[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

说明书

本发明提出了一种可分合智能变体垂直起降无人平台，其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；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；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。本发明还提出了一种可分合智能变体垂直起降无人平台的控制策略。本发明在合体飞行时可增加平台的推力、速度、机动能力；分散开来可执行单独或协同作战任务。

技术领域

本发明涉及飞行器变体技术，具体涉及一种可分合智能变体垂直起降无人平台及其控制策略。

背景技术

随着未来武器装备的快速发展和战场攻防态势的演变，单体飞行平台的生存环境将逐渐恶劣，高性能、多用途作战飞行平台将成为主流。从某种意义上来说，研发多用途作战平台，一方面可以提高平台作战能力，增加打击效能、提升战场环境适应性，另一方面可以减少开发各类不同单任务飞机的经费开支。

作为行业发展引领者，美国国防部早在2005年8月8日正式发布了最新版无人机路线图——《无人飞行平台系统路线图2005～2030》，其中明确指出，由于飞机工作环境的恶劣以及对飞机性能的严格要求，所以他们将智能变体飞行平台作为实现目的的首选，希望这种新型的智能变体技术能够在未来战场中，根据不同的作战需求，实施可变形飞行并完成多种任务。

目前，飞行器的变体技术主要有：机翼变后掠角、折叠翼展开、进排气系统调节、变尾喷矢量推力、机鼻变角度、可变翼型智能机翼等。在现役飞行器型号上实现变体技术的案例主要有：在F-15战斗机的进气道上加装形状记忆合金材料和装置，使其随飞行速度改变发动机进气道进气面积、前缘半径和内部管道形状，以提升其动力系统性能，增加作战半径。在F/A-18A飞机上采用AAW技术，使其滚转性能显著提高。在MD-900直升机旋翼中嵌入压电驱动器，随飞行状态光顺地改变叶片外形，明显降低了直升机噪声和振动，并使其性能得到提高。

随着新工艺、新材料、新技术的发展，智能变体技术将广泛应用于未来飞行平台设计中，大幅提高平台的航程、速度、机动能力等性能，并可用于蜂群作战中，彻底改变战场作战模式。但是多体多用途的可分合智能变体飞行平台尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可分合智能变体垂直起降无人平台及其控制策略。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可分合智能变体垂直起降无人平台，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。

进一步的，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。