[发明专利]一种离子风固态飞行器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种离子风固态飞行器及其控制方法。该飞行器包括机身和沿机身外周依次设置且均朝机身倾斜的第一力发生器、第二力发生器、第三力发生器和第四力发生器。第一力发生器、第二力发生器、第三力发生器和第四力发生器的结构相同，均包括小电极、大电极和立柱。小电极接高压电源正极，大电极接高压电源接地电极。本发明所述的离子风固态飞行器是基于毕费尔德‑布朗效应，通过四个倾斜设置的力发生器，能够使单个毕费尔德‑布朗效应力发生器产生二维作用效果，即：使机体向上飘升的推进力和使机体自旋的偏航力矩，从而实现俯仰、横滚、偏航全自由度的姿态可控飞行。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种离子风固态飞行器及其控制方法。

背景技术

航空飞行器是现代社会不可或缺的交通运输工具，广泛用于军事、民用领域。传统的航空飞行器包括：固定翼、旋翼式、扑翼式飞行器，其一般采用燃油动力、电动力发动机驱动螺旋桨、涡轮风扇、扑翼等可动部件进而产生推进力，或采用化学燃料燃烧喷射形成推进力实现飞行。此类飞行器存在机构庞杂、能量转化效率低、噪声大等诸多缺陷。

离子风固态飞行器是一种无可动部件的新型飞行器，由于采用毕费尔德-布朗效应力作为推进动力，其具有能量转化效率高、机构简单、噪声小、可靠性高等特点。目前已有的离子风飞行器采用毕费尔德-布朗效应力发生器只作为动力源驱动机体滑翔飞行或悬停飞行，无法实现俯仰、横滚、偏航全自由度的姿态控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子风固态飞行器及其控制方法，该离子风固态飞行器及其控制方法能够解决现有技术中存在的不足，实现俯仰、横滚、偏航全自由度的姿态可控飞行。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种离子风固态飞行器，包括机身和沿机身外周依次设置且均朝机身倾斜的第一力发生器、第二力发生器、第三力发生器和第四力发生器；所述机身的四个端角分别通过一根连杆与第一力发生器、第二力发生器、第三力发生器和第四力发生器相连；所述第一力发生器、第二力发生器、第三力发生器和第四力发生器的结构相同，均包括自上向下依次设置的小电极和大电极以及连接在小电极与大电极之间的若干均匀分布的立柱；所述小电极接高压电源正极，大电极接高压电源接地电极。

进一步的，所述机身包括正方形的机身本体以及分别开设在机身本体四个端角处的四个第一安装孔。

进一步的，所述大电极采用导电金属箔或金属板制成；所述大电极上开设有第一连接孔。

进一步的，所述若干均匀分布的立柱，包括第一立柱和第二立柱；所述第一立柱和第二立柱上均开设有第二连接孔；所述第一立柱上还开设有第二安装孔；所述连杆的内端与机身相连，外端与第一立柱相连。

进一步的，所述立柱的顶部设有用于安装小电极的接线柱。

进一步的，所述立柱采用轻质绝缘材料。

进一步的，所述第一力发生器、第二力发生器、第三力发生器和第四力发生器的倾斜角度相同。

本发明还涉及一种上述离子风固态飞行器的控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)横滚运动控制：通过偏置第一力发生器、第三力发生器和第二力发生器、第四力发生器上的电压，使第一力发生器、第三力发生器的输出推进力大于第二力发生器、第四力发生器的输出推进力，或者使第一力发生器、第三力发生器的输出推进力小于第二力发生器、第四力发生器的输出推进力，从而产生使飞行器机体绕Roll轴旋转的力矩，实现飞行器机体绕Roll轴的横滚运动控制。通过对横滚角进行调节，能够产生横向分力，从而实现机体左、向右横向漂移运动。载体横轴与水平面之间的夹角叫横滚角。