一种陆空两用多模态涵道式飞行器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种陆空两用多模态涵道式飞行器，包括至少三个沿第一方向并排布置的动力单元，任意相邻两个所述动力单元均通过连接机构相连，所述动力单元设置有涵道风扇，部分或全部所述连接机构为允许相邻两个所述动力单元之间的夹角产生变化的角度调节机构，以使所述动力单元能够朝向同一侧弯折并卷曲形成首尾相接的筒状结构，在陆地行走时，所述筒状结构由所述涵道风扇提供动力并在地面滚动。相比于增设陆地行走机构的方式而言，本发明专利技术中所公开的陆空两用多模态涵道式飞行器的重量和尺寸均较小，这有利于增加涵道式飞行器的续行里程并提高其通过性。本发明专利技术还公开了一种上述陆空两用多模态涵道式飞行器的控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种陆空两用多模态涵道式飞行器及其控制方法
本专利技术涉及飞行器设计制造
，特别涉及一种陆空两用多模态涵道式飞行器及其控制方法。
技术介绍
陆空两用涵道式飞行器是指既能够在空中飞行，又能够在陆地行走的涵道式飞行器，目前通常的做法是在涵道式飞行器上设置陆地行走机构，当涵道式飞行器落地之后通过陆地行走机构驱动陆空两用飞行器在陆地行走。陆地行走机构的设置使得涵道式飞行器的重量大大增加，这导致飞行器的能耗显著增加，续航能力下降非常明显，另外，陆地行走机构的设置还使得涵道式飞行器的整体尺寸增加，在通过较为狭窄的空间时容易与外界环境中的物体产生干涉，飞行器的通过性能也显著下降。
技术实现思路
一方面为了能够在尽量不增加涵道式飞行器尺寸和重量的前提下实现涵道式飞行器的陆地行走，另一方面为了有效提高涵道式飞行器的通过性，本专利技术提供了一种陆空两用多模态涵道式飞行器，包括至少三个沿第一方向并排布置的动力单元，任意相邻两个所述动力单元均通过连接机构相连，所述动力单元设置有涵道风扇，部分或全部所述连接机构为允许相邻两个所述动力单元之间的夹角产生变化的角度调节机构，以使所述动力单元能够朝向同一侧弯折并卷曲形成首尾相接的筒状结构，在陆地行走时，所述筒状结构由所述涵道风扇提供动力并在地面滚动。优选的，任意一所述动力单元均由至少两个沿第二方向排布并固定连接的动力包构成，任意一所述动力包均设置有所述涵道风扇，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。优选的，任意一所述动力单元的底面均设置有弧形凸起，在所述动力单元卷曲形成所述筒状结构后，各所述动力单元上设置的所述弧形凸起构成环绕所述筒状结构一周的圆形外廓，以减小滚动时的颠簸。优选的，任意一所述动力单元上均设置有多个间隔分布的所述弧形凸起，在所述动力单元卷曲形成所述筒状结构后，所述弧形凸起构成沿所述筒状结构轴向间隔分布的多个所述圆形外廓。优选的，所述弧形凸起上还开设有减重孔。优选的，任意一所述动力包上均设置有至少两个所述涵道风扇，所述涵道风扇沿所述第二方向间隔分布。优选的，一个或多个所述动力单元内还设置有姿态传感器，在处于陆地行走模式时，所述姿态传感器用于检测所述筒状结构的滚动方向及当前状态，所述陆空两用多模态涵道式飞行器的控制器获取所述姿态传感器的信号，并根据所述传感器的信号控制相邻所述动力单元的涵道风扇启动或停止。优选的，所述角度调节机构为连杆驱动装置，所述连杆驱动装置包括连杆组件及驱动所述连杆组件转动的伸缩杆；所述连杆组件包括铰接杆及与所述铰接杆一端铰接的铰接座，所述铰接座和所述铰接杆的另一端分别与相邻两个所述动力单元固定连接，所述伸缩杆的一端与所述铰接杆的杆体铰接，另一端与安装有所述铰接座的所述动力单元铰接。优选的，所述转动装置为连杆驱动装置，所述连杆驱动装置包括连杆组件及驱动所述连杆组件转动的连杆驱动装置；所述连杆组件包括第一连杆及与所述第一连杆铰接的第二连杆，所述第一连杆与和所述第二连杆分别与相邻两个所述动力单元固定连接；所述连杆驱动装置包括拉索及控制所述拉索收放的拉索收放装置，当所述拉索收放时，所述第一连杆和所述第二连杆绕铰接点转动。优选的，所述转动装置为舵机。优选的，所述动力单元共五个，且任意相邻两个所述动力单元之间均通过所述角度调节机构连接。优选的，在空中飞行时，所述动力单元至少包括展平状态和弯折收纳状态。本专利技术还公开了一种陆空两用多模态涵道式飞行器的控制方法，该控制方法包括空中控制方法和陆地控制方法，其中，空中控制方法至少包括：悬停模式：控制所述动力单元平铺以使所述陆空两用多模态涵道式飞行器形成平板状态，并控制所述涵道风扇的合力与所述陆空两用多模态涵道式飞行器的重力相等；或者，以所述陆空两用多模态涵道式飞行器第一方向上的中心线为第一对称轴，控制所述第一对称轴两侧的所述动力单元沿所述第一对称轴对称弯折卷曲，并控制所述涵道风扇的合力与所述陆空两用多模态涵道式飞行器的重力相等；所述陆地控制方法至少包括：滚动模式：控制所述动力单元沿所述第一对称轴对称弯折并卷曲形成首尾相接的筒状结构，并控制所述涵道风扇的合力形成推动所述陆空两用多模态涵道式飞行器滚动的滚动推力。优选的，任意一动力单元均至少包括偶数个沿第二方向排布并关于第二方向的中心线对称的动力包构成，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直，且所述第二方向的中心线为第二对称轴，所述空中控制方法还包括：俯仰模式：在所述悬停模式下，控制所述第二对称轴一侧的所述涵道风扇的转速高于另外一侧的所述涵道风扇的转速，以使所述陆空两用多模态涵道式飞行器向前倾斜飞行或向后倾斜飞行。优选的，所述空中控制方法还包括：侧倾模式：在所述悬停模式下，控制所述第一对称轴一侧的所述涵道风扇的转速高于另外一侧的所述涵道风扇的转速，以使所述陆空两用多模态涵道式飞行器向左倾斜飞行或向右倾斜飞行。优选的，所述陆地控制方法还包括：扭转模式：在所述前后滚动模式下，控制所述第二对称轴一侧的所述涵道风扇的转速高于另外一侧的所述涵道风扇的转速，以使所述陆空两用多模态涵道式飞行器滚动的同时能够朝向左右方向扭转。本案中所公开的陆空两用多模态涵道式飞行器，包括至少三个沿第一方向并排布置的动力单元，任意相邻两个动力单元之间均通过连接机构相连，每个动力单元中均设置有涵道风扇，一部分或者全部连接机构为角度调节机构，角度调节机构的作用在于允许相邻两个动力单元之间的夹角产生变化，以便使动力单元能够朝向同一侧弯曲形成首尾相接的筒状结构，在陆地行走时，筒状结构由涵道风扇提供动力并在地面滚动。可见，该陆空两用多模态涵道式飞行器，并未设置陆地行走机构，而是通过相邻两个动力单元之间的角度变化使动力单元卷曲变形成为筒状结构，然后利用涵道飞行器本身所自带的涵道风扇提供动力使筒状结构在地面滚动；相比于增设陆地行走机构的方式而言，本专利技术中所公开的陆空两用多模态涵道式飞行器的重量和尺寸均较小，这有利于增加涵道式飞行器的续行里程并提高其通过性。本专利技术中所公开的控制方法能够实现对上述陆空两用多模态涵道式飞行器空中飞行状态控制和陆地行走控制。附图说明图1为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器的主视示意图；图2为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器一种角度下的立体示意图；图3为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器另一种角度下的立体示意图；图4为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器再一种角度下的立体示意图；图5为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器侧面示意图；图6为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器弯折收纳状态时的结构示意图；图7为图6的前端或后端示意图；图8为本专利技术实施例中所公开的陆空两用涵道式飞行器卷曲成筒状结构时的结构示意图；图9为图8中筒状结构另一角度的结构示意图；图10为图8中筒状结构再一角度的立体结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，包括至少三个沿第一方向并排布置的动力单元(1)，任意相邻两个所述动力单元(1)均通过连接机构(2)相连，所述动力单元(1)设置有涵道风扇(3)，部分或全部所述连接机构(2)为允许相邻两个所述动力单元(1)之间的夹角产生变化的角度调节机构，以使所述动力单元(1)能够朝向同一侧弯折并卷曲形成首尾相接的筒状结构，在陆地行走时，所述筒状结构由所述涵道风扇(3)提供动力并在地面滚动。/n

【技术特征摘要】
1.一种陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，包括至少三个沿第一方向并排布置的动力单元(1)，任意相邻两个所述动力单元(1)均通过连接机构(2)相连，所述动力单元(1)设置有涵道风扇(3)，部分或全部所述连接机构(2)为允许相邻两个所述动力单元(1)之间的夹角产生变化的角度调节机构，以使所述动力单元(1)能够朝向同一侧弯折并卷曲形成首尾相接的筒状结构，在陆地行走时，所述筒状结构由所述涵道风扇(3)提供动力并在地面滚动。


2.根据权利要求1所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，任意一所述动力单元(1)均由至少两个沿第二方向排布并固定连接的动力包(4)构成，任意一所述动力包(4)均设置有所述涵道风扇(3)，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。


3.根据权利要求1或2所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，任意一所述动力单元(1)的底面均设置有弧形凸起(6)，在所述动力单元(1)卷曲形成所述筒状结构后，各所述动力单元(1)上设置的所述弧形凸起(6)构成环绕所述筒状结构一周的圆形外廓，以减小滚动时的颠簸。


4.据权利要求3所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，任意一所述动力单元(1)上均设置有多个间隔分布的所述弧形凸起(6)，在所述动力单元(1)卷曲形成所述筒状结构后，所述弧形凸起(6)构成沿所述筒状结构轴向间隔分布的多个所述圆形外廓。


5.据权利要求3所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，所述弧形凸起(6)上还开设有减重孔(7)。


6.据权利要求2所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，任意一所述动力包(4)上均设置有至少两个所述涵道风扇(3)，所述涵道风扇(3)沿所述第二方向间隔分布。


7.据权利要求1所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，一个或多个所述动力单元(1)内还设置有姿态传感器，在陆地行走时，所述姿态传感器用于检测所述筒状结构的滚动方向及当前状态，所述陆空两用多模态涵道式飞行器的控制器获取所述姿态传感器的信号，并根据所述传感器的信号控制相邻所述动力单元(1)的涵道风扇(3)启动或停止。


8.据权利要求1-2、4-7任意一项所述的陆空两用多模态涵道式飞行器，其特征在于，所述角度调节机构为连杆驱动装置，所述连杆驱动装置包括连杆组件及驱动所述连杆组件转动的伸缩杆；
所述连杆组件包括铰接杆及与所述铰接杆一端铰接的铰接座，所述铰接座和所述铰接杆的另一端分别与相邻两个所述动力单元(1)固定连接，所述伸缩杆的一端与所述铰接杆的杆体铰接，另一端与安装有所述铰接座的所述动力单元(1)铰接；
或者，所述连杆驱动装置包括连杆组件及驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彬，项昌乐，樊伟，甄鹏飞，刘春桃，
申请(专利权)人：北京理工大学，北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：北京;11