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、第一操控机构、安装于无人直升机的两侧的机翼和安装于机翼的推进机构，机翼包括主翼、以可纵向偏转的方式安装于主翼的副翼和用于操控副翼的纵向偏转角度的第二操控机构；当无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，控制器用于控制第一操控机构将主旋翼的桨距角降低至零，同时控制第二操控机构调节副翼的纵向偏转角度，以使无人直升机的整体升力与无人直升机的重力保持相等。该控制系统，通过控制器控制第一操控机构将主旋翼的桨距角降低至零，此时主旋翼不产生升力，降低了主旋翼对无人直升机向前飞行时所产生的阻力和干扰，继而有助于提升无人直升机的飞行速度。飞行速度。飞行速度。

【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推进力，导致飞行最大速度受到限制。为了提升直升机的最大飞行速度，也有一些直升机在机身的两侧设计机翼，同时在机翼上安装推进机构，通过推进机构提升飞行速度，但是该种结构的直升机同样存在飞行速度受限的问题，因为当无人直升机处于高速飞行状态时，主旋翼会对无人直升机的向前飞行产生很大的阻力，严重阻碍了飞行速度的提升。
[0003]综上所述，如何解决无人直升机存在飞行速度提升受限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，以解决无人直升机存在飞行速度提升受限的问题。
[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和安装于所述机翼的推进机构，所述机翼包括主翼、以可纵向偏转的方式安装于所述主翼的副翼和用于操控所述副翼的纵向偏转角度的第二操控机构；当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，所述控制器用于控制所述第一操控机构将所述主旋翼的桨距角降低至零，同时控制所述第二操控机构调节所述副翼的纵向偏转角度，以使所述无人直升机的整体升力与所述无人直升机的重力保持相等。
[0006]优选地，所述无人直升机还包括尾翼，所述尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，所述水平尾翼上设置有用于调节所述水平尾翼的升降力矩的升降舵，所述垂直尾翼上设置有用于调节所述垂直尾翼的引导方向的方向舵；当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，所述控制器控制所述第二操控机构调节所述副翼的纵向偏转角度以提升所述机翼的上升力矩，同时控制所述升降舵提升水平尾翼的上升力矩，以使得无人直升机的整体升力与无人直升机的重力保持相等。
[0007]优选地，当所述无人直升机向前飞行的速度达到第一预设速度且尚未达到第二预设速度时，所述控制器控制所述第一操控机构将所述主旋翼的桨距角降低，同时控制所述第二操控机构调节所述副翼的纵向偏转角度，以使所述主旋翼和所述机翼产生的整体升力与无人直升机的重力保持相等，其中，所述第一预设速度小于所述第二预设速度。
[0008]优选地，当所述第一操控机构操控所述主旋翼的桨距角降低时，所述控制器控制所述第一操控机构对所述主旋翼执行周期变距，且保持所述主旋翼上处于前行侧桨叶的桨距角低于所述主旋翼上处于后行侧桨叶的桨距角，以使所述前行侧桨叶的升力与所述后行
侧桨叶的升力平衡。
[0009]优选地，当所述第一操控机构操控所述主旋翼的桨距角降低时，所述后行侧桨叶的桨距角保持预设最大值，所述前行侧桨叶的桨距角减小。
[0010]优选地，所述前行侧桨叶的桨距角和所述后行侧桨叶的桨距角，按照如下公式得出：出：出：出：其中，s为主旋翼的旋翼实度，θ0为主旋翼的固定几何参数；c为桨叶翼型的升力线斜率；V为无人直升机的飞行速度；Ω为主旋翼转动的角速度；R为主旋翼半径；ρ为大气密度；T为主旋翼产生的拉力；v
i
为主旋翼向下吹动的气流速度；θ1为前行侧桨叶的桨距角；θ2为后行侧桨叶的桨距角。
[0011]优选地，所述后行侧桨叶的桨距角的预设最大值为15
°‑
20
°
。
[0012]优选地，所述第一预设速度v1的计算公式为：式中，Ω为所述主旋翼转动的角速度，R为主旋翼的半径，k为设计系数，且k的取值为0.2~0.5。
[0013]优选地，所述第二预设速度v2的计算公式为：式中，m为无人直升机重量，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。
[0014]优选地，还包括用于驱动所述主旋翼旋转的动力机构，且当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，所述控制器控制所述动力机构与所述主旋翼之间断开传动。
[0015]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和安装于机翼的推进机构，机翼包括主翼、以可纵向偏转的方式安装于主翼的副翼和用于操控副翼的纵向偏转角度的第二操控机构；当无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，控制器用于控制第一操控机构将主旋翼的桨距角降低至零，同时控制第二操控机构调节副翼的纵向偏转角度，以使无人直升机的整体升力与无人直升机的重力保持相等。该控制系统，在实际应用
过程中，当无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，可以通过控制器控制第一操控机构将主旋翼的桨距角降低至零，此时主旋翼不产生升力，无人直升机的整体升力与无人直升机的重力保持相等的状态主要由控制器控制第二操控机构调节副翼的纵向偏转角度来实现，从而能够降低主旋翼不平衡气动力对无人直升机飞行的影响；同时在平飞过程中能够确保主旋翼的转动平面与飞行方向夹角为0
°
，从而降低了主旋翼对无人直升机向前飞行时所产生的阻力和干扰，继而有助于提升无人直升机的飞行速度。
[0016]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
[0017]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桨距角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机翼的安装角度的示意图；图8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。
[0018]在图1
‑
图8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
[0019]本专利技术的核心是提供一种无人直升机及其控制系统，以解决无人直升机存在飞行速度提升受限的问题。
[0020]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。
[0021]如图1
‑
图8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）和安装于所述机翼（3）的推进机构（4），其特征在于，所述机翼（3）包括主翼（31）、以可纵向偏转的方式安装于所述主翼（31）的副翼（32）和用于操控所述副翼（32）的纵向偏转角度的第二操控机构；当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，所述控制器用于控制所述第一操控机构（2）将所述主旋翼（1）的桨距角降低至零，同时控制所述第二操控机构调节所述副翼（32）的纵向偏转角度，以使所述无人直升机的整体升力与所述无人直升机的重力保持相等。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，所述无人直升机还包括尾翼（5），所述尾翼（5）包括水平尾翼（51）和垂直尾翼（52），所述水平尾翼（51）上设置有用于调节所述水平尾翼（51）的升降力矩的升降舵（51a），所述垂直尾翼（52）上设置有用于调节所述垂直尾翼（52）的引导方向的方向舵（52a）；当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度时，所述控制器控制所述第二操控机构调节所述副翼（32）的纵向偏转角度以提升所述机翼（3）的上升力矩，同时控制所述升降舵（51a）提升水平尾翼的上升力矩，以使得无人直升机的整体升力与无人直升机的重力保持相等。3.如权利要求1所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，当所述无人直升机向前飞行的速度达到第一预设速度且尚未达到第二预设速度时，所述控制器控制所述第一操控机构（2）将所述主旋翼（1）的桨距角降低，同时控制所述第二操控机构调节所述副翼（32）的纵向偏转角度，以使所述主旋翼（1）和所述机翼（3）产生的整体升力与无人直升机的重力保持相等，其中，所述第一预设速度小于所述第二预设速度。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，当所述第一操控机构（2）操控所述主旋翼（1）的桨距角降低时，所述控制器控制所述第一操控机构（2）对所述主旋翼（1）执行周期变距，且保持所述主旋翼（1）上处于前行侧桨叶（1a）的桨距角低于所述主旋翼（1）上处于后行侧桨叶（1b）的桨距角，以使所述前行侧桨叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明非，姜文辉，闫志敏，孙昕，齐维维，于海生，
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：