[发明专利]一种无人直升机及其控制系统

说明书

本发明公开了一种无人直升机及其控制系统，包括控制器、主旋翼、用于操控主旋翼变距的第一操控机构、安装于无人直升机的两侧的机翼，两侧的机翼上均安装有推进机构；当无人直升机处于升降或悬停状态时，控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡。该控制系统，在实际应用过程中，当无人直升机处于升降或悬停状态时，通过控制器控制无人直升机的两侧的推进机构进行差动，且使两侧的推进机构所产生的水平差动力矩与主旋翼旋转而产生的扭矩平衡，从而能够使得无人直升机升降或者悬停时保持平衡。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种无人直升机及其控制系统。

背景技术

当前的市面上的无人直升机多采用常规构型，使用主旋翼提供全部飞行时所需的升降力，导致无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡。

综上所述，如何解决无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人直升机及其控制系统，以解决无人直升机升降或者悬停时，无人直升机难以保持平衡的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无人直升机的控制系统，包括控制器、主旋翼、用于操控所述主旋翼变距的第一操控机构、安装于无人直升机的两侧的机翼，两侧的所述机翼上均安装有推进机构；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进行差动，且使两侧的所述推进机构所产生的水平差动力矩与所述主旋翼旋转而产生的扭矩平衡。

优选地，两侧的所述推进机构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，所述第一操控机构控制所述主旋翼向后倾斜预设角度，且使所述主旋翼所产生的水平向后的分拉力与两侧的所述推进机构所产生的水平向前的分推力的合力平衡。

优选地，当所述无人直升机处于垂直升降状态时，所述主旋翼的拉力和所述推进机构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。

优选地，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和所述推进机构进行闭环控制调整。

优选地，所述推进机构为涵道风扇、螺旋桨和小型涡轮发动机中的至少一种。

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

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驱动所述主旋翼的旋转速度降低；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，其中，第一预设速度小于第二预设速度。

优选地，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。

优选地，所述第二预设速度V₂的计算方式为：