[实用新型]一种适合高速运行的微型飞行器

说明书

本实用新型提出一种适合高速运行的微型飞行器，所述飞行器包括飞行控制模块和在飞行时可产生竖向升力的翼形机身；所述机身俯视向的中部处设有竖向的涵道；所述涵道内设有可提供垂直升力的第一旋翼组；翼形机身尾部的后缘处设有可提供水平推力的第二旋翼组；本实用新型具有使用寿命长、飞行操控性好、维护成本低等优点。

技术领域

本实用新型涉及微型飞行器技术领域，尤其是一种适合高速运行的微型飞行器。

背景技术

目前，多旋翼微型飞行器被提出用于许多重要领域，现有微型飞行器的关键基础结构勉强能应对复杂环境，但其结构仍然可能出现故障，且维修成本高。高速运行时其操控的稳定性也大大降低。因此设计者必须提供一种具有长寿命、运行速度高、飞行更安全和维护成本低的微型飞行器，以至于使其能够应用于重要领域。

发明内容

本实用新型提出一种适合高速运行的微型飞行器，具有使用寿命长、飞行操控性好、维护成本低等优点。

本实用新型采用以下技术方案。

一种适合高速运行的微型飞行器，所述飞行器包括飞行控制模块和在飞行时可产生竖向升力的翼形机身；所述机身俯视向的中部处设有竖向的涵道；所述涵道内设有可提供垂直升力的第一旋翼组；翼形机身尾部的后缘处设有可提供水平推力的第二旋翼组。

所述第一旋翼组包括竖向共轴设置的第一旋翼(1)、第二旋翼(2)；所述第二旋翼组包括水平向设置且相对于机身轴线对称分布的第三旋翼(3)、第四旋翼(4)。

所述第二旋翼组为可控制飞行器水平飞行方向的旋翼组。

所述第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼、第四旋翼均以电机驱动；第一旋翼、第二旋翼的旋转方向相反；第三旋翼、第四旋翼的旋转方向相反；所述飞行器还包括电子速度控制器、电池；飞行器的机身下部设有着陆器。

所述第一旋翼组中的旋翼以玻璃纤维增强塑料成型；第二旋翼组中的旋翼以凯芙拉纤维成型；翼形机身尾部后缘为翼形的薄端。

飞行器的总尺寸不超过15厘米。

一种适合高速运行的微型飞行器控制方法，用于上述的微型飞行器，所述微型飞行器为三旋翼直升机，飞行控制模块使用的动力学模型基于使用欧拉-拉格朗日方法的三旋翼直升机控制模型，该控制模型中，描述旋翼机位置和方位的广义坐标如下：

q^T＝(x，y，z，ψ，θ，φ)公式一；

式中x,y,z表示三旋翼直升机质心相对于惯性系I的位置；ψ、θ、φ是三个欧拉角偏航角、俯仰角和横滚角，代表旋翼机的方向；

所述控制模型分为平移坐标和旋转坐标，以公式表述为

旋翼机的平动动能以公式表述为

其中m表示旋翼机的质量；旋翼机的转动动能以公式表述为

其中J代表转动惯量；旋翼机的重力势能为：

U＝mgz公式六；

由上可知，旋翼机控制模型的拉格朗日函数以公式表述为

L＝T_tra+T_rot-U公式七；

旋翼机动力学模型由欧拉-拉格朗日方程和外部广义力F得出，如下所示：

式中，τ是广义力矩，F_ξ是由于飞行控制模块输入而施加在旋翼机上的平移推力；作用在三旋翼直升机机身框架电机转子上的力以公式表述为：