垂直起降飞行器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种垂直起降飞行器及其控制方法。垂直起降飞行器包括承载体，涵道风扇设置于通道内；无级变速装置与涵道风扇相连接；驱动装置驱动无级变速装置带动涵道风扇转动；无级变速装置包括：输入轴与驱动装置相连接；输出轴的第一端与涵道风扇相连接，输出轴的第二端通过传动带与输入轴的第二端相连接；无级变速控制系统，无级变速控制系统与输入轴和输出轴相连接，无级变速控制系统用于控制输入轴的工作半径和输出轴的工作半径，能够实现对涵道风扇转速的直接控制，从而达到对承载体的飞行姿态的及时控制，有效地缩短了承载体的飞行姿态的响应时间。

Vertical Takeoff and Landing Vehicle and Its Control Method

The invention provides a vertical takeoff and landing vehicle and a control method thereof. The vertical takeoff and landing vehicle includes a bearing body, with the culvert fan in the channel; the continuously variable transmission device is connected with the culvert fan; the driving device drives the continuously variable transmission device to drive the culvert fan to rotate; the continuously variable transmission device includes: the input shaft is connected with the driving device; the first end of the output shaft is connected with the culvert fan; the second end of the output shaft is connected with the second end of the input shaft through the transmission belt. End-to-end connection; CVT control system, CVT control system is connected with input and output axes. CVT control system is used to control the working radius of input and output axes. It can directly control the speed of culvert fan, so as to achieve timely control of the flying attitude of the bearing body and effectively shorten the response of the flying attitude of the bearing body. It should be time.

【技术实现步骤摘要】
垂直起降飞行器及其控制方法
本专利技术涉及垂直起降飞行设备
，具体而言，涉及一种垂直起降飞行器及其控制方法。
技术介绍
现有的无人机、直升机、固定翼飞机等飞行器飞行姿态控制策略中，普遍采用的有：电压控速、变桨距、改变油机节气门大小以及改变尾气气流方向(包括增加尾气导流叶片、增加倾转机构)等多种控制方式。现有的飞行汽车的控制策略，取决于所采用的升力装置类型。升力装置是大旋翼的，一般采用变桨矩方式，但是大旋翼飞机自身存在一些不可避免的缺陷，比如飞行时旋翼直径较大、在狭小空间容易碰到障碍物，在实际的汽车行驶车道中并不占优势。而升力装置是涵道风扇的，多采用倾转式、电压控速的方式进行控制。但是倾转式飞行汽车需要复杂的机械结构，电压控速方式只局限于直接动力源是电机的形式，并且机身整体较重(无论是油机加电方式还是油机发电方式)。目前在使用油机为动力源的飞行器姿态控制策略中，主要是通过摇杆及升降踏板，向控制器发送相应的信号，控制器根据相应的姿态控制策略，向四个发动机输出不同的信号，来改变各个油机节气门开度大小，改变发动机转速，从而改变各个涵道风扇或旋翼的转速，来达到飞行姿态控制的目的。其控制方式存在一定的弊端，并且控制系统的实现存在较大困难，比如：响应时间慢，从发动机燃油化学能转化为涵道风扇产生升力做功的过程相对于电压控速方式的时间要长，油机振动大等缺陷，由于空燃比受大气温度与湿度的影响，并且空燃比与输出功率之间呈非线性关系等，这些增加了对飞行汽车姿态的控制难度。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种垂直起降飞行器及其控制方法，以解决现有技术中飞行汽车姿态控制响应时间慢的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种垂直起降飞行器，包括：承载体，具有沿竖直方向延伸的通道；涵道风扇，设置于通道内；无级变速装置，无级变速装置与涵道风扇相连接；驱动装置，与无级变速装置连接；其中，无级变速装置包括输入轴、输出轴、传动带其中，输入轴的第一端与驱动装置相连接，输出轴的第一端与涵道风扇相连接，传动带同时套设在输入轴的第二端和输出轴的第二端上，在驱动装置驱动下，无级变速装置带动涵道风扇转动；无级变速装置还包括：主动轮，主动轮具有第一锥面结构，主动轮同轴设置在输入轴上；第一锥面链轮，第一锥面链轮具有第二锥面结构，第一锥面链轮套设于输入轴上，第二锥面结构与第一锥面结构相对设置而形成用于容纳传动带的第一沟槽，传动带同时与第二锥面结构和第一锥面结构相接触，第一锥面链轮可沿输入轴相对于主动轮移动；从动轮，从动轮具有第三锥面结构，从动轮同轴设置在输出轴上；第二锥面链轮，第二锥面链轮具有第四锥面结构，第二锥面链轮套设于输出轴上，第四锥面结构与第三锥面结构相对设置而形成用于容纳传动带的第二沟槽，传动带同时与第二锥面结构和第一锥面结构相接触，第二锥面链轮可沿输出轴相对于从动轮移动；无级变速控制系统，无级变速控制系统用于控制第一锥面链轮与主动轮之间、第二锥面链轮与从动轮之间的宽度，以通过改变输入轴和输出轴的工作半径来调整承载体的飞行姿态。进一步地，无级变速控制系统包括：第一压力缸，与第一锥面链轮相连接，第一压力缸用于驱动第一锥面链轮沿输入轴的轴向方向移动；第一压力传感器，与第一压力缸相连接，第一压力传感器用于检测第一压力缸的压力，以使第一压力缸控制第一锥面链轮的工作位置。进一步地，无级变速控制系统包括：第二压力缸，与第二锥面链轮相连接，第二压力缸用于驱动第二锥面链轮沿输出轴的轴向方向移动；第二压力传感器，与第二压力缸相连接，第二压力传感器用于检测第二压力缸的压力，以使第二压力缸控制第二锥面链轮的工作位置。进一步地，无级变速控制系统还包括：速比控制阀，速比控制阀与第一压力缸或第二压力缸连接，速比控制阀用于调节第一压力缸或第二压力缸的压力，以改变输入轴或输出轴的工作半径进一步地，无级变速控制系统还包括：压力控制阀，压力控制阀分别与所述第一压力缸和油泵连接，或者压力控制阀分别与第二压力缸和油泵连接，压力控制阀通过调节油泵的主压力，来控制第一压力缸或第二压力缸以使输入轴或输出轴的工作半径改变进一步地，传动带包括金属环及穿设在金属环上的多个摩擦片，在摩擦片与金属环之间设有多个金属片，多个摩擦片和多个金属片均沿金属环的周向依次排列。进一步地，摩擦片的相对两侧分别设有第一倾斜面，第一倾斜面与主动轮的第一锥面结构及第二锥面链轮的第四锥面结构接触、第二倾斜面与第一锥面链轮的第二锥面结构及从动轮的第三锥面结构接触，以使传动带张紧传动。进一步地，无级变速控制系统还包括控制器，输入轴上设置有第一转速传感器，输出轴上设置有第二转速传感器，第一转速传感器和第二转速传感器分别与控制器电连接，第一转速传感器和第二转速传感器用于检测输入轴和输出轴的转速，控制器控制油泵给第一压力缸和第二压力缸提供油压。进一步地，垂直起降飞行器还包括控制器，控制器与无级变速装置连接，控制器用于接收主动轮和从动轮的转速信号、第一压力缸和第二压力缸的压力信号，速比控制阀和压力控制阀的控制信号，控制器根据转速信号、压力信号、控制信号以及垂直起降飞行器的操纵摇杆发出的俯仰、横滚或偏航的信号控制输入轴和输出轴的工作半径。进一步地，无级变速装置、通道和涵道风扇设置的数量分别为多个，多个涵道风扇分别对应设置在多个通道内，多个无级变速装置分别与多个涵道风扇对应连接。根据本专利技术的另一方面，提供了一种垂直起降飞行器的控制方法，控制方法用于控制上述的垂直起降飞行器，其特征在于，控制方法包括以下步骤：通过控制器控制第一锥面链轮与主动轮之间、第二锥面链轮与从动轮之间的宽度，以改变输入轴和输出轴的工作半径，以调整承载体的飞行姿态。进一步地，控制方法包括减速状态控制方法和增速状态控制方法，减速状态控制方法包括：控制无级变速控制系统的第一压力缸驱动第一锥面链轮沿第一方向运动，使第一锥面链轮与主动轮之间的宽度变宽，使输入轴的工作半径减小，控制无级变速控制系统的第二压力缸驱动第二锥面链轮沿第一方向运动，使第二锥面链轮与从动轮之间的宽度变窄，使输出轴的工作半径增加；增速状态控制方法包括：控制无级变速控制系统的第一压力缸驱动第一锥面链轮沿与第一方向相反的第二方向运动，使第一锥面链轮与主动轮之间的宽度变窄，使输入轴的工作半径增加，控制控制无级变速控制系统的第二压力缸驱动第二锥面链轮沿第二方向运动，使第二锥面链轮与从动轮之间的宽度变宽，使输出轴的工作半径减小。进一步地，承载体具有多个无级变速装置，控制方法包括姿态调整控制方法，姿态调整控制方法包括以下步骤：控制器根据承载体的速比控制阀和压力控制阀的控制信号控制各无级变速装置的输入轴和/或输出轴的工作半径达到预设工作半径，以使承载体达到预设飞行姿态。进一步地，控制器根据电子节气门的开度信号，控制各无级变速装置的输入轴和/或输出轴的工作半径达到预设工作半径，同时，承载体的传动控制器根据开度信号控制各驱动装置的节气门开度，以使承载体达到预设飞行姿态。应用本专利技术的技术方案，通过无级变速控制系统直接控制无级变速装置的输入轴和输出轴的工作半径，能够实现对涵道风扇的转速的直接控制，从而达到对承载体的飞行姿态的及时控制，有效地缩短了承载体的飞行姿态控制的响应时间。附图说明构成本申请的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：承载体(10)，具有沿竖直方向延伸的通道(11)；涵道风扇(20)，设置于所述通道(11)内；无级变速装置(30)，所述无级变速装置(30)与所述涵道风扇(20)相连接；驱动装置(40)，与所述无级变速装置(30)连接；其中，所述无级变速装置(30)包括输入轴(31)、输出轴(32)、传动带(50)其中，所述输入轴(31)的第一端与所述驱动装置(40)相连接，所述输出轴(32)的第一端与所述涵道风扇(20)相连接，所述传动带(50)同时套设在所述输入轴(31)的第二端和所述输出轴(32)的第二端上，在所述驱动装置(40)驱动下，所述无级变速装置(30)带动所述涵道风扇(20)转动；所述无级变速装置(30)还包括：主动轮(33)，所述主动轮(33)具有第一锥面结构，所述主动轮(33)同轴设置在所述输入轴(31)上；第一锥面链轮(34)，所述第一锥面链轮(34)具有第二锥面结构，所述第一锥面链轮(34)套设于所述输入轴(31)上，所述第二锥面结构与所述第一锥面结构相对设置而形成用于容纳所述传动带(50)的第一沟槽，所述传动带(50)同时与所述第二锥面结构和所述第一锥面结构相接触，所述第一锥面链轮(34)可沿所述输入轴(31)相对于所述主动轮(33)移动；从动轮(36)，所述从动轮(36)具有第三锥面结构，所述从动轮(36)同轴设置在所述输出轴(32)上；第二锥面链轮(37)，所述第二锥面链轮(37)具有第四锥面结构，所述第二锥面链轮(37)套设于所述输出轴(32)上，所述第四锥面结构与所述第三锥面结构相对设置而形成用于容纳所述传动带(50)的第二沟槽，所述传动带(50)同时与所述第二锥面结构和所述第一锥面结构相接触，所述第二锥面链轮(37)可沿所述输出轴(32)相对于所述从动轮(36)移动；无级变速控制系统，所述无级变速控制系统用于控制所述第一锥面链轮(34)与所述主动轮(33)之间、所述第二锥面链轮(37)与所述从动轮(36)之间的宽度，以通过改变所述输入轴(31)和所述输出轴(32)的工作半径来调整所述承载体(10)的飞行姿态。...

【技术特征摘要】
1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：承载体(10)，具有沿竖直方向延伸的通道(11)；涵道风扇(20)，设置于所述通道(11)内；无级变速装置(30)，所述无级变速装置(30)与所述涵道风扇(20)相连接；驱动装置(40)，与所述无级变速装置(30)连接；其中，所述无级变速装置(30)包括输入轴(31)、输出轴(32)、传动带(50)其中，所述输入轴(31)的第一端与所述驱动装置(40)相连接，所述输出轴(32)的第一端与所述涵道风扇(20)相连接，所述传动带(50)同时套设在所述输入轴(31)的第二端和所述输出轴(32)的第二端上，在所述驱动装置(40)驱动下，所述无级变速装置(30)带动所述涵道风扇(20)转动；所述无级变速装置(30)还包括：主动轮(33)，所述主动轮(33)具有第一锥面结构，所述主动轮(33)同轴设置在所述输入轴(31)上；第一锥面链轮(34)，所述第一锥面链轮(34)具有第二锥面结构，所述第一锥面链轮(34)套设于所述输入轴(31)上，所述第二锥面结构与所述第一锥面结构相对设置而形成用于容纳所述传动带(50)的第一沟槽，所述传动带(50)同时与所述第二锥面结构和所述第一锥面结构相接触，所述第一锥面链轮(34)可沿所述输入轴(31)相对于所述主动轮(33)移动；从动轮(36)，所述从动轮(36)具有第三锥面结构，所述从动轮(36)同轴设置在所述输出轴(32)上；第二锥面链轮(37)，所述第二锥面链轮(37)具有第四锥面结构，所述第二锥面链轮(37)套设于所述输出轴(32)上，所述第四锥面结构与所述第三锥面结构相对设置而形成用于容纳所述传动带(50)的第二沟槽，所述传动带(50)同时与所述第二锥面结构和所述第一锥面结构相接触，所述第二锥面链轮(37)可沿所述输出轴(32)相对于所述从动轮(36)移动；无级变速控制系统，所述无级变速控制系统用于控制所述第一锥面链轮(34)与所述主动轮(33)之间、所述第二锥面链轮(37)与所述从动轮(36)之间的宽度，以通过改变所述输入轴(31)和所述输出轴(32)的工作半径来调整所述承载体(10)的飞行姿态。2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述无级变速控制系统包括：第一压力缸(35)，与所述第一锥面链轮(34)相连接，所述第一压力缸(35)用于驱动所述第一锥面链轮(34)沿所述输入轴(31)的轴向方向移动；第一压力传感器，与所述第一压力缸(35)相连接，所述第一压力传感器用于检测所述第一压力缸(35)的压力，以使所述第一压力缸(35)控制所述第一锥面链轮(34)的工作位置。3.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述无级变速控制系统包括：第二压力缸(38)，与所述第二锥面链轮(37)相连接，所述第二压力缸(38)用于驱动所述第二锥面链轮(37)沿所述输出轴(32)的轴向方向移动；第二压力传感器，与所述第二压力缸(38)相连接，所述第二压力传感器用于检测所述第二压力缸(38)的压力，以使所述第二压力缸(38)控制所述第二锥面链轮(37)的工作位置。4.根据权利要求3所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述无级变速控制系统还包括：速比控制阀(73)，所述速比控制阀(73)与所述第一压力缸(35)或第二压力缸(38)连接，所述速比控制阀(73)用于调节第一压力缸(35)或第二压力缸(38)的压力，以改变所述输入轴(31)或输出轴(32)的工作半径。5.根据权利要求3所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述无级变速控制系统还包括：压力控制阀(74)，所述压力控制阀(74)分别与所述第一压力缸(35)和油泵(76)连接，或者所述压力控制阀(74)分别与所述第二压力缸(38)和油泵(76)连接，或者所述压力控制阀(74)通过调节所述油泵(76)的主压力，来控制所述第一压力缸(35)或第二压力缸(38)以使所述输入轴(31)或输出轴(32)的工作半径改变。6.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述传动带(50)包括金属环(53)及穿设在所述金属环(53)上的多个摩擦片(52)，在所述摩擦片(52)与金属环之间设有多个金属片(51)，所述多个摩擦片(52)和所述多个金属片(51)均沿所述金属环(53)的周向依次排列。7.根据权利要求6所述的垂直起降飞行器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启合众科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44