[发明专利]一种纵列双涵道飞行车辆的可倾转矢量控制辅助系统

说明书

技术领域

本发明属于飞行设备技术领域，涉及一种纵列双涵道飞行车辆的可倾转矢量控制辅助系统。

背景技术

纵列双涵道飞行车辆作为一种新型多栖运输工具，其整体尺寸远小于旋翼式飞行车辆，亦无须滑跑起飞，可于复杂地形处垂直起落，适用性强。

中国发明专利申请200910302078.8(公开日：2009年10月21日)提出了一种纵列式双涵道垂直起降陆空交通工具和两种具有四涵道的飞行汽车，其推进力由前后两纵列涵道提供，利用自动倾斜器实现周期变距，实现滚转、偏航姿态控制。

中国发明专利申请201210505171.0(公开日：2013年2月27日)和201310604057.8(公开日：2014年2月26日)提出了一种四涵道式飞行车辆，由前后两纵列涵道提供推进力，由其速差实现俯仰控制，利用两侧涵道速差实现滚转控制，利用纵向延伸的矢量导风板进行偏航及辅助滚转控制。

上述三个现有技术均可在一定程度上实现对飞行姿态的控制，但实验证明，其共同缺陷在于：为达到所需控制力矩，相应机构(变距机构、矢量导风板)尺寸过大，不适于复杂工况起落；飞行的稳定性和控制性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种纵列双涵道飞行车辆的可倾转矢量控制辅助系统，利用双边倾转涵道增加操纵指令下的滚转、偏航控制力矩，利用可倾转舵面进行姿态稳定性的实时调节，极大地缩小了结构尺寸，增加了飞行稳定性、灵敏性，且通过涵道的倾转调节、功率流的合理分配，倾转涵道可辅助提供部分推进力，飞行机动性也大大增加。

本发明所采用的技术方案是，一种纵列双涵道飞行车辆的可倾转矢量控制辅助系统，两个推力涵道系统分别纵列安装于飞行主体的前部和后部；推力涵道系统包括第一驱动电机以及被其驱动连接的推力涵道螺旋桨，两个推力涵道螺旋桨为正反桨，旋转方向相反；左倾转系统和右倾转系统结构相同、对称分布于飞行主体的左右两侧，左倾转系统和右倾转系统均包括一倾转涵道系统、舵机、倾转机构、伺服电机及由该伺服电机驱动的可倾转舵面；倾转涵道系统包括第二驱动电机、以及第二驱动电机驱动的倾转涵道螺旋桨；舵机通过倾转机构与倾转涵道系统连接并控制其倾转。

优选的，可倾转舵面无干涉地设置在倾转涵道螺旋桨下方。

优选的，倾转机构为连杆机构，舵机上的舵机摇臂与连杆连接，连杆与倾转涵道系统固连。

优选的，第一驱动电机、第二驱动电机均为电动直驱式电机。

本发明的有益效果是，通过倾转涵道速差、倾转角度变化来实现低频指令下偏航、低速低频指令下滚转姿态控制，通过舵面倾转来实现高频指令下滚转、偏航及高速低频指令下滚转姿态控制，响应迅速，控制精度高。此外，通过功率流的实时分配，倾转涵道提供一部分辅助推进力，进一步提高飞行动力性。

附图说明

图1为飞行系统结构示意图。

图2为倾转机构与可倾转舵面部分局部立体示意图。

图3为倾转机构与可倾转舵面部分局部侧面示意图。

图4为倾转机构结构示意图。

图5为滚转偏航姿态控制策略流程图。

图中，1.飞行主体、2.第一驱动电机、3.推力涵道螺旋桨、4.舵机、5.倾转机构、6.第二驱动电机、7.倾转涵道螺旋桨、8.伺服电机、9.可倾转舵面，10.舵机摇臂，11.连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种纵列双涵道飞行车辆的可倾转矢量控制辅助系统，结构如图1-4所示，

两个推力涵道系统分别纵列安装于飞行主体1的前部和后部；推力涵道系统包括第一驱动电机2以及被其驱动连接的推力涵道螺旋桨3，两个推力涵道螺旋桨3为正反桨，旋转方向相反，以平衡整车扭转力矩；

左倾转系统和右倾转系统结构相同、对称分布于飞行主体1的左右两侧，左、右倾转系统均包括一倾转涵道系统、舵机4、倾转机构5、伺服电机8及由该伺服电机8驱动的可倾转舵面9；倾转涵道系统包括第二驱动电机6、以及第二驱动电机6驱动的倾转涵道螺旋桨7；舵机4通过倾转机构5与倾转涵道系统连接并控制其倾转。

可倾转舵面9无干涉地设置在倾转涵道螺旋桨7下方。

倾转机构5为连杆机构，具体结构如图4所示。舵机4上的舵机摇臂10与连杆11连接，连杆11与倾转涵道系统固连。

第一驱动电机2、第二驱动电机6均为电动直驱式电机。

两个倾转涵道螺旋桨7旋转方向相同；两个可倾转舵面9受伺服电机8驱动偏转。