[发明专利]一种增加阻力的交叉舵耗能方法

说明书

本发明公开了一种增加阻力的交叉舵耗能方法，通过普通固定翼无人机两侧的一片升降舵修改为两片升降舵，进而构成交叉舵；然后搭建固定翼无人机的运动模型，通过对运动模型仿真计算出固定翼无人机的临界能量，最后根据临界能量设计交叉舵的制导指令，并根据制导指令控制交叉舵偏转，实现固定翼无人机着陆时耗能。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，更为具体地讲，涉及一种增加阻力的交叉舵耗能方法。

背景技术

无人飞行器在巡航状态结束后将发动机停车进行无动力着陆，可以减少燃料消耗。在进行无动力着陆时，发动机停车，无法用推力来控制着陆，因此着陆过程中的能量管理非常重要。无动力着陆过程中，需要对飞行器在下滑道上的能量进行管理，使得飞行器能够以合适的能量着陆。在低空中，可以通过使用减速板来调整飞行器所受的阻力。但在高空中，由于动压的限制，无法打开减速板。

目前，高空中的能量管理常通过S转弯，改变飞行器的航迹，使得飞行器在侧方向上走更远的距离，增加飞行器的航程来增加能量耗散。但是，采用S转弯需要设计更加复杂的控制律。同时，S转弯的航迹设计较为复杂，需要较大的工作量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增加阻力的交叉舵耗能方法，通过交叉舵使固定翼无人机在高空中增加阻力，从而达到无动力安全着陆。

为实现上述发明目的，本发明一种增加阻力的交叉舵耗能方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、设计交叉舵结构

将普通固定翼无人机两侧的一片升降舵修改为两片升降舵，两片升降舵分别记为舵a和舵b，舵a和舵b分别进行偏转，形成交叉舵；

(2)、搭建固定翼无人机的运动模型

(2.1)、搭建固定翼无人机的环境模型

将固定翼无人机的位置输入至matlab拟合工具，通过matlab拟合工具计算固定翼无人机所处的经纬度，拟合出固定翼无人机所处位置的重力加速度、空气密度以及空气速度；

(2.2)、搭建固定翼无人机的受力模型

其中，D为固定翼无人机的阻力，L为固定翼无人机的升力，Z为固定翼无人机的侧力；c_x、c_y、c_z分别表示固定翼无人机的阻力系数、升力系数和侧力系数；为固定翼无人机的动压，ρ为固定翼无人机所处位置的空气密度，V为固定翼无人机的速度，S_ref为固定翼无人机的机翼参考面积；

(2.3)、搭建固定翼无人机的受力矩模型

其中，M_x、M_y、M_z分别表示固定翼无人机所受的滚转力矩、偏航力矩和俯仰力矩；m_x、m_y、m_z分别表示固定翼无人机所受的滚转力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数；L_ref为固定翼无人机的机翼平均气动弦长；

(2.4)、搭建固定翼无人机的运动模型

结合步骤(2.2)的受力模型和步骤(2.3)的受力矩模型，搭建固定翼无人机的运动模型；