共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置及姿态控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115892449A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211397221.8B64U50/19(2023.01)(22)申请日2022.11.09(71)申请人凌希明地址210000江苏省南京市栖霞区华电路87号(72)发明人凌希明(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204专利代理师郭楠(51)Int.Cl.B64C15/02(2006.01)B64C27/10(2023.01)B64D27/24(2006.01)B64U10/13(2023.01)B64U40/00(2023.01)权利要求书2页说明书5页附图14页(54)发明名称共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置及姿态控制方法(57)摘要本发明公开了一种共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置及姿态控制方法，姿态控制装置采用置于共轴无人机下部的相互垂直的涡轮风扇喷气式结构，气流喷气口及进气口垂直于共轴无人机旋翼轴；本发明进行姿态控制时，通过控制风扇电机的转速，来控制风扇喷气口气流量的大小，喷气气流的反作用力作用于共轴无人机下部，使共轴无人机倾斜不同的角度，电机正转时，共轴无人机向前倾斜，向前飞行，电机反转时，共轴无人机向后倾斜，向后飞行，从而控制共轴双旋翼无人机的飞行姿态。本发明的喷气式姿态控制方式，使共轴双旋翼无人机的飞行姿态控制更加灵敏，飞行及悬停姿态更加稳定，由于取消了舵机，连杆等机构，使得共轴无人机结构更简单，制造成本更低，并且实现共轴无人机大倾角高速稳定飞行。CN115892449ACN115892449A权利要求书1/2页1.一种共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置，其特征在于：包括位于共轴双旋翼无人机下方的涡轮风扇喷气式结构；所述涡轮风扇喷气式结构由相互间垂直分布的，喷气方向为纵向分布在共轴无人机下方的涵道涡轮风扇直喷气式结构，以及喷气方向为横向分布在共轴无人机下方的涡轮风扇侧喷气式结构组成；所述涵道涡轮风扇直喷气式结构包括基体(1)和电机涡轮组件(2)，所述电机涡轮风扇组件(2)固定在基体(1)的内孔中形成气体流动涵道(4)将气体从出气口喷出，喷出的气流产生的反作用力推动共轴无人机飞行时纵向倾斜；所述涡轮风扇侧喷气式结构包括基体(7)、上盖(5)、涡轮风扇(8)、第一电机(9)、出气口(10)和进气口(11)；所述上盖(5)与基体(7)锁紧组合成空气压缩内腔，所述涡轮风扇(8)从进气口吸入空气，在基体(7)的内腔中压缩后将气体从出气口喷出时产生的反作用力推动共轴无人机飞行时横向倾斜。2.根据权利要求1所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置，其特征在于：所述涵道涡轮风扇直喷气式结构的气体流动涵道(4)与共轴无人机的旋翼轴垂直。3.根据权利要求1所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置，其特征在于：所述涡轮风扇侧喷气式结构的出气口和进气口方向与共轴无人机的旋翼轴垂直。4.一种共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制装置来实施，包括以下步骤：(1)将两组相互间垂直分布的涡轮风扇喷气式姿态控制结构，置于共轴无人机下部，气流喷气口及进气口垂直于共轴无人机旋翼轴；(2)通过控制风扇电机的转速，来控制风扇喷气口气流量的大小，喷气气流的反作用力作用于共轴无人机的下部，使共轴无人机倾斜不同的角度；(3)电机正转时，共轴无人机向前倾斜，向前飞行，电机反转时，喷气气流反向，共轴无人机向后倾斜，向后飞行；(4)在两组涡轮风扇喷气式姿态控制结构的共同作用下，实现对共轴双旋翼无人机向前、向后及向左、向右的飞行姿态控制。5.根据权利要求4所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制方法，其特征在于：步骤(1)中的涡轮风扇喷气式姿态控制结构为涵道涡轮风扇直喷气式结构或涡轮风扇侧喷气式结构。6.根据权利要求4所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制方法，其特征在于：步骤(1)中的涡轮风扇喷气式姿态控制结构包括4组涡轮风扇喷气式结构，2组涡轮风扇喷气式结构分别控制共轴无人机向前、向后的飞行姿态，另2组涡轮风扇喷气式结构分别控制共轴无人机向左、向右的飞行姿态。7.根据权利要求4所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制方法，其特征在于：将涵道涡轮风扇直喷气式结构或涡轮风扇侧喷气式结构与舵机姿态控制组合在一起用于控制共轴双旋翼无人机的飞行姿态。8.根据权利要求4所述的共轴双旋翼无人机的喷气式姿态控制方法，其特征在于：将涵道涡轮风扇直喷气式结构或涡轮风扇侧喷气式结构应用于涵道式共轴无人机，所述涵道式共轴无人机包括位于共轴无人机下部上层的涡轮风扇喷气式结构(201)、位于共轴无人机2CN115892449A权利要求书2/2页下部下层的涡