[发明专利]可伸缩机翼、包含其的飞行器及飞行器控制方法

说明书

本发明提供可伸缩机翼、包含其的飞行器及飞行器控制方法，其中，可伸缩机翼包括：固定段、第一伸缩段、第二伸缩段、第一机翼伸缩模块、第二机翼伸缩模块、副翼组、垂直起降模块；飞行器包括由可伸缩机翼组成的可伸缩机翼组、机身、连接模块组；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。本发明消除了常规复合翼存在的“死重”不足，气动效率高；本发明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；本发明的机翼展弦比可无级调整，提高了控制能力。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别涉及可伸缩机翼、包含其的飞行器及飞行器控制方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。

如申请号为201711299695.8的专利申请给出了一种能够折叠的机翼，通过柔性蒙皮和伸缩杆实现机翼伸缩长度的无级调节，在固定部分翼设置了副翼进行姿态控制。但该方案中折叠部分翼未完全展开时，折叠部分翼气动外形受到影响，极大地降低了整机的气动性能；且副翼设在固定部分翼，靠近机身，操纵力臂较短，控制性能差。

如申请号为201911356668.9的专利申请给出了一种可变体无人机，通过安装齿轮齿条传动机构对外段机翼进行伸缩。但该方案所需起降场地大，且没有副翼和垂尾，在水平飞行时的控制稳定性不好。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供可伸缩机翼、包含其的飞行器及飞行器控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：