[发明专利]一种重心可调的复合推进无人机及其控制方法

权利要求书

1.一种重心可调的复合推进无人机，包括电能发生模块、承载机身、模块化能源舱、模块化载荷舱、机臂、航电设备舱、飞行员操作席、升力旋翼、推进旋翼以及起落架，电能发生模块包括燃气轮机电能发生模块和/或氢燃料堆电能发生模块，模块化能源舱包括燃料舱和/或高压氢罐燃料舱，电能发生模块发出的电能通过航电设备舱的综合电源管理模块向导航设备、任务计算机等设备提供能源，同时发出的电能向安装在机臂中的升力旋翼和推进旋翼提供能源；

两个机臂中间设置承载机身，三者通过四根平行横梁连接，两个机臂和承载机身纵轴线平行；一个机臂、两个横梁和承载机身构成平行四边形，在纵轴线方向上，承载机身相对机臂平移，通过平移调节机臂与承载机身之间的距离，横梁与机臂、承载机身分别通过旋转关节铰接；无人机两个动力机臂与承载机身通过四个横梁平行铰接，旋转关节转动驱动机臂向前后移动，从而实现无人机的重心调节，适应不同任务状态下无人机重心；

无人机采用升力旋翼和推进旋翼复合推进，实现无人机垂直起降、悬停和高速巡航；每个机臂纵向安装三对共轴对转水平旋转的升力旋翼提供升力，尾部垂直旋转的推进旋翼提供无人机巡航水平推力，左右两个推进旋翼对向旋转以抵消反扭力矩，差速旋转提供无人机巡航时的航向控制力矩。

2.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于： 燃气轮机电能发生模块使用燃料舱中的化石燃料煤油或者柴油发电，氢燃料堆电能发生模块使用高压氢罐燃料舱中的氢气发电；搭载燃气轮机电能发生模块时，能源舱为化石燃料煤油或者柴油，燃气轮机工作带动发电机发电；搭载氢燃料堆电能发生模块时，能源舱为高压储氢罐。

3.根据权利要求2所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于： 燃气轮机电动发生模块包括燃气轮机、高速永磁无刷发电机、三相整流桥和燃气轮机电能发生控制器；燃气轮机工作后带动高速永磁无刷发电机旋转发电，发出的三相交流电通过三相整流桥整流后输出稳定的直流电；燃气轮机电能发生控制器检测燃气轮机转速与输出直流电压，根据电压反馈调整燃气轮机转速，保持燃气轮机电能发生模块输出稳定的直流电能。

4.根据权利要求2所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：氢燃料堆电能发生模块是质子交换膜氢燃料电池，包括流量控制阀、氢燃料电堆、稳压器、空压机和氢燃料堆电能发生控制模块，高压氢气经过流量控制阀后进入氢燃料电堆，空气经过加压过滤装置、空压机后进入氢燃料电堆，在催化剂的作用下氢气与空气中的氧气发生氧化还原反应，将化学能转化电能，生产的纯净水以水蒸气形态排除氢燃料电堆，氢燃料堆电能发生控制模块检测电能输出的反馈，通过调节流量控制阀和空压机精确控制氢燃料电堆反应速率，实现对氢燃料堆电能发生模块精确控制。

5.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：任务状态包括停机状态、悬停状态、低速巡航状态、高速巡航状态；停机状态，机臂靠拢机身折叠，升力旋翼旋转到与机臂平行，机臂向内收起紧贴承载机身；悬停状态，无人机保持水平，最佳重心位于几何中心；低速巡航状态，无人机负迎角飞行，最佳重心位于几何重心前；高速巡航状态，无人机保持正迎角飞行，最佳重心位于几何重心。

6.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：承载机身顶部为航电设备舱和电能发生模块，承载机身中部靠前为飞行员操作席，后面是模块化能源舱，下部为模块化载荷舱，承载机身底部、模块载荷舱下部安装不可收放滑翘式的起落架；承载机身集成了无人机能源、控制、载荷设备，为无人机提供飞行控制、电能和任务载荷；

无人机搭载飞行员操作席，飞行员操作席集成了无人机控制器航参显示屏，搭载飞行员实现有人操作无人机飞行，具备载人、运货和客货混载多种飞行状态。