[发明专利]一种无人直升机及其控制系统

权利要求书

1.一种无人直升机的控制系统，包括控制器、主旋翼（1）、用于操控所述主旋翼（1）变距的第一操控机构（2）、安装于无人直升机的两侧的机翼（3），其特征在于，两侧的所述机翼（3）上均安装有推进机构（4）；当无人直升机处于升降或悬停状态时，所述控制器控制所述无人直升机的两侧的所述推进机构（4）进行差动，且使两侧的所述推进机构（4）所产生的水平差动力矩与所述主旋翼（1）旋转而产生的扭矩平衡；

还包括用于驱动所述主旋翼（1）旋转的动力机构（6）、用于检测所述主旋翼（1）的桨叶所在位置的位置传感器和用于锁止所述主旋翼（1）的锁止机构；

当所述无人直升机向前飞行的速度达到第一预设速度后，随着所述无人直升机向前飞行的速度的增加，所述控制器控制所述动力机构（6）驱动所述主旋翼（1）的旋转速度降低；且当所述无人直升机向前飞行的速度达到第二预设速度且所述位置传感器检测到所述主旋翼（1）的两片桨叶分别指向无人直升机的前方和后方时，所述锁止机构锁止所述主旋翼；当所述无人直升机向前飞行的速度低于第二预设速度时，所述锁止机构解锁所述主旋翼（1），其中，第一预设速度小于第二预设速度，所述主旋翼（1）的两片桨叶分别指向无人直升机的前方和后方具体为所述主旋翼（1）的两片桨叶转动至提前于无人直升机的正前方预设角度或正后方预设角度；

所述第一预设速度V₁与第二预设速度V₂之间满足关系：V₁=kV₂，其中，k的取值为0.8-0.9；

所述第二预设速度V₂的计算方式为：

式中，m为无人直升机的重量，g为重力加速度，ρ为大气密度，S为无人直升机的机翼面积，C_lα为机翼翼型的升力线斜率，β为机翼的安装角。

2.如权利要求1所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，两侧的所述推进机构（4）均用于对所述无人直升机产生斜向上的推进力；当无人直升机处于升降或悬停状态时，所述第一操控机构（2）控制所述主旋翼（1）向后倾斜预设角度，且使所述主旋翼（1）所产生的水平向后的分拉力与两侧的所述推进机构（4）所产生的水平向前的分推力的合力平衡。

3.如权利要求2所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，当所述无人直升机处于垂直升降状态时，所述主旋翼（1）的拉力和所述推进机构（4）的推力满足如下关系：

式中，F₁与F₂分别为两侧的所述推进机构的推力，T为所述主旋翼的拉力，θ为主旋翼的倾斜角，β为所述推进机构的安装角，Q为所述主旋翼旋转而产生的扭矩，L为直升机翼展，m为无人直升机重量，g为重力加速度，a为无人直升机在垂直方向的预期加速度。

4.如权利要求3所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，还包括用于监测无人直升机各个方向加速度的检测器，所述控制器根据所述检测器检测的数据实时对所述主旋翼（1）和所述推进机构（4）进行闭环控制调整。

5.如权利要求1所述的无人直升机的控制系统，其特征在于，所述推进机构（4）为涵道风扇、螺旋桨和小型涡轮发动机中的至少一种。

6.一种无人直升机，包括控制系统，其特征在于，所述控制系统为如权利要求1-5中任一项所述的无人直升机的控制系统。