一种无人直升机及其控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人直升机及其控制系统，包括控制器、主旋翼、用于操控主旋翼变距的第一操控机构、安装于无人直升机的两侧的机翼，两侧的机翼上均安装有推进机构；当无人直升机处于升降或悬停状态时，控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡。该控制系统，在实际应用过程中，当无人直升机处于升降或悬停状态时，通过控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡，从而能够使得无人直升机升降或者悬停时保持平衡。得无人直升机升降或者悬停时保持平衡。得无人直升机升降或者悬停时保持平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种无人直升机及其控制系统


[0001]本专利技术涉及航空
，尤其涉及一种无人直升机及其控制系统。

技术介绍

[0002]当前的市面上的无人直升机多采用常规构型，使用主旋翼提供全部飞行时所需的升降力，导致无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡。
[0003]综上所述，如何解决无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种无人直升机及其控制系统，以解决无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种无人直升机的控制系统，包括控制器、主旋翼、用于操控所述主旋翼变距的第一操控机构、安装于无人直升机的两侧的机翼，两侧的所述机翼上均安装有推进机构；当无人直升机处于升降或悬停状态时，所述控制器控制所述无人直升机的两侧的所述推进机构进行差动，且使两侧的所述推进机构所产生的水平差动力矩与所述主旋翼旋转而产生的扭矩平衡。
[0006]优选地，两侧的所述推进机构均用于对所述无人直升机产生斜向上的推进力；当无人直升机处于升降或悬停状态时，所述第一操控机构控制所述主旋翼向后倾斜预设角度，且使所述主旋翼所产生的水平向后的分拉力与两侧的所述推进机构所产生的水平向前的分推力的合力平衡。
[0007]优选地，当所述无人直升机处于垂直升降状态时，所述主旋翼的拉力和所述推进机构的推力满足如下关系：机构的推力满足如下关系：机构的推力满足如下关系：式中，F1与F2分别为两侧的所述推进机构的推力，T为所述主旋翼的拉力，θ为主旋翼的倾斜角，β为所述推进机构的安装角，Q为所述主旋翼旋转而产生的扭矩，L为直升机翼展，m为无人直升机重量，g为重力加速度，a为无人直升机在垂直方向的预期加速度。
[0008]优选地，还包括用于监测无人直升机各个方向加速度的检测器，所述控制器根据所述检测器检测的数据实时对所述主旋翼和所述推进机构进行闭环控制调整。
[0009]优选地，所述推进机构为涵道风扇、螺旋桨和小型涡轮发动机中的至少一种。
[0010]优选地，还包括用于驱动所述主旋翼旋转的动力机构、用于检测所述主旋翼的桨叶所在位置的位置传感器和用于锁止所述主旋翼的锁止机构；
当所述无人直升机向前飞行的速度达到第一预设速度后，随着所述无人直升机向前飞行的速度的增加，所述控制器控制所述动力机构驱动所述主旋翼的旋转速度降低；且当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度且所述位置传感器检测到所述主旋翼的两片桨叶分别指向无人直升机的前方和后方时，所述锁止机构锁止所述主旋翼；当所述无人直升机向前飞行的速度低于第二预设速度时，所述锁止机构解锁所述主旋翼，其中，第一预设速度小于第二预设速度。
[0011]优选地，所述第一预设速度V1与第二预设速度V2之间满足关系：V1=kV2，其中，k的取值为0.8
‑
0.9。
[0012]优选地，所述第二预设速度V2的计算方式为：式中，m为无人直升机的重量，g为重力加速度，ρ为大气密度，S为无人直升机的机翼面积，C
lα
为机翼翼型的升力线斜率，β为机翼的安装角。
[0013]优选地，当所述位置传感器检测到所述主旋翼的两片桨叶转动至提前于无人直升机的正前方预设角度或正后方预设角度时，所述锁止机构执行锁止动作。
[0014]相比于
技术介绍
介绍内容，上述无人直升机的控制系统，包括控制器、主旋翼、用于操控主旋翼变距的第一操控机构、安装于无人直升机的两侧的机翼，两侧的机翼上均安装有推进机构；当无人直升机处于升降或悬停状态时，控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡。该控制系统，在实际应用过程中，当无人直升机处于升降或悬停状态时，通过控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡，从而能够使得无人直升机升降或者悬停时保持平衡。
[0015]另外，本专利技术还提供了一种无人直升机，包括控制系统，该控制系统为上述任一方案所描述的无人直升机的控制系统，由于该无人直升机的控制系统具有上述技术效果，因此具有该控制系统的无人直升机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的无人直升机的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的无人直升机的局部结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的无人直升机的局部剖视结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的前行侧桨叶的桨距角示意图；图5为本专利技术实施例提供的后行侧桨叶的桨距角示意图；图6为本专利技术实施例提供的主旋翼的转速与无人直升机向前飞行速度的对应关系示意图；图7为本专利技术实施例提供的主旋翼的桨距角与无人直升机向前飞行速度的对应关系示意图；图8为本专利技术实施例提供的机翼的升力控制比例与无人直升机向前飞行速度的对
应关系示意图；图9为本专利技术实施例提供的机翼的安装角度的示意图；图10为本专利技术实施例提供的主旋翼的前行侧桨叶与后行侧桨叶的位置结构示意图；图11为本专利技术实施例提供的主旋翼的桨叶位于正前方和正后方的位置结构示意图。
[0017]在图1
‑
图11中，主旋翼1、前行侧桨叶1a、后行侧桨叶1b、第一操控机构2、机翼3、主翼31、副翼32、推进机构4、尾翼5、水平尾翼51、升降舵51a、垂直尾翼52、方向舵52a、动力机构6、驱动电机61、传动机构62、第一传感器7、第二传感器8。
具体实施方式
[0018]本专利技术的核心是提供一种无人直升机及其控制系统，以解决无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡的问题。
[0019]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0020]如图1
‑
图11所示，本专利技术实施例提供了一种无人直升机的控制系统，包括控制器、主旋翼1、用于操控主旋翼1变距的第一操控机构2、安装于无人直升机的两侧的机翼3，两侧的机翼3上均安装有推进机构4；当无人直升机处于升降或悬停状态时，控制器控制无人直升机的两侧的推进机构4进行差动，且使两侧的推进机构4所产生的水平差动力矩与主旋翼1旋转而产生的扭矩平衡。
[0021]该控制系统，在实际应用过程中，当无人直升机处于升降或悬停状态时，通过控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡，从而能够使得无人直升机升降或者悬停时保持平衡。
[0022]需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，前述“控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动”中的“差动”的含义是指无人直升机的两侧的推进机构所产生的推进力不相等的方式运动，继而能够产生的水平差动力矩来与主旋翼1旋转而产生的扭矩平衡。
[0023]在一些具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机的控制系统，包括控制器、主旋翼（1）、用于操控所述主旋翼（1）变距的第一操控机构（2）、安装于无人直升机的两侧的机翼（3），其特征在于，两侧的所述机翼（3）上均安装有推进机构（4）；当无人直升机处于升降或悬停状态时，所述控制器控制所述无人直升机的两侧的所述推进机构（4）进行差动，且使两侧的所述推进机构（4）所产生的水平差动力矩与所述主旋翼（1）旋转而产生的扭矩平衡。2.如权利要求1所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，两侧的所述推进机构（4）均用于对所述无人直升机产生斜向上的推进力；当无人直升机处于升降或悬停状态时，所述第一操控机构（2）控制所述主旋翼（1）向后倾斜预设角度，且使所述主旋翼（1）所产生的水平向后的分拉力与两侧的所述推进机构（4）所产生的水平向前的分推力的合力平衡。3.如权利要求2所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，当所述无人直升机处于垂直升降状态时，所述主旋翼（1）的拉力和所述推进机构（4）的推力满足如下关系：所述主旋翼（1）的拉力和所述推进机构（4）的推力满足如下关系：所述主旋翼（1）的拉力和所述推进机构（4）的推力满足如下关系：式中，F1与F2分别为两侧的所述推进机构的推力，T为所述主旋翼的拉力，θ为主旋翼的倾斜角，β为所述推进机构的安装角，Q为所述主旋翼旋转而产生的扭矩，L为直升机翼展，m为无人直升机重量，g为重力加速度，a为无人直升机在垂直方向的预期加速度。4.如权利要求3所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，还包括用于监测无人直升机各个方向加速度的检测器，所述控制器根据所述检测器检测的数据实时对所述主旋翼（1）和所述推进机构（4）进行闭环控制调整。5.如权利要求1所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛闯闯，姜杨，吴成东，陈明非，姜文辉，闫志敏，孙昕，
申请(专利权)人：尚良仲毅沈阳高新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：