[发明专利]一种球型无人飞行器及工作方法

权利要求书

1.一种球型无人飞行器，其特征在于：包括上下贯通呈中空圆柱体的涵道（5），其上端连接碗口状的涵道进气口（1），其下端连接姿态控制筒（9）；所述涵道（5）内设置有水平的上电机支座（2）和下电机支座（6），其上均安装有电机（3）与风扇（4），上下两个电机（3）对转，驱动两个风扇（4）对转，同时产生无人机所需的升力；

所述姿态控制筒（9）由为同心球环的外环（10）和内环（11）构成，外环（10）匹配固接在涵道（5）下部出口，内环（11）的外侧与外环（10）的内侧是两者的匹配装配面，为球面的一部分周向圆环；内环（11）与舵机（8）连接，并由舵机（8）控制产生推力矢量，围绕球心相对于外环（10）作上下或周向滑动；

所述涵道（5）外壁上设置有电池（7）、舵机（8）、控制电路板（14），电池（7）与控制电路板（14）相连并为其供电，控制电路板（14）再与电机（3）和舵机（8）相连，为两者供电并控制转速或摇臂角度；

所述姿态控制筒（9）的外环（10）和内环（11）为穿过球心上下对称的球环；

所述舵机（8）由舵机1#、舵机2#组成，两者在周向上呈90°的角度固接在涵道（5）上，舵机1#通过连杆与内环（11）的左侧或右侧下边缘固连，舵机2#的摇臂通过连杆与内环（11）的后侧或前侧下边缘固连，舵机带动连杆进行收缩或者推出，对内环（11）施加推拉之力；

外环（10）的下沿低于球心，且下沿所处平面的半径小于球面半径。

2.根据权利要求1所述的球型无人飞行器，其特征在于：所述风扇（4）的叶片后缘呈锯齿状。

3.根据权利要求1所述的球型无人飞行器，其特征在于：所述涵道（5）外连接有龙骨（13），用于支撑中空球壳状的外壳（12），外壳（12）将涵道（5）、姿态控制筒（9）包裹其中。

4.根据权利要求3所述的球型无人飞行器，其特征在于：所述外壳（12）由柔性材料制成。

5.根据权利要求1至4任一所述的球型无人飞行器的工作方法，其特征在于：无人机的风扇转速决定涵道内气流的推力，两个电机转速同时增加，则涵道内气流的推力增加，无人机上升；两个电机转速同时减小，涵道内气流的推力减少，无人机下降；当涵道内上下两个电机出现转速差时，对转风扇产生的反扭矩不能完全抵消，由此控制无人机的偏航姿态；

内环由舵机推拉在外环内部上下滑动，其在侧向滑动的时候使涵道的出口气流角度发生偏转，产生矢量推力效果；若推力指向线不通过无人机质心时，会给无人机一个姿态偏转力矩，对无人机的滚转与俯仰两方向上的姿态进行控制。

6.根据权利要求5所述的球型无人飞行器的工作方法，其特征在于：控制无人机的俯仰姿态的具体方法为：

舵机1#保持中立位置不动，舵机2#摇臂带动连杆收缩，使得姿态控制筒内环在舵机2#的一侧向上滑动，涵道内的气流向无人机后侧方向偏转，此时推力指向偏离无人机的质心，产生一个抬头力矩，使得无人机抬头；

舵机1#保持中立位置不动，舵机2#摇臂带动连杆推出，使得姿态控制筒内环在舵机2#的一侧向下滑动，涵道内的气流向无人机前侧方向偏转，此时产生一个低头力矩，使得无人机低头。

7.根据权利要求5所述的球型无人飞行器的工作方法，其特征在于：控制无人机的滚转姿态的具体方法为：舵机2#保持中立位置不动，舵机1#带动连杆进行收缩或者推出，使得涵道出口气流左右指向，推力指向偏离无人机的质心，控制其滚转方向上的姿态。