[发明专利]混合布局无人机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种混合布局无人机及其控制方法。

背景技术

旋翼类飞行器根据旋翼是否驱转，可以分为：直升机和自转旋翼机(简称为旋翼机)。直升机可实现垂直起降和低空悬停，并具有优越的机动性能，可实现悬停、垂直飞行、倒飞及侧飞等。但直升机存在结构复杂，振动和噪声较高、速度上限较低。旋翼机与直升机相比，旋翼机结构简单，空重比低，造价低，而且气动效率更高，与固定翼飞机相比，旋翼机可以短距起飞着陆，且低速飞行性能好，不易失速。近年来，旋翼机的独特优势及其在商业和军事上的应用潜力逐渐受到重视，再次成为航空领域关注的热点。

但旋翼机存在以下问题：旋翼机虽然可以通过预旋，实现跳飞或超短距起飞，通过旋翼高效地减速实现超短距降落，但旋翼机无法像固定翼飞机一样高速飞行，同时也不具备垂直起降能力和悬停能力。

在申请号为201410852017.X的专利文献中公开了一种复合式多模态多用途飞行器，基于桨尖喷气技术，将固定翼、直升机、旋翼机三种气动布局进行融合，提出了基于桨尖喷气的混合布局旋翼飞行器。起降时，通过桨尖喷气发动机驱转旋翼，以直升机的方式实现垂直起降。低速飞行时，主要由自转旋翼提供拉力，高速飞行时，通过调节桨盘倾角及旋翼总距，降低旋翼转速，使旋翼卸载，使用升阻比更大的机翼承担大部分升力，提高整机的升阻比，提高飞行速度。上述结构的缺点是：虽然当利用固定翼实现快速飞行时，由于旋翼和直升机的存在无法达到快速的飞行，彼此受到制约，无法完全发挥各自最大的特点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种混合布局无人机，在固定翼飞行时，旋翼不会影响飞行稳定性及飞行速度。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种混合布局无人机，其特征在于：包括机身、固定于机身两侧的固定翼，安装于机身尾部的尾翼以及安装在机身后部的推进电机，所述推进电机的输出轴上安装有桨叶；所述机身的中部设有条形安装孔，所述条形安装孔内安装有四旋翼收折机构，所述四旋翼收折机构包括安装板、四根旋翼机臂、四个无刷电机、丝杠、拉杆以及驱动电机，所述安装板固定在所述条形安装孔中，所述四个无刷电机分别安装在所述四根旋翼机臂的外端，每个无刷电机的输出轴上安装有桨叶，所述四根旋翼机臂的内端分别通过铰轴安装在所述安装板上，所述丝杠的两端通过轴承座安装在所述安装板上，所述驱动电机驱动所述丝杠转动，丝杠上螺纹连接有两个螺纹套，每个螺纹套的两端分别铰接有一根所述拉杆，所述拉杆的外端与所述旋翼机臂的内端铰接，所述四根旋翼机臂的外端在展开状态下从所述条形安装孔的两侧伸出。

优选地，所述四根旋翼机臂的内端分别固定有连接耳，所述连接耳与所述拉杆的外端铰接。

优选地，所述尾翼通过两根连接杆与所述固定翼连接。

优选地，所述机身的前端固定有安装台。

优选地，所述机身的下部安装有滑行轮。

优选地，在所述机身的底部安装有摄像云台。

优选地，所述两个螺纹套的内螺纹方向相反。

一种混合布局无人机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、垂直起降时将以四旋翼模式，驱动电机驱动丝杠转动，四根旋翼机臂的外端展开，四个无刷电机从条形安装孔的两侧伸出，借助电调驱动无刷电机带动桨叶产生升力，升空到一定高度后悬停；

步骤二、平稳前进时，推进电机启动提升前进速度，借助固定翼机翼产生部分升力，通过气压计BMP085实时检测当前气压并转换成高度，协调四旋翼的四个无刷电机减少转速以渐少升力，使总升力等于重力以保持稳定状态达到定高飞行效果；

步骤三、当固定翼机翼提供的升力足以使飞行稳定时，四旋翼机翼逐步减速并停止，延时5s后，经飞行控制器运算若仍满足模式转换条件，四旋翼收折机构工作，收起四旋翼以减少飞行时受到的空气阻力提升整体飞行稳定性；

步骤四、固定翼巡航模式下，飞行器将借助固定翼机翼两端的舵面保持平衡姿态，尾翼的舵面调整飞行高度，以保持稳定高速飞行姿态；

步骤五、接近目的地，固定翼模式切换四旋翼模式，四旋翼收折机构工作将四旋翼四个机臂展开，启动四旋翼四个无刷电机，同时推进电机减速逐步停止转动，切换为四旋翼模式，可以进行垂直降落。