一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器，包括机身和安装在其上的动力系统、导流系统、运动控制系统、姿态传感器、飞控系统以及计算机；动力系统相对于机身的朝向保持不变并且产生垂直向下的射流，由计算机通过飞控系统控制动力系统的射流输出功率，保持机身的平衡；导流系统安装于动力系统的射流方向上并且相对于机身的朝向可调，由计算机或人工通过运动控制系统控制导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，控制飞行器的移动和转向。本发明专利技术由动力系统的射流输出配合导流系统的倾转共同实现飞行器的飞行姿态变化，飞行过程中动力系统的方向保持不变，机身可始终保持水平，结构简单、控制灵活，适合实际应用。

A multi engine vehicle based on the control of the direction of jet motion

The invention discloses a multi engine aircraft motion control based on jet direction, including the fuselage and arranged on the power system, guiding system, motion control system, attitude sensor, flight control system and computer system; power relative to the fuselage remained unchanged and toward the vertical jet, jet flight control computer with output power the control system of power system, to maintain body balance; the jet direction of the diversion system installed in the power system and the adjustable direction relative to the body, by computer or manual guide through the jet movement toward a control system to control the diversion system of the power system of mobile, aircraft control and steering. The invention is composed of a jet power output system with tilting together to achieve the change of flight attitude of aircraft diversion system, power system during the flight direction remains unchanged, it can always maintain the body level, simple structure, flexible control, suitable for practical application.

【技术实现步骤摘要】
一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器
本专利技术涉及飞行器，具体涉及一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器。
技术介绍
传统飞行器的转向方式，是通过改变动力系统的输出功率，使得各动力系统之间形成升力或扭矩来实现。期间需要由飞控系统进行精确计算，效率不高，不易实时应付复杂多变的飞行环境。更严重的问题是会使飞行器机身倾斜，不利于在飞行器上搭载录像设备以及载人操控。目前有一些较先进的飞行器设计方案，通过改变各动力系统的轴向来使飞行器悬停、平移、左转、右转，可以令飞行器的机身在飞行过程中始终保持水平，克服传统飞行器的在转向时机身倾斜的缺陷。但是要改变动力系统的轴向实际上是很困难的，对于功率的要求很高，将消耗大量的能量，并且需要对动力系统的结构重新进行设计，以使其满足可以转向的要求，实现难度较大，无法满足消费级飞行器大规模生产与推广应用的需求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开了一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器。本专利技术的技术方案如下：一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器，包括机身和安装在机身上的动力系统、导流系统、运动控制系统、姿态传感器、飞控系统以及计算机；所述动力系统相对于机身的朝向保持不变并且产生垂直向下的射流，由计算机通过所述飞控系统控制所述动力系统的射流输出功率，保持机身的平衡；所述导流系统安装于动力系统的射流方向上并且相对于机身的朝向可调，由计算机或人工通过所述运动控制系统控制所述导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，控制飞行器的移动和转向；对于飞行器移动和转向的控制方式为：由所述计算机或人工对运动控制系统进行控制，由所述运动控制系统使导流系统倾转，通过所述导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，所述射流被分解为垂直方向上的分解力和水平方向上的分解力；所述水平方向上的分解力实现对飞行器的前进、后进、悬停、左平移、右平移、左旋转、右旋转调整；对于飞行器平衡的控制方式为：由所述姿态传感器在飞行过程中持续探测飞行器的飞行姿态，将飞行姿态数据发送给计算机；由所述计算机对飞行姿态数据计算后输出控制信号至飞控系统，由所述飞控系统根据控制信号控制各动力系统的射流输出功率，使各动力系统产生的射流在被导流系统导向后的垂直方向上的分解力相等或处于允许的偏差范围内；并通过所述姿态传感器将经过调整后的飞行姿态反馈给计算机，由计算机不断重复上述计算及控制过程，保持机身始终为平衡状态。进一步的，所述动力系统和导流系统均具有多个，两者数量相等，一个动力系统和一个导流系统对应为一组，每组中的动力系统和导流系统可连接安装，也可分离安装。进一步的，所述动力系统包括但不限于电动机、内燃机或喷气机。进一步的，所述导流系统包括但不限于导流板或矢量喷口。进一步的，所述运动控制系统的传动方式包括但不限于机械结构传动或电动传动。进一步的，所述运动控制系统与导流系统的一种结构组成为：所述运动控制系统包括连接在机身上向外伸出的机臂末端的万向球头关节轴承，所述万向球头关节轴承通过转轴与导流系统连接；至少两个固定座安装在所述万向球头关节轴承与机臂之间，至少两根推杆分别通过活动铰链连接在所述固定座与转轴的侧壁之间；所述每根推杆包括多段分推杆，各段分推杆之间相互套接并可相对伸缩；所述导流系统为导流板，包括四块呈十字布置的分导流板，所述四块分导流板可以一体成型后安装在所述运动控制系统的转轴上，也可以分别成90度安装在所述运动控制系统的转轴上。进一步的，所述运动控制系统与导流系统的另一种结构组成为：所述运动控制系统包括两根呈十字布置的转轴，所述两根转轴的端部分别通过轴承安装在所述导流系统的筒体中；所述导流系统包括一个连接在机身上向外伸出的机臂末端的筒体，所述筒体内安装有上下两个支架，动力系统安装在所述两个支架之间；四块叶片分别安装在所述呈十字布置的转轴的四条支路上。进一步的，所述导流系统在初始状态垂直于机身平面；当需要使飞行器悬停时，使各导流系统都处于垂直状态；当需要使飞行器前、后、左、右平移时，使各导流系统都以倾斜角度相同的朝向平移方向倾斜；当需要使飞行器左转向、右转向时，使各导流系统朝向不同的方向倾斜，各导流系统整体对射流形成顺时针、逆时针旋转的导向。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术通过采用上述的技术方案，当飞行器需要悬停、前进、后退、刹车、左平移、右平移、左转、右转动作时，飞行器驾驶员只需分别控制各运动控制系统，或者由计算机自动控制各运动控制系统，由各运动控制系统带动各导流系统倾转，通过各导流系统的朝向对各动力系统形成的射流分布进行导向来实现。而在此过程中，各动力系统仅由飞控系统控制其输出功率的大小，使各动力系统对机身的向上的推进力基本相等，以保持机身始终为水平状态，而各动力系统的朝向相对于机身始终是保持不变的。综上来说，即由动力系统的射流输出，配合导流板的倾转变向，来共同实现飞行器的飞行姿态变化，并同时保证飞行器机身的平衡。本专利技术的结构简单、控制灵活，易于制造与维护，非常适用于在旋翼飞行器、无人机、载人飞行器中大规模的安装使用。本专利技术的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术实施例1在前进、后退时的状态图。图2是本专利技术实施例1在左平移、右平移时的状态图。图3是本专利技术实施例1在右旋转时的状态图。图4是本专利技术实施例1在左旋转时的状态图。图5是本专利技术实施例1的导流系统和运动控制系统的部件图。图6是图5的局部放大图。图7是本专利技术实施例1的导流系统和运动控制系统与动力系统一体化的结构图。图8是图7的局部放大图。图9是本专利技术实施例2的结构示意图。图10是本专利技术实施例2的导流系统和运动控制系统的部件图。图11是图10去掉部分零件后的视图。图12是本专利技术的移动和转向控制原理图。图13是本专利技术的平衡控制原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。【实施例1】如图1至图4所示，本实施例中的飞行器为旋翼飞行器。当然，也可以为其他类型的飞行器，但必须是多动力系统的飞行器。本专利技术的旋翼飞行器包括机身1，机身1下部有支脚，机身1上安装有向外伸出的机臂2。机臂2的数量至少为三个，他们相对于机身1的中轴线所在的垂直平面，位置对称的安装在机身1上。在本实施例中机臂2有四个，他们互相垂直，间隔角度为90度安装。机臂2的末端安装有运动控制系统3。运动控制系统3的上方安装有动力系统4。在本实施例中，动力系统4上方安装有螺旋桨，由动力系统4带动螺旋桨转动。动力系统可以为电动机、内燃机或喷气动力系统。如图5和图6所示，在本实施例中，运动控制系统3的下方安装的导流系统为导流板5，导流板5包括四块呈十字连接的分导流板，分导流板的下端具有斜角。四块分导流板可以一体成型后再安装在运动控制系统3的转轴上，也可以分别直接安装到运动控制系统3的转轴上。如图5和图6所示，在本实施例中，运动控制系统3的组成如下：包括连接在机臂2末端的一个万向球头关节轴承6，万向球头关节轴承6通过一根转轴7与导流板5连接。两个固定座8安装在万向球头关节轴承6与机臂2之间，两根推杆9分别通过活动铰链连接在固定座8与转轴7的侧壁之间。每根推杆9包括两段分推杆，两段分推杆之间相互套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器，其特征在于：包括机身和安装在机身上的动力系统、导流系统、运动控制系统、姿态传感器、飞控系统以及计算机；所述动力系统相对于机身的朝向保持不变并且产生垂直向下的射流，由计算机通过所述飞控系统控制所述动力系统的射流输出功率，保持机身的平衡；所述导流系统安装于动力系统的射流方向上并且相对于机身的朝向可调，由计算机或人工通过所述运动控制系统控制所述导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，控制飞行器的移动和转向；对于飞行器移动和转向的控制方式为：由所述计算机或人工对运动控制系统进行控制，由所述运动控制系统使导流系统倾转，通过所述导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，所述射流被分解为垂直方向上的分解力和水平方向上的分解力；所述水平方向上的分解力实现对飞行器的前进、后进、悬停、左平移、右平移、左旋转、右旋转调整；对于飞行器平衡的控制方式为：由所述姿态传感器在飞行过程中持续探测飞行器的飞行姿态，将飞行姿态数据发送给计算机；由所述计算机对飞行姿态数据计算后输出控制信号至飞控系统，由所述飞控系统根据控制信号控制各动力系统的射流输出功率，使各动力系统产生的射流在被导流系统导向后的垂直方向上的分解力相等或处于允许的偏差范围内；并通过所述姿态传感器将经过调整后的飞行姿态反馈给计算机，由计算机不断重复上述计算及控制过程，保持机身始终为平衡状态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于控制射流方向运动的多发动机飞行器，其特征在于：包括机身和安装在机身上的动力系统、导流系统、运动控制系统、姿态传感器、飞控系统以及计算机；所述动力系统相对于机身的朝向保持不变并且产生垂直向下的射流，由计算机通过所述飞控系统控制所述动力系统的射流输出功率，保持机身的平衡；所述导流系统安装于动力系统的射流方向上并且相对于机身的朝向可调，由计算机或人工通过所述运动控制系统控制所述导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，控制飞行器的移动和转向；对于飞行器移动和转向的控制方式为：由所述计算机或人工对运动控制系统进行控制，由所述运动控制系统使导流系统倾转，通过所述导流系统的朝向对动力系统产生的射流进行导向，所述射流被分解为垂直方向上的分解力和水平方向上的分解力；所述水平方向上的分解力实现对飞行器的前进、后进、悬停、左平移、右平移、左旋转、右旋转调整；对于飞行器平衡的控制方式为：由所述姿态传感器在飞行过程中持续探测飞行器的飞行姿态，将飞行姿态数据发送给计算机；由所述计算机对飞行姿态数据计算后输出控制信号至飞控系统，由所述飞控系统根据控制信号控制各动力系统的射流输出功率，使各动力系统产生的射流在被导流系统导向后的垂直方向上的分解力相等或处于允许的偏差范围内；并通过所述姿态传感器将经过调整后的飞行姿态反馈给计算机，由计算机不断重复上述计算及控制过程，保持机身始终为平衡状态。2.根据权利要求1所述的基于控制射流方向运动的多发动机飞行器，其特征在于：所述动力系统和导流系统均具有多个，两者数量相等，一个动力系统和一个导流系统对应为一组，每组中的动力系统和导流系统可连接安装，也可分离安装。3.根据权利要求1所述的基于控制射流方向运动的多发动机飞行器，其特征在于：所述动力系统包括但不限于电动机、内燃机或喷气机。4.根据权利要求1所述的基于控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乐春，
申请(专利权)人：江苏数字鹰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32