[发明专利]新型喷气式垂直起降飞行器及其非线性控制方法

说明书

本发明属于飞行器技术领域，更具体地，涉及一种新型喷气式垂直起降飞行器及其非线性控制方法。该飞行器包括飞行器机身、飞行器机架、飞行器控制系统、微型涡喷发动机、飞行器推力矢量系统和飞行器动力供应系统，飞行器机身与飞行器机架固定连接，四个飞行器机架设置在飞行器机身的四个角，四个微型涡喷发动机分别固定在飞行器机架的末端，飞行器控制系统设置在飞行器机身上，并通过外部电路和油路与飞行器推力矢量系统和飞行器动力供应系统连接。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，更具体地，涉及一种新型喷气式垂直起降飞行器及其非线性控制方法。

背景技术

无人机具有体积小、控制灵活、方便携带的特点，已得到了各个国家的大力支持，被广泛应用于人民生活当中。在抗震救灾，人员物资运输等应用场景下，无人机可以穿越复杂地形环境，完成紧急药品以受灾人员运输等任务。传统的无人飞行器可以被简单分为固定翼无人飞行器和旋翼无人飞行器，其中大型固定翼飞行器具有运力大，续航时间长的优点，但是其较大的体型使其造价较高，同时操纵难度更大，在起飞和降落时需要较长的跑道，在进行较大重量物品运输时需要对飞行器两侧进行配平，能耗比较低。相较于大型固定翼飞行器，旋翼飞行器由于其较小的体积使其具有更为灵活的飞行条件，起落条件更低。同时，受锂电池动力限制，旋翼飞行器无法长时间飞行，最大负荷低，无法满足战略物品运输等任务。通过结合以上两种飞行器的优点，本专利提出了一种新型的垂直起降喷气式飞行器设计，建模及其控制方法。

目前被广泛研究的垂直起降固定翼飞行器以固定翼与旋翼结合为主，其主要动力来源仍为锂电池配合电动机，虽然实现了垂直起降的功能，但是其仍存在动力不足的缺点，无法实现较大的飞行载重，极大地限制了其在救灾领域内的应用，无法大规模推广。

如何在传统无人飞行器设计方案的基础上进行开创研发，设计出一种可以在高负荷长时间飞行的条件下实现可垂直起降功能是目前飞行器领域急需解决的难题。

发明内容

为此，需要提供一种新型喷气式垂直起降飞行器及其非线性控制方法，该新型喷气式垂直起降飞行器可以在垂直起降条件下实现长时间，高负荷的物品运输功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

新型喷气式垂直起降飞行器，该飞行器包括飞行器机身、飞行器机架、飞行器控制系统、微型涡喷发动机、飞行器推力矢量系统和飞行器动力供应系统，飞行器机身与飞行器机架固定连接，四个飞行器机架设置在飞行器机身的四个角，四个微型涡喷发动机分别固定在飞行器机架的末端，飞行器控制系统设置在飞行器机身上，并通过外部电路和油路与飞行器推力矢量系统和飞行器动力供应系统连接。

本技术方案进一步的优化，所述飞行器还包括设置在飞行器机身上的传感器，所述传感器与飞行器控制系统连接。

本技术方案更进一步的优化，所述传感器包括磁力传感器、陀螺仪、加速度传感器、气压传感器、超声波、GPS信号传感器。

本技术方案更进一步的优化，所述传感器包括陀螺仪、气压计、加速度计。

本技术方案进一步的优化，所述飞行器控制系统包括飞行控制面板、遥控数据接收器和地面监测台，飞行控制面板与遥控数据接收器和地面检测台连接。

本技术方案进一步的优化，所述飞行器动力供应系统中燃料供给系统包括油泵、输油管和油箱，油箱位于飞行器机身底部，通过输油管与油泵相连，油泵的另一个输出口通过输油管连接至微型涡喷发动机，飞行器控制系统通过油泵控制微型涡喷发动机的进油量。

本技术方案进一步的优化，所述飞行器推力矢量系统包括主动旋转装置数码舵机、传动杆和涡喷转动转置，数码舵机固定在飞行器机架内部，通过传动杆与涡喷转动装置相连。