[发明专利]一种基于飞行状态感知的智能飞行器及飞行方法

权利要求书

1.一种基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述智能飞行器表面分布大气参数测量装置、目标位置测量装置、飞行姿态测量装置和绕流条件测量装置；所述目标位置测量装置采用红外雷达或视觉传感器；所述飞行姿态测量装置采用惯性导航系统、姿态角传感器或加速度传感器中的一种或数种；所述绕流条件测量装置采用表面孔式压力传感器、表面热膜、MEMS摩擦应力传感器、温度传感器或光学压力敏感涂层中的一种或数种；所述智能飞行器还包括计算中心和控制器。

2.根据权利要求1所述的基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述飞行器特征为具有固定翼的飞行器，包括常规布局、鸭翼布局和三翼面布局，但不限于上述布局的固定翼飞行器。

3.根据权利要求2所述的基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述大气参数测量装置分布在所述飞行器的最前端；所述目标位置测量装置分布在飞行器前部和侧翼；所述控制器分布在飞行器前部和侧翼；所述绕流条件测量装置分布在飞行器的前部、中部和后部。

4.根据权利要求3所述的基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述大气参数测量装置采用探针、FADS系统。

5.根据权利要求3所述的基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述目标位置测量装置采用视觉传感器；分布在飞行器前部的为头部目标视觉传感器，分布在飞行器侧翼的为侧方视觉传感器。

6.根据权利要求3所述的基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述控制器采用涡控激励器，分布在飞行器前部的为头部涡控激励器，分布在飞行器侧翼的为机翼涡控激励器。

7.根据权利要求3所述的基于飞行状态感知的智能飞行器，其特征在于，所述绕流条件测量装置采用MEMS摩擦应力传感器和表面孔式压力传感器，所述MEMS摩擦应力传感器分布在飞行器前部，所述表面孔式压力传感器分布在飞行器的中部和后部。

8.权利要求1至7任一项所述的基于飞行状态感知的智能飞行器的飞行方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量获取飞行器当前的大气参数、目标位置、飞行姿态和绕流状态，并根据这些参数信息得到飞行器受力状况，根据受力状况，提前判断飞行器的运动趋势；判断飞行器运动趋势采用以下公式：

其中：C_pi为分布在飞行表面测压点的压力系数，由前述表面孔式压力传感器测得；为测压点的无量纲位置参数；C_mx为飞行器的滚转力矩系数，由压力系数根据前述公式(1)计算获得；I为飞行器的转动惯量；为角加速度，由前述加速度传感器测得；K为校准系数，由地面实验标定获得；q为来流动压，由前述大气参数测量装置获得；S为参考面积，是飞行器的垂直投影面积；l是参考长度，即展长；

通过公式(1)，可以获得飞行器在当前绕流状态下受到的滚转力矩情况，再通过公式(2)，计算中心计算出当前受力状态下，飞行器即将产生的角加速度进而对飞行器下一步运动趋势做出预测；结合任务目标，计算中心自主判断当前飞行器运动趋势是否符合既定飞行任务需求；如果飞行器的飞行趋势将偏离目标，则飞行器做出决策，形成控制指令，通过控制器调整飞行器飞行状态。

9.根据权利要求8所述的飞行方法，所述计算中心自主判断当前飞行器运动趋势是否符合既定飞行任务需求的过程为：将当前飞行器运动趋势与飞行数据库中的数据进行比较，所述飞行数据库包括地面模拟数据、飞行器控制模型和历史飞行修正数据。