机翼间距调节模块、包含其的飞行器及飞行器控制方法技术

本发明专利技术提供机翼间距调节模块、包含其的飞行器及飞行器控制方法，其中，机翼间距调节模块包括伸缩单元组、动力单元；飞行器包括由机翼间距调节模块组成的机翼间距调节模块组、第一机翼、第二机翼、机身、垂直起降模块组、副翼组；飞行控制方法包括对飞行器垂直起降、平飞、悬停、从垂直起飞转换至平飞和从垂直起飞转换至平飞过程中对飞行器进行控制。本发明专利技术消除了常规复合翼存在的“死重”不足，气动效率高；本发明专利技术的操纵力矩在垂直起降、平飞和转换时充足，飞行稳定，抗风性好；本发明专利技术可在发动机、螺旋桨和副翼部分失效时仍进行可控飞行，可靠性好；本发明专利技术的机翼间距可无级调整，提高了垂直起降、平飞及转换全飞行过程的控制能力。平飞及转换全飞行过程的控制能力。平飞及转换全飞行过程的控制能力。

【技术实现步骤摘要】
机翼间距调节模块、包含其的飞行器及飞行器控制方法


[0001]本专利技术涉及航空
，特别涉及机翼间距调节模块、包含其的飞行器及飞行器控制方法。

技术介绍

[0002]垂直起降飞行器能够垂直起飞和降落，不需要机场和跑道支持，可以在任何地点起降执行任务，在电力巡检、环保监控、物流运输等众多领域有广泛的应用需求。但是常规的直升机方式控制复杂，飞行时间和航程不理想，特别是复杂的气动机构和控制方法导致其事故率很高；倾转旋翼机部分改善了直升机的固有缺点，相比直升机，其飞行时间和航程有了较大的提高，但倾转旋翼机在垂直起飞转平飞阶段升力和推力耦合且常常无法满足控制需要，特别是有外界风扰或执行扰动比较大的任务时这种缺点常导致失事事故发生；近年来发展起来一类新型的尾座式复合翼垂直起降固定翼飞行器，它在垂直起降时利用多个旋翼提供升力和控制力矩，然后在固定翼螺旋桨的推动下转为固定翼平飞模式，相比直升机和倾转旋翼机控制简单、飞行稳定，但垂直起降和平飞由两套动力系统独立工作，这样造成“死重”过大，严重限制了该类无人机的技术能力。
[0003]如申请号为201811618297.2的专利申请给出了一种启动、发电一体的垂直起降无人机，通过机体前部设置有螺旋桨推进发动机、机体两侧机翼分别安装控制机体垂直升降的电动垂直旋翼桨来实现垂直起降和平飞，另外，电机为驱动、发电一体，提高无人机性能。但该方案除了有常规复合翼的“死重”缺点，其机体两侧的垂直旋翼在平飞阶段做发电时旋翼在旋转的360度内会由于高速平飞造成气动力大幅度周期变化，影响发电性能。
[0004]如申请号为202011133841.1的专利申请给出了一种三旋翼尾座式垂直起降无人机，通过设置两个翼尖旋翼和一个矢量旋翼形成三旋翼，三旋翼和舵面实现垂飞模式、平飞模式、垂飞到平飞过渡模式和平飞到垂飞过渡模式这四种无人机的飞行模式。该方案在垂飞阶段矢量旋翼旋转平面和翼尖旋翼旋转平面不在一个平面且距离较远，因此姿态控制能力弱，另外在平飞阶段仅靠副翼控制俯仰通道的控制能力也不足。
[0005]如申请号为202011182422.7的专利申请给出了一种四发双旋臂垂直起降无人机及其飞行控制方法，通过在两侧机翼前缘各设置一组含两个螺旋桨的旋翼臂，在飞行过程中旋转90度，垂直起降，降低了对起飞或回收场地的要求。该方案在垂直起降阶段旋翼臂的两个螺旋桨对内襟副翼和外襟副翼上的气动影响不一致且时变，增加了垂直起降阶段的控制难度，另外，其两个内襟副翼、两个外襟副翼、两个平尾、两个垂尾在垂直阶段对外界风扰影响敏感，进一步降低了垂直起降性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决上述问题，提供机翼间距调节模块、包含其的飞行器及飞行器控制方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0008]一种机翼间距调节模块，包括：用于调节机翼间距的伸缩单元组、用于驱动伸缩单元组进行伸缩的动力单元；
[0009]伸缩单元组包括第一伸缩单元和第二伸缩单元；第一伸缩单元与第一机翼固定连接，第二伸缩单元与第二机翼固定连接，通过动力单元带动第一伸缩单元和第二伸缩单元进行伸缩，调节第一机翼与第二机翼之间的距离。
[0010]优选地，第一伸缩单元包括第一齿条和第一导轨，第一齿条沿第一导轨做直线运动，第一齿条的一端与第一机翼固定连接；
[0011]第二伸缩单元包括第二齿条和第二导轨，第二齿条沿第二导轨做直线运动，第二齿条的一端与第二机翼固定连接；
[0012]动力单元包括动力电机和动力齿轮，动力齿轮套装在动力电机的输出轴上，且动力齿轮与第一齿条和第二齿条啮合，通过动力电机驱动动力齿轮进行旋转，带动第一齿条和第二齿条做反向运动，调节第一机翼与第二机翼之间的距离。
[0013]优选地，还包括用于走线的走线槽、用于固定动力单元、第一导轨、第二导轨和走线槽的底板；动力单元、第一导轨、第二导轨和走线槽均与底板固定连接。
[0014]优选地，还包括用于保护伸缩单元组、动力单元、动力齿轮、走线槽和底板的外壳；外壳置于机翼间距调节模块的最外侧。
[0015]一种飞行器，包括机身，还包括用于实现飞行的第一机翼和第二机翼、用于提供动力的垂直起降模块组、用于实现转向的副翼组和由机翼间距调节模块组成的机翼间距调节模块组；
[0016]机翼间距调节模块组包括第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块，第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块相对机身对称分布，并与机身固定连接；
[0017]第一机翼和第二机翼相对机身对称分布，第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块的第一伸缩单元均与第一机翼固定连接，第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块的第二伸缩单元均与第二机翼固定连接，第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块的伸缩单元组进行同步伸缩，调节第一机翼与第二机翼之间的距离；
[0018]垂直起降模块组包括四个结构相同的垂直起降模块，垂直起降模块包括用于提供升力的螺旋桨和驱动螺旋桨旋转的发动机，四个垂直起降模块分别固定在第一机翼和第二机翼的两端；
[0019]副翼组包括四个副翼和四个用于控制副翼的舵机，四个副翼和四个舵机均固定在第一机翼和第二机翼的表面，且相对机身对称分布。
[0020]优选地，第一机翼和第二机翼均为后掠式飞翼，第一机翼和第二机翼的后掠角相等。
[0021]优选地，后掠角的范围为5
°‑
70
°
。
[0022]优选地，第一机翼和/或第二机翼设有上反角或下反角。
[0023]优选地，上反角和下反角均不大于45
°
。
[0024]优选地，第一机翼与第二机翼的最小间距大于第一机翼和第二机翼的翼根弦长。
[0025]优选地，第一机翼和/或第二机翼为高升力翼型机翼。
[0026]优选地，第一机翼和第二机翼均设有机翼安装孔和机翼走线孔，在第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块上对应于机翼安装孔和机翼走线孔的位置分别设有第
一安装孔和第一走线孔，通过机翼安装孔与第一安装孔的配合，将第一机翼与第一机翼间距调节模块固定连接以及将第二机翼与第二机翼间距调节模块固定连接，通过机翼走线孔与第一走线孔的配合，使第一机翼与第一机翼间距调节模块的线束连接以及第二机翼与第二机翼间距调节模块的线束连接。
[0027]优选地，垂直起降模块还包括用于固定发动机的发动机座舱、用于辅助垂直升降的垂直安定支脚；
[0028]螺旋桨与发动机的输出端固定连接，发动机与发动机座舱固定连接，发动机座舱和垂直安定支脚均与第一机翼或第二机翼固定连接。
[0029]优选地，四个垂直起降模块的螺旋桨的旋转轴线互相平行。
[0030]优选地，互相平行的旋转轴线与第一机翼和第二机翼的机翼弦线平行或具有夹角。
[0031]优选地，夹角小于30
°
。
[0032]优选地，固定在第一机翼的两个垂直起降模块的螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机翼间距调节模块，其特征在于，包括：用于调节机翼间距的伸缩单元组、用于驱动所述伸缩单元组进行伸缩的动力单元；所述伸缩单元组包括第一伸缩单元和第二伸缩单元；所述第一伸缩单元与第一机翼固定连接，所述第二伸缩单元与第二机翼固定连接，通过所述动力单元带动所述第一伸缩单元和所述第二伸缩单元进行伸缩，调节所述第一机翼与所述第二机翼之间的距离。2.如权利要求1所述的机翼间距调节模块，其特征在于，所述第一伸缩单元包括第一齿条和第一导轨，所述第一齿条沿所述第一导轨做直线运动，所述第一齿条的一端与所述第一机翼固定连接；所述第二伸缩单元包括第二齿条和第二导轨，所述第二齿条沿所述第二导轨做直线运动，所述第二齿条的一端与所述第二机翼固定连接；所述动力单元包括动力电机和动力齿轮，所述动力齿轮套装在所述动力电机的输出轴上，且所述动力齿轮与所述第一齿条和所述第二齿条啮合，通过所述动力电机驱动所述动力齿轮进行旋转，带动所述第一齿条和所述第二齿条做反向运动，调节所述第一机翼与所述第二机翼之间的距离。3.如权利要求2所述的机翼间距调节模块，其特征在于，还包括用于走线的走线槽、用于固定所述动力单元、所述第一导轨、所述第二导轨和所述走线槽的底板；所述动力单元、所述第一导轨、所述第二导轨和所述走线槽均与所述底板固定连接。4.如权利要求3所述的机翼间距调节模块，其特征在于，还包括用于保护所述伸缩单元组、所述动力单元、所述动力齿轮、所述走线槽和所述底板的外壳；所述外壳置于所述机翼间距调节模块的最外侧。5.一种飞行器，包括机身，其特征在于，还包括用于实现飞行的第一机翼和第二机翼、用于提供动力的垂直起降模块组、用于实现转向的副翼组和由权利要求1
‑
4中任一项所述的机翼间距调节模块组成的机翼间距调节模块组；所述机翼间距调节模块组包括第一机翼间距调节模块和第二机翼间距调节模块，所述第一机翼间距调节模块和所述第二机翼间距调节模块相对所述机身对称分布，并与所述机身固定连接；所述第一机翼和所述第二机翼相对所述机身对称分布，所述第一机翼间距调节模块和所述第二机翼间距调节模块的第一伸缩单元均与所述第一机翼固定连接，所述第一机翼间距调节模块和所述第二机翼间距调节模块的第二伸缩单元均与所述第二机翼固定连接，所述第一机翼间距调节模块和所述第二机翼间距调节模块的伸缩单元组进行同步伸缩，调节所述第一机翼与所述第二机翼之间的距离；所述垂直起降模块组包括四个结构相同的垂直起降模块，所述垂直起降模块包括用于提供升力的螺旋桨和驱动所述螺旋桨旋转的发动机，四个所述垂直起降模块分别固定在所述第一机翼和所述第二机翼的两端；所述副翼组包括四个副翼和四个用于控制所述副翼的舵机，四个所述副翼和四个所述舵机均固定在所述第一机翼和所述第二机翼的表面，且相对所述机身对称分布。6.如权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼和所述第二机翼均为后掠式飞翼，所述第一机翼和所述第二机翼的后掠角相等。7.如权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述后掠角的范围为5
°‑
70
°
。
8.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼和/或所述第二机翼设有上反角或下反角。9.如权利要求8所述的飞行器，其特征在于，所述上反角和所述下反角均不大于45
°
。10.如权利要求9所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼与所述第二机翼的最小间距大于所述第一机翼和所述第二机翼的翼根弦长。11.如权利要求10所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼和/或所述第二机翼为高升力翼型机翼。12.如权利要求5
‑
11中任一项所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼和所述第二机翼均设有机翼安装孔和机翼走线孔，在所述第一机翼间距调节模块和所述第二机翼间距调节模块上对应于所述机翼安装孔和所述机翼走线孔的位置分别设有第一安装孔和第一走线孔，通过所述机翼安装孔与所述第一安装孔的配合，将所述第一机翼与所述第一机翼间距调节模块固定连接以及将所述第二机翼与所述第二机翼间距调节模块固定连接，通过所述机翼走线孔与所述第一走线孔的配合，使所述第一机翼与所述第一机翼间距调节模块的线束连接以及所述第二机翼与所述第二机翼间距调节模块的线束连接。13.如权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述垂直起降模块还包括用于固定所述发动机的发动机座舱、用于辅助垂直升降的垂直安定支脚；所述螺旋桨与所述发动机的输出端固定连接，所述发动机与所述发动机座舱固定连接，所述发动机座舱和所述垂直安定支脚均与所述第一机翼或所述第二机翼固定连接。14.如权利要求5所述的飞行器，其特征在于，四个所述垂直起降模块的螺旋桨的旋转轴线互相平行。15...

【专利技术属性】
技术研发人员：白越，乔正，裴信彪，贾平，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：