一种新型飞翼无人机及其航向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新型飞翼无人机及其航向控制方法，该无人机包括翼身融合体、对称安装在翼身融合体两侧的左外翼和右外、安装在翼身融合体中后部的动力装置、对称布置的操纵面以及安装在翼身融合体头部的空速管系统，所述左外翼、右外翼与翼身融合体固连，所述动力装置固定在所述翼身融合体的中后部。本发明专利技术采用了左右两侧开裂式阻力方向舵组合偏转的控制方式，通过迎角反馈信号使两者预先偏转至一定角度，然后在此基础上叠加航向增稳系统或航向控制系统给出的阻力方向舵的偏角指令信号，可以解决无尾飞翼飞机巡航阶段尤其是低速飞行状态下的纵向、横侧向的稳定性差，航向控制困难等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器领域，具体涉及。
技术介绍
飞翼飞机通常采用翼身融合设计，取消了传统飞机上的水平尾翼及垂直尾翼，使其具有良好的气动效率，例如升阻比大、飞行阻力和雷达反射截面积小、有效装载能力强等。但也给飞机的稳定性和操纵性带来不利影响，如飞机的纵向、横侧向的稳定性不足甚至不稳定，航向控制困难等。传统飞机采用开裂式阻力方向舵控制飞机偏航，通过偏航角速率r或者侧滑角反馈信号β设计航向增稳或者控制系统，这种方式在同一时刻只用了飞机某一侧的开裂式阻力方向舵，在巡航阶段效果良好，但是随着速度降低，飞机迎角α逐渐增大，开裂式阻力方向舵Ssdk的舵效出现显著的非线性特性，甚至在偏转初期出现操纵反效现象，如图1所示，若处置不当可能会诱发航向振荡，引发飞行事故。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了，采用了左右两侧开裂式阻力方向舵组合偏转的控制方式，通过迎角反馈信号使两者预先偏转至一定角度，然后在此基础上叠加航向增稳系统或航向控制器给出的阻力方向舵的偏角指令信号，可以解决无尾飞翼飞机巡航阶段尤其是低速飞行状态下的纵向、横侧向的稳定性差，航向控制困难等问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为:一种新型飞翼无人机，包括翼身融合体、对称安装在翼身融合体两侧的左外翼和右外、安装在翼身融合体中后部的动力装置、对称布置的操纵面以及安装在翼身融合体头部的空速管系统，所述左外翼、右外翼与翼身融合体固连，所述动力装置固定在所述翼身融合体的中后部，所述多操纵面由第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面构成，所述第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面分别通过金属铰链与所述翼身融合体的后缘相连，所述第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面为升降舵δ e，用于控制飞机俯仰运动，所述第五舵面和第六舵面为副翼δ a，用于控制飞机滚转运动，所述第七舵面和第八舵面分别为左侧、右侧开裂式阻力方向舵3?和δ KSDK，用于控制飞机偏航运动，所述空速管系统由空速管、迎角传感器、侧滑角传感器构成，所述上述空速管与翼身融合体前部固连，所述迎角传感器与所述空速管以水平方式相连，所述侧滑角传感器与所述空速管以竖直方式相连。其中，所述第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面通过电动舵机驱动。其中，第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面通过液压舵机驱动。上述的一种无尾飞翼多操纵面无人机的控制方法，包括如下步骤:S1、利用基于迎角α反馈的开裂式阻力方向舵预偏角控制器将左右两侧阻力方向舵同时预偏至某一角度b(以下简称预偏角b)；S2、在步骤SI的基础上叠加基于侧滑角β反馈的航向增稳或者航向控制系统解算后输出的方向舵的指令信号L，得到左右两侧的开裂式阻力方向舵的实际偏角分别为:B LSDE — & SDR+b，^ RSDR — - δ SDR+b ；S3、根据步骤S2所得的实际偏角控制方向舵。本专利技术具有以下有益效果:采用了左右两侧开裂式阻力方向舵组合偏转的控制方式，通过基于迎角反馈的开裂式阻力方向舵预偏角控制器使两者预先偏转至一定角度，然后在此基础上叠加基于侧滑角β反馈的航向增稳系统或航向控制系统给出的阻力方向舵的偏角指令信号，可以解决无尾飞翼飞机巡航阶段尤其是低速飞行状态下的纵向、横侧向的稳定性差，航向控制困难等问题【附图说明】图1为开裂式阻力方向舵以传统单侧偏转方式操纵时的舵效图。图2为本专利技术的控制飞机对象的三维示意图。图3为本航向控制方法的控制结构图。图4为开裂式阻力方向舵以双侧组合偏转方式操纵时的舵效图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图2所示，本专利技术实施例提供了一种新型飞翼无人机，包括翼身融合体1、对称安装在翼身融合体两侧的左外翼2.1和右外翼2.2、安装在翼身融合体中后部的动力装置3、对称布置的操纵面4以及安装在翼身融合体头部的空速管系统5，所述左外翼2.1、右外翼2.2与翼身融合体I固连，所述动力装置3固定在所述翼身融合体I的中后部，所述多操纵面4由第一舵面4.1、第二舵面4.2、第三舵面4.3、第四舵面4.4、第五舵面4.5、第六舵面4.6、第七舵面4.7和第八舵面4.8构成，所述第一舵面4.1、第二舵面4.2、第三舵面4.3、第四舵面4.4、第五舵面4.5、第六舵面4.6、第七舵面4.7和第八舵面4.8分别通过金属铰链与所述翼身融合体I的后缘相连，所述第一舵面4.1、第二舵面4.2、第三舵面4.3和第四舵面4.4为升降舵δ e，用于控制飞机俯仰运动，所述第五舵面4.5和第六舵面4.6为副翼δ a，用于控制飞机滚转运动，所述第七舵面4.7和第八舵面4.8分别为左侧、右侧开裂式阻力方向舵和δ KSDK，用于控制飞机偏航运动，所述空速管系统5由空速管5.1、迎角传感器5.2、侧滑角传感器5.3构成，所述上述空速管5.1与翼身融合体I前部固连，所述迎角传感器5.2与所述空速管5.1以水平方式相连，所述侧滑角传感器5.3与所述空速管5.1以竖直方式相连。所述第一舵面4.1、第二舵面4.2、第三舵面4.3、第四舵面4.4、第五舵面4.5、第六舵面4.6、第七舵面4.7和第八舵面4.8通过电动舵机驱动。第一舵面4.1、第二舵面4.2、第三舵面4.3、第四舵面4.4、第五舵面4.5、第六舵面4.6、第七舵面4.7和第八舵面4.8通过液压舵机驱动。如图3所示，本专利技术实施例还提供了一种新型飞翼无人机的航向控制方法，包括如下步骤:S1、利用基于迎角α反馈的开裂式阻力方向舵预偏角控制器将左右两侧阻力方向舵同时预偏至某一角度b(以下简称预偏角b)；S2、在步骤SI的基础上叠加基于侧滑角β反馈的航向增稳或者航向控制系统解算后输出的方向舵的指令信号L，得到左右两侧的开裂式阻力方向舵的实际偏角分别为:B LSDE — & SDR+b，δ RSDR — — δ SDR+b ；S3、根据步骤S2所得的实际偏角控制方向舵，全机偏航力矩的非线性及操纵反效特性得到明显改善，如图4所示。通过合理设计预偏角的控制律即可解决无尾飞翼飞机巡航时尤其是低速飞行时的纵向与横侧向的稳定性差，航向控制困难问题。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。【主权项】1.一种新型飞翼无人机，其特征在于，包括翼身融合体、对称安装在翼身融合体两侧的左外翼和右外、安装在翼身融合体中后部的动力装置、对称布置的操纵面以及安装在翼身融合体头部的空速管系统，所述左外翼、右外翼与翼身融合体固连，所述动力装置固定在所述翼身融合体的中后部，所述多操纵面由第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面构成，所述第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面分别通过金属铰链与所述翼身融合体的后缘相连，所述第一舵面、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型飞翼无人机，其特征在于，包括翼身融合体、对称安装在翼身融合体两侧的左外翼和右外、安装在翼身融合体中后部的动力装置、对称布置的操纵面以及安装在翼身融合体头部的空速管系统，所述左外翼、右外翼与翼身融合体固连，所述动力装置固定在所述翼身融合体的中后部，所述多操纵面由第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面构成，所述第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面、第五舵面、第六舵面、第七舵面和第八舵面分别通过金属铰链与所述翼身融合体的后缘相连，所述第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面为升降舵δe，用于控制飞机俯仰运动，所述第五舵面和第六舵面为副翼δa，用于控制飞机滚转运动，所述第七舵面和第八舵面分别为左侧、右侧开裂式阻力方向舵δLSDR和δRSDR，用于控制飞机偏航运动，所述空速管系统由空速管、迎角传感器、侧滑角传感器构成，所述上述空速管与翼身融合体前部固连，所述迎角传感器与所述空速管以水平方式相连，所述侧滑角传感器与所述空速管以竖直方式相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：屈晓波，章卫国，史静平，李广文，李中健，刘小雄，李爱军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61