[发明专利]一种旋转翼垂直起降混合动力无人机及其控制方法

权利要求书

1.一种旋转翼垂直起降混合动力无人机，其特征在于，包括：机身、左机翼、右机翼、左副翼、右副翼、左襟翼、右襟翼、尾翼、主螺旋桨、左翼电动机、左翼螺旋桨、左翼旋转电机、右翼电动机、右翼螺旋桨、右翼旋转电机、尾翼电动机、尾翼电机旋转电机、尾翼电机旋转轴、电机转向变换器、第一垂直安定面、第二垂直安定面、升降舵、第一方向舵、第二方向舵、涡桨发动机、涡桨发动机减速机构、离合器A、离合器B、逆变器、发电/电动一体机、蓄电池组、油箱、温度传感器、压力传感器、荷电状态估计模块和控制模块；

所述左机翼、右机翼分别固定安装在所述机身中部的相对于机头的左右两侧；

所述左机翼上设置有左副翼、左襟翼及左翼螺旋桨；

所述右机翼上设置有右副翼、右襟翼及右翼螺旋桨；

所述左副翼、右副翼用于无人机的转向，左襟翼、右襟翼用于提升无人机的升力；

所述左翼螺旋桨包括左翼螺旋桨A和左翼螺旋桨B；所述右翼螺旋桨包括右翼螺旋桨A和右翼螺旋桨B；

所述左翼电动机和右翼电动机分别安装在左机翼和右机翼上；左翼电动机包括左翼电动机A、左翼电动机B，右翼电动机包括右翼电动机A、右翼电动机B；所述左翼电动机A和右翼电动机A安装在靠近机身的一侧，左翼电动机B和右翼电动机B安装在远离机身的一侧，各电动机的动力输出端分别与所述左翼螺旋桨A、左翼螺旋桨B、右翼螺旋桨A、右翼螺旋桨B相连；

所述左翼旋转电机和右翼旋转电机分别设置在所述左、右机翼与机身的连接处；

所述尾翼固定安装在所述机身的尾部；

所述尾翼电动机安装在所述尾翼的中部，并固结在所述尾翼电机旋转轴上；

所述电机转向变换器的输入端与所述控制模块电气相连，输出端与所述尾翼电机旋转电机的输入端相连，用于调整尾翼电机旋转电机的转向；

所述尾翼电机旋转电机的输出端与所述尾翼电机旋转轴相连，用于调整所述尾翼电动机的角度；

所述升降舵设于所述尾翼的尾部，用于控制无人机的升降；

所述第一垂直安定面、第二垂直安定面垂直固结与尾翼尾部的两端，后方分别设有第一方向舵、第二方向舵，方向舵控制无人机的横摆运动；

所述涡桨发动机安装在机身的头部，其动力输出端分别与所述离合器A和离合器B的输入端相连；

所述涡桨发动机减速机构的输入端与所述离合器A的输出端相连，输出端与所述主螺旋桨相连，用于降低涡桨发动机的转速；

所述离合器B的输出端与所述发电/电动一体机电气相连；

所述逆变器的一端与发电/电动一体机电气相连，另一端分别与所述左翼电动机、右翼电动机和蓄电池组电气相连，用于蓄电池组的电压进行调节；

所述油箱与涡桨发动机通过液压管路相连，用于给涡桨发动机供油；

所述荷电状态估计模块的输入端与蓄电池组电气相连，输出端与控制模块电气相连，用于计算蓄电池组的SOC信号并传输到所述控制模块；

所述温度传感器和压力传感器均设置在所述机身上，温度传感器用于检测环境的温度并将环境温度信号传递给所述控制模块，压力传感器用于检测无人机所处位置的大气压强并将其大气压信号传递给所述控制模块；

所述控制模块分别与涡桨发动机、离合器A、离合器B、升降舵、第一方向舵、第二方向舵、左翼电动机、右翼电动机、左翼旋转电机、右翼旋转电机、发电/电动一体机、尾翼电动机、尾翼电机旋转电机、电机转向变换器、温度传感器和压力传感器电气相连，用于根据各传感器的信号控制各部件的工作。

2.根据权利要求1所述的旋转翼垂直起降混合动力无人机，其特征在于，所述涡桨发动机为双转子涡桨发动机，对发动机转速和螺旋桨桨矩进行分离控制。

3.根据权利要求1所述的旋转翼垂直起降混合动力无人机，其特征在于，所述左翼电动机A和右翼电动机A安装时保证与各自相连的螺旋桨轨迹圆与主螺旋桨轨迹圆无交点。

4.根据权利要求1所述的旋转翼垂直起降混合动力无人机，其特征在于，所述左翼电动机A和右翼电动机A、左翼电动机B和右翼电动机B的转向均相反，用于抵消螺旋桨运动时产生的转矩保证无人机稳定运行。