞行器及其控制方法。飞行器单体主要由共轴双旋翼、主轴、可收放式伞翼以及设备/载荷舱组成。共轴双旋翼的上、下桨叶分别有2片，上、下旋翼的旋转方向相反，以平衡反扭矩。旋翼在爬升和机动时产生所需的升力与操纵力。伞翼主要由伞膜与伞骨组成，伞骨为可折叠式的，伞翼在爬升和机动时处于收放状态，在下降或悬停时处于打开状态，增加下降时的阻力，延长浮空时长。设备/载荷舱为纺锤体外形。主轴连接共轴双旋翼系统、伞翼系统和设备/载荷舱。本飞行器可通过携带不同任务载荷实现单体作战/业，而且，单体飞行器彼此可通过伞翼在空中进行团簇，实现多架飞行器集群作战/业，大大提高效能。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，特指一种伞翼式仿蒲公英集群飞行器及其控制方法。

背景技术

随着无人机技术的飞速发展，无人机在军民用领域的应用越来越广泛，无人机蜂群作战将改变未来战争形态，数十架甚至成百上千架小型无人机以编队飞行模式集群将成为未来战争的重要趋势之一。蜂群无人机的优势主要在于数量制胜，规模足够大的无人机蜂群将对敌方形成强大的威慑与压制。而蜂群无人机的重要特性是单体尺寸小，成本低，具备一定的巡航与机动性能。在民用领域，此类飞行器可用于通讯中继、导航、环境气象观测等；在军用领域，可用于侦查、监视、蜂群作战、空中布雷等。

蒲公英是一种自然界中的草本植物，具有质量轻、空中漂浮时间长、且可团簇等特点。降落伞的设计灵感就来自于蒲公英的种子。本发明的飞行器的设计源于蒲公英种子的轻质、长航时，且效仿其在风中漂浮与团簇的特性，方案结合降落伞技术与共轴双旋翼技术，提出了新型伞翼式仿蒲公英集群飞行器的构想。

本发明的飞行器具有尺寸小、成本低、效能高、航时长并具备一定的机动性能等优点，可实现大规模数量的无人机空中联结，进一步提高作战/业效能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，结合共轴双旋翼技术、可收放式伞翼技术、蒲公英仿生技术，提出了一款超长航时、小型伞翼式仿蒲公英集群飞行器。与传统飞行器相比，该飞行器具有质量轻、航时长、可空中联结等特点，适用于未来集群作战/业，具有非常广泛的军民用价值。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种伞翼式仿蒲公英集群飞行器，它由若干个单体飞行器相互联结组成集群，所述单体飞行器包括上旋翼、下旋翼、伞骨、伞膜、主轴和设备/载荷舱，所述的上旋翼、下旋翼固定于主轴上部，且两者的旋转方向相反；所述的伞膜以伞骨为骨架，固定于下旋翼下方的主轴上，伞膜以主轴为中心线周向铺展，形成凹面朝下的伞面状；所述的伞骨为可折叠骨架，能够控制伞膜的收放；所述的设备/载荷舱固定于主轴的底部。

作为优选，所述的上旋翼、下旋翼均为刚性旋翼，上旋翼、下旋翼均由两片桨叶组成，桨叶具有负扭转，桨叶外形为梯形，桨根弦长大于桨尖弦长。

作为优选，所述的上旋翼和下旋翼的桨叶翼型选用CLARK-Y翼型。

作为优选，所述的伞骨有内伞骨和外伞骨组成；外伞骨首尾相连，呈连续的六边形，外伞骨的每个角点位置通过内伞骨与主轴铰接。

作为优选，所述的外伞骨上具有卡口，所述集群中相邻两个单体飞行器的外伞骨通过卡口相互联结。

作为优选，所述的伞膜由柔性材料制成。

作为优选，所述的设备/载荷舱内装载有机载设备和/或任务载荷。

作为优选，所述的设备/载荷舱设计为纺锤体外形。