[发明专利]一种可分合智能变体垂直起降无人平台及其控制策略

权利要求书

1.一种可分合智能变体垂直起降无人平台，其特征在于，包括尾座式垂直起降无人母机、翼下挂载的可分合副涵道风扇飞行器，实现一键分合功能的电磁连接机构，其中：

所述尾座式垂直起降无人母机，有旋翼及固定翼两种模态，处于旋翼模态时实现垂直起降与悬停功能，处于固定翼模态时实现平飞巡航功能；所述翼下挂载的可分合副涵道风扇飞行器，带独立的舵控系统，能够实现垂直起降、巡飞与悬停功能；所述实现一键分合功能的电磁连接机构，包括永磁体和电磁线圈，电磁线圈和永磁体分别设置在尾座式垂直起降无人母机、翼下挂载的可分合副涵道风扇飞行器上，利用磁极同向相斥异向相吸的原理，通过改变连接构件内电磁线圈的电流方向，实现尾座式垂直起降无人母机和副涵道风扇飞行器的分合；

所述实现一键分合功能的电磁连接机构，与机翼下方的连接点为凸形鼓包构件，内置有电磁线圈；与副涵道风扇飞行器的连接点为凹形构件，材料为固定磁极的永磁体，当可分合智能变体垂直起降无人平台接到分离指令时，首先将飞行姿态转换为垂直悬停状态，然后改变机翼下方凸形鼓包构件内电磁线圈的电流方向，使其与副涵道风扇飞行器上凹形构件磁极变成同向，产生斥力将副涵道风扇飞行器弹开；同理，当可分合智能变体垂直起降无人平台接到组合指令时，首先使尾座式垂直起降无人母机与副涵道风扇飞行器的空间位置靠近，并使尾座式垂直起降无人母机处于垂直悬停状态，控制副涵道风扇飞行器，调整其位置与姿态，使凹形构件位置接近机翼下方凸形鼓包构件，改变鼓包内线圈电流方向，使连接点双方磁极异向相吸，并锁死。

2.根据权利要求1所述的可分合智能变体垂直起降无人平台，其特征在于，所述尾座式垂直起降无人母机包括机体、主涵道风扇、舵控系统，其中，机体采用上单翼气动布局，及轻质材料结构设计；主涵道风扇作为平台的主动力，由电机、桨叶、涵道筒壁组成，采用共轴双电机正反桨设计以抵消反扭矩，涵道筒壁沿流向设计成翼型以削弱前缘分离流；舵控系统由舵机及舵面构成，舵面采用箱舵，置于涵道风扇的射流之中，通过偏转舵面实现推力的矢量控制，以改变无人母机的俯仰、航向及横倾姿态。

3.根据权利要求1所述的可分合智能变体垂直起降无人平台，其特征在于，所述可分合副涵道风扇飞行器由副涵道风扇及独立的舵控系统组成，其中，副涵道风扇由电机、桨叶、涵道筒壁组成，采用共轴双电机正反桨设计以抵消反扭矩，涵道筒壁沿流向设计成翼型以削弱前缘分离流；舵控系统由舵机及舵面构成，舵面采用箱舵，置于涵道风扇的射流之中，通过偏转舵面实现推力的矢量控制，在独立飞行时实现飞行器的姿态与位置控制。

4.根据权利要求1所述的可分合智能变体垂直起降无人平台，其特征在于，所述可分合副涵道风扇飞行器加装固定翼及机身，实现平飞巡航功能。

5.基于权利要求1-4任一项所述的可分合智能变体垂直起降无人平台的控制策略，其特征在于：在起降阶段，开启副涵道风扇飞行器的副涵道风扇，利用其推力增量提高平台垂直转平飞的效率，利用其推力矢量增加平台的滚转控制效率，从而提高抗风能力；在巡航阶段，开启副涵道风扇飞行器的副涵道风扇并向下偏转舵面，增加平台的推力及升力，助力尾座式垂直起降无人母机实现平台的变速、大机动突防；在到达任务地点后，根据任务需求，通过一键分合功能使副涵道风扇飞行器分离出去执行单独或协同作战任务；在任务完成后，通过一键分合功能使副涵道风扇飞行器重新组合到尾座式垂直起降无人母机上补充电力，多次重复使用或携带返回。