[实用新型]分布式矢量推进机构

说明书

技术领域

本实用新型属于航空技术和机电控制技术领域，尤其涉及一种分布式矢量推进机构。

背景技术

现有固定翼飞行器不具有垂直起降能力，对起降场地比较依赖。倾转旋翼机构虽然兼具了垂直起降和平飞，但是同固定翼相似也对飞行品质要求较高，不能满足复杂环境下的机动飞行。新近流行的多旋翼飞行器，虽然有较好的垂直起降和悬停性能，但是由于机构限制无法进行高效的巡航飞行，导致航程较短无法长距离执行任务。而且航迹与姿态仍然耦合，无法做出空间全自由度全姿态飞行，机动性还可提高。

推力矢量技术能让发动机推力的一部分变成操纵力，代替或部分代替操纵面，从而大大减少了雷达反射面积；不管迎角多大和飞行速度多低，飞机都可利用这部分操纵力进行操纵，这就增加了飞机的可操纵性。由于直接产生操纵力，并且量值和方向易变，也就增加了飞机的敏捷性，因而可适当地减小或去掉垂尾，也能替代其他一些操纵面；这对降低飞机的可探测性是有利的，也能使飞机的阻力减小。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种可以实现任意姿态起飞、降落及悬停的分布式矢量推进机构。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括自由推力单元和飞行控制器，自由推力单元包括第一伺服机构机架，第一伺服机构机架上设置有第一舵机，第一舵机轴与第二伺服机构机架相连，第二伺服机构机架上设置有第二舵机，第二舵机轴与动力涵道架相连，所述第二舵机轴与第一舵机轴垂直；所述飞行控制器控制第一舵机和第二舵机的旋转角度输入，以及动力涵道的转速。

作为一种优选方案，本实用新型所述自由推力单元为三个；其中一个自由推力单元位于重心之后机身对称轴上，与重心距离为L3；另外两个对称地分布在重心之前，到重心的距离分别为L1、L2；三自由推力单元的控制力分别为F1、F2、F3，通过自由推力调节升力焦点与重心重合，合控制力为F＝F1+F2+F3、合控制力矩M＝F1×L1+F2×L2+F3×L3。

作为另一种优选方案，本实用新型所述飞行控制器通过电子调速器控制动力涵道的转速。

作为另一种优选方案，本实用新型所述飞行控制器包括集成传感器和飞控板，所述集成传感器包括惯性测量单元、GPS导航模块和三轴磁力计模块，惯性测量单元包括三轴角速度测量部分和三轴加速度测量部分；所述飞行控制器测量三轴角速度，三轴加速度，配合方向数据进行校正，测得载机的飞行姿态角度，运用余弦算法得出飞机飞行的姿态数据。

作为另一种优选方案，本实用新型所述飞控板采用Atmega1280/2560芯片。

其次，本实用新型所述飞控板包括第一接收机、第二接收机、APM1芯片、APM2芯片、Arithmetic单元、MWC1板、MWC2板和MWC3板，Arithmetic单元的信号输入端口分别与第二接收机的信号输出端口、APM2芯片的信号输出端口相连，第一接收机的信号输出端口与APM1芯片的信号输入端口相连；Arithmetic单元的信号输出端口分别与APM1芯片的信号输入端口、MWC1板的信号输入端口、MWC2板的信号输入端口、MWC3板的信号输入端口相连；MWC1板的信号输出端口分别与其中一个自由推力单元的第一舵机控制信号输入端口、第二舵机控制信号输入端口相连，MWC2板的信号输出端口分别与另一自由推力单元的第一舵机控制信号输入端口、第二舵机控制信号输入端口相连，MWC2板的信号输出端口分别与第三自由推力单元的第一舵机控制信号输入端口、第二舵机控制信号输入端口相连；所述APM2芯片的信号输入端口分别与光流传感器的信号输出端口、GPS传感器的信号输出端口相连；APM1芯片的信号输出端口分别与三个自由推力单元的动力涵道转速控制信号输入端口相连。

所述第一接收机接受地面控制器对载机发送的姿态数据，将姿态信号输入APM1芯片中进行解算，APM1芯片还接受经过运算器处理后的油门信号，输出三路油门信号分别控制三个动力涵道的转速大小；第二接收机接受地面控制器对载机发送的航迹控制信号，将航迹控制信号输入ARITHMETIC单元；APM2芯片采集光流传感器以及GPS传感器的信号数据，向ARITHMETIC单元输入四路控制信号1、2、3、Y(1)；运算器将信号处理后转换为七路输出信号P1(OUT)、P2(OUT)、P3(OUT)、R1(OUT)、R2(OUT)、R3(OUT)、T作为三块MWC板的输入信号，三块MWC控制板分别控制六个舵机的倾转。