[发明专利]一种基于太阳帆的可遥控电动风筝及其控制方法

说明书

一种基于太阳帆的可遥控电动风筝，包括帆面(1)、舵面(2)、框架(3)、舵机(4)、载荷、供电系统与控制系统(5)、风筝线与线轮(6)。框架(3)作为支撑和承力结构，帆面(1)固定连接在框架(3)上产生升力，舵机(4)固定连接在框架(3)上控制舵面(2)的旋转角度，舵面(2)在舵机(4)的控制下进行翻转或整体的扭转产生控制力。控制时，将可遥控电动风筝在空间内的运动分解为放线长度、高度角、方位角三个基本位移分量上的运动，通过对三个基本位移分量的分别调节，实现对可遥控电动风筝在任意方向上运动的控制。本发明可以解决现有技术中主动提供升力的无人机无法长时间留空作业，传统风筝随着风力变化无法完成指定方向运动的问题。

技术领域

本发明涉及一种中低空无人驾驶飞行器，尤其涉及一种基于太阳帆控制方案的可遥控电动风筝，适用于拍摄、侦查、高层作业、娱乐、健身等领域。

背景技术

现有的中低空无人驾驶飞行器，一般包括主动提供升力的无人机和被动提供升力的风筝。

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，一般分为无人固定翼飞机、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等几类，这些无人机都是借助机上携带的能源，如汽油柴油、电池等来驱动动力装置以产生升力。无人机在军事、航拍、农业、动植物保护、测绘、救灾等领域应用广泛。风筝是起源于中国的一项传统工艺，它是借助风力来产生升力的一种无动力航空器，在军事、娱乐、文化等领域都有着一定的应用。

从实际应用效果来看，主动提供升力的无人机虽然可控，但是续航时间短，需要经常更换电池。而被动提供升力的风筝虽然可以持续飞行，但是难以控制其具体位置，只能随风运动。两者均不适用于长时间的空中作业。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术中主动提供升力的无人机无法长时间留空作业，传统风筝随着风力变化无法完成指定方向运动的不足，提供了一种基于太阳帆的可遥控电动风筝及其操控方法，借鉴太阳帆的控制方案，对传统风筝的结构加以改进，加装可用于控制的空气舵，以此对风筝的姿态进行控制，使其可以实现对指定方向的运动，进而适用于长时间的空中作业，在多领域发挥用途。

本发明的技术解决方案是：一种基于太阳帆的可遥控电动风筝，包括帆面、舵面、框架、舵机、载荷、供电系统与控制系统、风筝线与线轮，其中：

框架：作为支撑和承力结构，为帆面、舵面、舵机、载荷、供电系统与控制系统的安装提供平台；

帆面：固定连接在所述框架上，通过相对与它有一定相对速度的气流吹过时产生的空气动力与风筝线传导到框架上的拉力将空气动力中的阻力部分相抵消后留下的空气动力分量产生升力；

舵机：固定连接在所述框架上，接收控制系统的控制信号，用于控制舵面的旋转角度；

舵面：与舵机相连接，在舵机的控制下进行翻转或整体的扭转，产生空气动力的改变，改变量作为控制力，对框架的整体运动进行控制；

载荷、供电系统与控制系统：载荷为可遥控电动风筝为了完成具体工作目标而搭载的设备，供电系统为载荷、舵机和控制系统供电，控制系统用于接收地面的控制指令，对风筝线与线轮的收放线、舵机的转动方向和角度、以及载荷的工作状态进行控制；

风筝线与线轮：风筝线缠绕在线轮上，风筝线的一端连接在框架上。

优选所述的框架为长方形，采用碳纤维杆作为骨架，并利用转接头进行相互连接。长方形的长宽比在3:1以下。

优选所述的帆面采用尼龙布，通过胶粘或缝制在框架上保持与框架之间的连接。

优选所述的舵机有偶数个，相对于框架的纵轴对称布置，使得与舵机相连接的舵面相对于框架的纵轴对称布置。

优选所述的舵面采用尼龙布，尼龙布的两端有着由硬质材料构成的边框，使得尼龙布的两端不会扭曲，并通过边框连接在舵机上。