基于流场控制的无人机控制装置及无人机制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于流场控制的无人机控制装置及无人机，该基于流场控制的无人机控制装置包括：气源、至少一个射流腔以及控制阀；气源与无人机的发动机连接，其提供增压气体；射流腔设置在机翼内部，并与气源通过引流管路连接，射流腔与机翼表面的交界处设置有射流口，其射出气体；控制阀与射流腔连接，其控制射流口射出的气体的流量。本实用新型专利技术提供的基于流场控制的无人机控制装置主要由储气和传输气设备组成，可埋于结构内部，也可作为结构承力件，与传统机械传动的空气舵相比，整套控制装置结构简洁且重量轻。

【技术实现步骤摘要】
基于流场控制的无人机控制装置及无人机
本技术涉及航空飞行器
，尤其涉及一种基于流场控制的无人机控制装置及无人机。
技术介绍
无人机系统通常由飞控分系统、结构分系统、电气分系统、数据链分系统、推进分系统、载荷分系统和发射回收分系统等组成，其中飞行控制系统是无人机系统是无人机实现飞行功能和应用任务的基础。无人机飞行控制系统一般由飞控计算机、飞行管理计算机、导航系统、姿态传感器系统、操纵系统等组成，无人机操纵系统通常采用空气舵控制其姿态和运动轨迹。空气舵是指能够相对机体独立转动或平移的机翼前后缘、尾翼(鸭翼)前后缘或尾翼(鸭翼)，以电动舵机或液压作动器作为动力源，利用机械传动装置控制其偏转(或移动)，以达到影响翼面流场，改变当地气动力和力矩，进而影响全机受力和力矩平衡，改变无人机的运动姿态和轨迹。然而，在实现本技术的过程中，本申请专利技术人发现，空气舵由于机械装置反复运动，可靠性和耐久性较差，因而大型无人机一般都会额外增加一套操纵机构作为备份，或者通过减小维修间隔提高可靠性，另外，机械传动装置一般体积和重量都较大，对飞机的内部布置和飞行性能都有影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于上述技术问题，本技术提供一种基于流场控制的无人机控制装置及无人机，以缓解现有的空气多可靠性差，且体积和重量都较大，容易对飞机的内部布置和飞行性能产生不利影响的技术问题。(二)技术方案根据本技术的一个方面，提供一种基于流场控制的无人机控制装置，包括：气源，与无人机的发动机连接，其提供增压气体；至少一个射流腔，设置在机翼内部，其与所述气源通过引流管路连接，所述射流腔与所述机翼表面的交界处设置有射流口，其射出气体；以及控制阀，与所述射流腔连接，其控制所述射流口射出的气体的流量。在本技术的一些实施例中，所述射流腔包括多个，多个所述射流腔分别与所述气源连接。在本技术的一些实施例中，所述射流腔包括：第一射流腔、第二射流腔、第三射流腔和第四射流腔，四个所述射流腔分别对应的所述射流口沿所述机翼的弦向方向依次设置。在本技术的一些实施例中，所述机翼为菱形翼型，相对厚度10％，最大厚度位于30％的弦向位置，弯度为0。在本技术的一些实施例中，四个所述射流口的位置分别为：第一射流口，与所述第一射流腔连接，弦向相对位置6％，开口方向朝向机翼上方；第二射流口，与所述第二射流腔连接，弦向相对位置32％，开口方向朝向机翼上方；第三射流口，与所述第三射流腔连接，弦向相对位置32％，开口方向朝向机翼下方；第四射流口，与所述第四射流腔连接，弦向相对位置100％，开口方向朝向机翼后方。在本技术的一些实施例中，该基于流场控制的无人机控制装置还包括：吸气口，与所述第二射流腔连接，弦向相对位置8％，开口方向朝向机翼下方；以及单向阀，设置在所述吸气口与所述第二射流腔之间。在本技术的一些实施例中，所述吸气口和所述射流口的开口形状为矩形缝状，且该矩形开口沿所述机翼的展向分布。在本技术的一些实施例中，所述气源包括：增压气源，与无人机的发动机连接；以及储气罐，与所述增压气源和所述引流管路连接。在本技术的一些实施例中，所述控制阀为电磁通断阀。根据本技术的另一个方面，还提供一种无人机，包括：机身；机翼，与所述机身连接，并采用联翼布局；以及两组本技术提供的基于流场控制的无人机控制装置，分别设置在所述机身两侧的所述机翼中的前翼上；其中，所述机翼中的前翼后掠，后翼前掠，且所述前翼短于所述后翼设置，发动机位于前后翼连接处。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本技术提供的基于流场控制的无人机控制装置及无人机具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本技术提供的基于流场控制的无人机控制装置主要由储气和传输气设备组成，可埋于结构内部，也可作为结构承力件，与传统机械传动的空气舵相比，整套控制装置结构简洁且重量轻；(2)多个射流腔分别与气源连接，从而使多个射流腔能够分别独立运行，由气源经单向阀为每个射流腔分别供气，从而实现射流终端的冗余，提高系统的可靠性；(3)本技术提供的基于流场控制的无人机控制装置的翼型采用菱形翼型，机翼接近平面切割晶体，有利于雷达隐身；(4)吸气口通过单向阀与第二射流腔相连，大攻角时高压气体通过吸气口流入射流腔，并从第二射流口流出，达到延缓上表面气流分离的效果，从而改善大攻角气动特性；(5)本技术提供的基于流场控制的无人机控制装置无机械传动结构，并结合双气源和多射流腔实现系统冗余，可靠性高。附图说明图1为本技术实施例提供的无人机的结构示意图。图2为本技术实施例提供的基于流场控制的无人机控制装置的机翼弦向剖视图。图3为本技术实施例提供的基于流场控制的无人机控制装置的流场示意图。【附图中本技术实施例主要元件符号说明】100-射流腔；110-第一射流腔；111-第一射流口；120-第二射流腔；121-第二射流口；122-吸气口；123-单向阀；130-第三射流腔；131-第三射流口；140-第四射流腔；141-第四射流口；200-引流管路；300-控制阀；400-增压气源；500-储气罐；600-前翼；700-后翼。具体实施方式本技术实施例提供的基于流场控制的无人机控制装置及无人机取消了传统机翼上的机械结构，利用发动机引气增压，将高压气体按照控制策略从机翼不同位置射出，改变机翼流场，进而操控飞机，具有结构简洁、可靠性高、重量轻且利于雷达隐身等特点。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。根据本技术的一个方面，如图1所示，提供一种基于流场控制的无人机控制装置，包括：气源，与无人机的发动机连接，其提供增压气体；至少一个射流腔100，设置在机翼内部，其与气源通过引流管路200连接，射流腔100与机翼表面的交界处设置有射流口，其射出气体；以及控制阀300，与射流腔100连接，其控制射流口射出的气体的流量，本技术实施例提供的基于流场控制的无人机控制装置主要由储气和传输气设备组成，可埋于结构内部，也可作为结构承力件，与传统机械传动的空气舵相比，整套控制装置结构简洁且重量轻。在本技术的一些实施例中，如图2所示，射流腔100包括多个，多个射流腔100分别与气源连接，从而使多个射流腔100能够分别独立运行，由气源经单向阀为每个射流腔100分别供气，从而实现射流终端的冗余，提高系统的可靠性。在本技术的一些实施例中，如图2所示，射流腔100包括：第一射流腔110、第二射流腔120、第三射流腔130和第四射流腔140，四个射流腔100分别对应的射流口沿机翼的弦向方向依次设置。在本技术的一些实施例中，如图2所示，机翼为菱形翼型，相对厚度10％，最大厚度位于30％的弦向位置，弯度为0，采用菱形翼型，机翼接近平面切割晶体，有利于雷达隐身。在本技术的一些实施例中，如图2所示，四个射流口的位置分别为：第一射流口111，与第一射流腔110连接，弦向相对位置6％，开口方向朝向机翼上方；第二射流口121，与第二射流腔120连接，弦向相对位置32％，开口方向朝向机翼上方；第三射流口131，与第三射流腔130连接，弦向相对位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于流场控制的无人机控制装置，其特征在于，包括：气源，与无人机的发动机连接，其提供增压气体；至少一个射流腔，设置在机翼内部，其与所述气源通过引流管路连接，所述射流腔与所述机翼表面的交界处设置有射流口，其射出气体；以及控制阀，与所述射流腔连接，其控制所述射流口射出的气体的流量。

【技术特征摘要】
1.一种基于流场控制的无人机控制装置，其特征在于，包括：气源，与无人机的发动机连接，其提供增压气体；至少一个射流腔，设置在机翼内部，其与所述气源通过引流管路连接，所述射流腔与所述机翼表面的交界处设置有射流口，其射出气体；以及控制阀，与所述射流腔连接，其控制所述射流口射出的气体的流量。2.根据权利要求1所述的基于流场控制的无人机控制装置，其特征在于，所述射流腔包括多个，多个所述射流腔分别与所述气源连接。3.根据权利要求2所述的基于流场控制的无人机控制装置，其特征在于，所述射流腔包括：第一射流腔、第二射流腔、第三射流腔和第四射流腔，四个所述射流腔分别对应的所述射流口沿所述机翼的弦向方向依次设置。4.根据权利要求3所述的基于流场控制的无人机控制装置，其特征在于，所述机翼为菱形翼型，相对厚度10％，最大厚度位于30％的弦向位置，弯度为0。5.根据权利要求4所述的基于流场控制的无人机控制装置，其特征在于，四个所述射流口的位置分别为：第一射流口，与所述第一射流腔连接，弦向相对位置6％，开口方向朝向机翼上方；第二射流口，与所述第二射流腔连接，弦向相对位置32％，开口方向朝向机翼上方；第三射流口，与所述第三射流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文剑，李珂，陈万里，尚栢荣，凡洪林，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11