本發(fā)明涉及飛行器，屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種矩形組合涵道飛行器，同時還涉及該組合涵道飛行器的飛行控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

無人飛行器按功能可分為固定翼類、旋翼類和涵道類，涵道飛行器是目前較前沿的飛行器。

涵道類飛行器目前常見多為單體涵道，僅適用于低空低速飛行，且受限于單臺發(fā)動機功率及轉(zhuǎn)動慣量等問題，單體涵道載重能力無法有較大的提升，且結(jié)構(gòu)較為復雜。

涵道飛行器采用的都是涵道內(nèi)安裝螺旋槳推進器(簡稱螺旋槳)，通過發(fā)動機提供動力使螺旋槳旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生推力使飛行器脫離地面，若采用單組螺旋槳，則螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生一個反向扭矩，必須在涵道內(nèi)安裝平衡反扭裝置抵消反扭矩，這就增加了系統(tǒng)復雜程度且降低了涵道內(nèi)氣動效率。若使用雙組螺旋槳推進器對轉(zhuǎn)相互抵消自身反扭矩，則螺旋槳推進效率會有所降低，且需增加涵道深度尺寸滿足雙螺旋槳安裝空間。

當前市面上涵道飛行器多為單涵道結(jié)構(gòu)，多為針對某個特定需求研制，任務載荷、使用環(huán)境等較為單一，不能實現(xiàn)多用途，同時現(xiàn)有涵道飛行器很多結(jié)構(gòu)設(shè)計都不符合流體設(shè)計，其飛行時不僅空氣阻力較大，能耗高，且由于空氣的阻擋摩擦，噪聲較大，而且外部長久使用后極易損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種矩形組合涵道飛行器，從而解決了以往涵道飛行器結(jié)構(gòu)復雜、能耗高的技術(shù)問題；同時，本發(fā)明還提供了矩形組合涵道飛行器的飛行控制系統(tǒng)和方法。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種矩形組合涵道飛行器，包括矩形涵道體，矩形涵道體對稱設(shè)置有兩排相同數(shù)目的涵道，涵道內(nèi)從下往上依次設(shè)置有反扭矩柵格舵、動力裝置及動力裝置支撐件，所述矩形涵道體位于兩排涵道之間還設(shè)置有飛控設(shè)備箱。

優(yōu)選的，所述反扭矩柵格舵包括多個依次排列的柵格滑流舵，多個所述柵格滑流舵通過柵格滑流舵連桿連為一體并實現(xiàn)同步聯(lián)動，任意一個所述柵格滑流舵還連接有驅(qū)動伺服舵機。

優(yōu)選的，所述多個所述柵格滑流舵兩端均設(shè)置有舵面轉(zhuǎn)軸，所述驅(qū)動伺服舵機連接在任意一個所述柵格滑流舵一端的舵面轉(zhuǎn)軸上。

優(yōu)選的，所述柵格滑流舵共設(shè)有奇數(shù)個，所述驅(qū)動伺服舵機連接在中間的柵格滑流舵一端。

優(yōu)選的，所述動力裝置包括螺旋槳推進器及與螺旋槳推進器連接的電機或油機。

優(yōu)選的，所述支撐件包括圓筒座和多個支腳，圓筒座內(nèi)部設(shè)有動力裝置調(diào)速開關(guān)組件，所述動力裝置設(shè)置在圓筒座下端，所述多個支腳均勻分布且卡在涵道上端開口側(cè)面。

優(yōu)選的，所述涵道共設(shè)置有八個，兩排涵道均分別對稱設(shè)置有四個；所述任意一排的四個涵道中，位于中間的兩個涵道內(nèi)的反扭矩柵格舵橫向設(shè)置，位于兩端的兩個涵道內(nèi)的反扭矩柵格舵縱向設(shè)置。

本發(fā)明的矩形組合涵道飛行器結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，能夠減少空氣阻力和噪聲，飛行安全穩(wěn)定，能夠快速響應操作，并且省略了平衡反扭裝置，使用了全新結(jié)構(gòu)的反扭矩柵格舵實現(xiàn)反扭矩的平衡，從而平衡更快捷準確，且減少了平衡需要的能耗，保證飛行器滿足垂直起降、平穩(wěn)飛行的要求。

同時，本發(fā)明還公開了上述矩形組合涵道飛行器的飛行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過數(shù)據(jù)鏈連接的地面控制系統(tǒng)和飛行器內(nèi)部的飛控系統(tǒng)，

其中，

所述地面控制系統(tǒng)包括航線規(guī)劃系統(tǒng)、任務策劃系統(tǒng)及實時監(jiān)控系統(tǒng)，航線規(guī)劃系統(tǒng)、任務策劃系統(tǒng)及實時監(jiān)控系統(tǒng)均連接有地面無線數(shù)據(jù)鏈終端；

所述飛控系統(tǒng)包括反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)、動力裝置伺服系統(tǒng)及設(shè)置在飛控設(shè)備箱內(nèi)的主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)包括氣壓高度傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS定位裝置、無線數(shù)據(jù)鏈終端、飛行控制器及驅(qū)動電源，所述氣壓高度傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS定位裝置、無線數(shù)據(jù)鏈終端、驅(qū)動電源均與飛行控制器連接。

本發(fā)明的飛行控制系統(tǒng)能夠精確測定和控制飛行器飛行高度、速度、經(jīng)緯度及飛行姿態(tài)等，可很好的實時監(jiān)控飛行器飛行狀態(tài)，并且可以精確控制和調(diào)節(jié)飛行器飛行參數(shù)，實現(xiàn)飛行器的精準定位，操作響應快速。

最后，本發(fā)明還提供了上述矩形組合涵道飛行器的飛行控制方法，包括同時進行的地面控制方法和飛行控制方法，

其中，

飛行控制方法：GPS定位裝置定位飛行器的經(jīng)緯度坐標和海拔高度，并在飛行器飛行時測定其飛行速度；姿態(tài)傳感器則測定飛行器飛行時姿態(tài)，使其滿足飛行時的平衡要求；氣壓高度傳感器則可測定飛行器飛行的氣壓和飛行高度，測定的飛行高度與海拔高度可通過飛行控制器相互校準；

GPS定位裝置、姿態(tài)傳感器及氣壓高度傳感器將所監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸給飛行控制器，飛行控制器接收數(shù)據(jù)后則輸出相應信號至反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)和動力裝置伺服系統(tǒng)，通過反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)和動力裝置伺服系統(tǒng)控制反扭矩柵格舵和動力裝置的動作，實現(xiàn)飛行器的穩(wěn)定飛行；

地面控制方法：飛行控制器將接收到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)鏈終端和數(shù)據(jù)鏈下發(fā)至地面無線數(shù)據(jù)鏈終端，地面無線數(shù)據(jù)鏈終端則將數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)飛行器姿態(tài)、速度、高度、氣壓、經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)監(jiān)控；

同時航線規(guī)劃系統(tǒng)可以規(guī)劃航線，并將航線數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給飛行控制器，通過飛行器控制反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)和動力裝置伺服系統(tǒng)改變飛行航線，并可調(diào)節(jié)飛行器速度、高度及飛行姿態(tài)；任務策劃系統(tǒng)則可以預先制定飛行器任務，并制定具體飛行任務，實現(xiàn)飛行器的靈活飛行。

通過以上方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)任意方向的移動，且移動時運行平穩(wěn)，控制精準，能夠隨時監(jiān)測飛行數(shù)據(jù)并改變飛行航線，且由于控制的持續(xù)進行，使得飛行器在飛行時或改變飛行狀態(tài)時不會出現(xiàn)傾斜和顛簸，平衡更快捷準確，保證飛行器的安全穩(wěn)定和使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A處的結(jié)構(gòu)放大圖；

圖3是本發(fā)明的主視圖；

圖4是本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖5是本發(fā)明的俯視圖；

圖6是本發(fā)明的飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖；

圖7是具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中的標號分別表示為：1、矩形涵道體；2、動力裝置支撐件；3、起落架；4、電機或油機；5、螺旋槳推進器；6、反扭矩柵格舵；7、涵道；8、飛控設(shè)備箱；9、圓筒座；10、支腳；11、柵格滑流舵；12、舵面轉(zhuǎn)軸；13、柵格滑流舵連桿；14、驅(qū)動伺服舵機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。

如圖1-圖5所示，一種矩形組合涵道飛行器，包括矩形涵道體1，矩形涵道體1對稱設(shè)置有兩排相同數(shù)目的涵道7，涵道7內(nèi)從下往上依次設(shè)置有反扭矩柵格舵6、動力裝置及動力裝置支撐件2，所述矩形涵道體1位于兩排涵道7之間還設(shè)置有飛控設(shè)備箱8。

本發(fā)明的矩形涵道體1設(shè)置相對稱的涵道，并在涵道內(nèi)設(shè)置反扭矩柵格舵6、動力裝置及動力裝置支撐件2，從而可以保證在飛行時飛行平穩(wěn)，便于飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)，規(guī)則的外形結(jié)構(gòu)也符合流線型設(shè)計，能夠減少空氣阻力和噪聲，飛行安全穩(wěn)定，同時反扭矩柵格舵6用于平衡飛行器的反扭矩，保持飛行器平衡，其結(jié)構(gòu)簡單，簡化了飛行器結(jié)構(gòu)，使得能耗更低，結(jié)構(gòu)更為簡單。

本發(fā)明的矩形涵道體1下端還可設(shè)置起落架3，用于飛行器安全起落。

為進一步說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)，所述反扭矩柵格舵6包括多個依次排列的柵格滑流舵11，多個所述柵格滑流舵11通過柵格滑流舵連桿13連為一體并實現(xiàn)同步聯(lián)動，任意一個所述柵格滑流舵11還連接有驅(qū)動伺服舵機14。柵格滑流舵6可轉(zhuǎn)動的設(shè)置在涵道7內(nèi)，位于動力裝置下端；多個所述柵格滑流舵11通過柵格滑流舵連桿13連為一體并實現(xiàn)同步聯(lián)動，可以通過驅(qū)動伺服舵機14驅(qū)動任意一個柵格滑流舵11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)所有柵格滑流舵11的同步轉(zhuǎn)動，改變通過柵格滑流舵11的下洗氣流方向，從而可以改變飛行器飛行狀態(tài)，并通過柵格滑流舵11偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)其受到的反作用，進而平衡飛行器因動力裝置轉(zhuǎn)動而帶來的反扭矩。本發(fā)明省略了現(xiàn)有平衡反扭裝置，使用了全新結(jié)構(gòu)的反扭矩柵格舵6實現(xiàn)反扭矩的平衡，從而簡化了飛行器結(jié)構(gòu)，平衡更快捷準確，且通過一個舵機實現(xiàn)整個裝置的轉(zhuǎn)動，減少了平衡需要的能耗，保證飛行器滿足垂直起降、平穩(wěn)飛行的要求，飛行狀態(tài)改變快捷，并且氣流流動順暢，不會影響正常飛行。

在多個所述柵格滑流舵11兩端均設(shè)置有舵面轉(zhuǎn)軸12，所述驅(qū)動伺服舵機14連接在任意一個所述柵格滑流舵11一端的舵面轉(zhuǎn)軸12上。通過設(shè)置舵面轉(zhuǎn)軸12，從而可以將整個反扭矩柵格舵6可轉(zhuǎn)動的插接在涵道飛行器上，并且，驅(qū)動伺服舵機14連接在任意一個所述柵格滑流舵11一端的舵面轉(zhuǎn)軸12上，從而可以將驅(qū)動伺服舵機14設(shè)置在飛行器內(nèi)部，避免舵機外露而影響平衡，利用舵面轉(zhuǎn)軸12實現(xiàn)連接也方便了裝卸，增加了柵格滑流舵11安裝后的穩(wěn)定性。

在上述基礎(chǔ)上，所述柵格滑流舵11共設(shè)有奇數(shù)個，所述驅(qū)動伺服舵機14連接在中間的柵格滑流舵11一端。為了保證反扭矩柵格舵6在調(diào)節(jié)平衡反扭矩時，能更快更好的實現(xiàn)平衡，柵格滑流舵11設(shè)置成奇數(shù)個，且驅(qū)動伺服舵機14連接在中間的柵格滑流舵11一端，從而使得連接驅(qū)動伺服舵機14的柵格滑流舵11左右兩端剩余的柵格滑流舵11數(shù)目相同，從而在調(diào)節(jié)反扭矩時，其作用力均勻，能更好的實現(xiàn)反扭矩平衡，減少調(diào)節(jié)時間和角度，降低能耗。

作為本發(fā)明的進一步說明，所述動力裝置包括螺旋槳推進器5及與螺旋槳推進器5連接的電機或油機4。螺旋槳推進器5在電機或油機4的帶動下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向下的下洗氣流，為飛行器提供動力。

作為本發(fā)明的進一步說明，所述支撐件2包括圓筒座9和多個支腳10，圓筒座9內(nèi)部設(shè)有動力裝置調(diào)速開關(guān)組件，所述動力裝置設(shè)置在圓筒座9下端，所述多個支腳10均勻分布且卡在涵道7上端開口側(cè)面。將圓筒座9設(shè)計成內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部空腔設(shè)置動力裝置所需的動力裝置調(diào)速開關(guān)組件，簡化了結(jié)構(gòu)，并通過多個支腳10均勻分布且卡在涵道7上端開口側(cè)面將動力裝置卡緊，使得其裝卸方便，并且支腳10之間留有足夠的空間，能增大動力裝置所需的氣流流動空間，使得飛行器飛行更加平穩(wěn)，不會出現(xiàn)斷流、進氣不暢的問題。當動力裝置中采用電機時，動力裝置調(diào)速開關(guān)組件為電子調(diào)速器，用于開閉電機和調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速；當采用油機時，動力裝置調(diào)速開關(guān)組件包括CDI點火器和油門控制伺服舵機，CDI點火器用于油機點火，而油門控制伺服舵機則控制油機油門從而調(diào)節(jié)油機轉(zhuǎn)速，為了保證油機的長久使用，動力裝置調(diào)速開關(guān)組件還可設(shè)置為油機提供燃料的副油箱，保證油機燃料充足。

為更好的實施本發(fā)明，所述涵道7共設(shè)置有八個，兩排涵道7均分別對稱設(shè)置有四個；所述任意一排的四個涵道7中，位于中間的兩個涵道7內(nèi)的反扭矩柵格舵6橫向設(shè)置，位于兩端的兩個涵道7內(nèi)的反扭矩柵格舵6縱向設(shè)置。涵道7共設(shè)置八個，其中兩排的中部四個涵道橫向設(shè)置，而余下四個則縱向設(shè)置，從而通過中間四個涵道內(nèi)的反扭矩柵格舵6控制飛行器沿橫向移動，而余下四個涵道內(nèi)的反扭矩柵格舵6控制飛行器沿縱向移動，結(jié)合實現(xiàn)飛行器在平面內(nèi)的移動，從而控制飛行器的飛行，同時，縱向設(shè)置的四個涵道7內(nèi)的反扭矩柵格舵6則交叉抵消動力裝置產(chǎn)生的反扭矩。

為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，如圖6所示，本實施例還公開了矩形組合涵道飛行器飛行控制系統(tǒng)，包括通過數(shù)據(jù)鏈連接的地面控制系統(tǒng)和飛行器內(nèi)部的飛控系統(tǒng)，

其中，

所述地面控制系統(tǒng)包括航線規(guī)劃系統(tǒng)、任務策劃系統(tǒng)及實時監(jiān)控系統(tǒng)，航線規(guī)劃系統(tǒng)、任務策劃系統(tǒng)及實時監(jiān)控系統(tǒng)均連接有地面無線數(shù)據(jù)鏈終端；

所述飛控系統(tǒng)包括反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)、動力裝置伺服系統(tǒng)及設(shè)置在飛控設(shè)備箱內(nèi)的主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)包括氣壓高度傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS定位裝置、無線數(shù)據(jù)鏈終端、飛行控制器及驅(qū)動電源，所述氣壓高度傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS定位裝置、無線數(shù)據(jù)鏈終端、驅(qū)動電源均與飛行控制器連接。

通過以上飛行控制系統(tǒng)，飛行器能夠精確測定和控制飛行高度、速度、經(jīng)緯度及飛行姿態(tài)等，可很好的實時監(jiān)控飛行器飛行狀態(tài)，并且可以精確控制和調(diào)節(jié)飛行器飛行參數(shù)，實現(xiàn)飛行器的精準定位，操作響應快速。

同時，本實施例還公開了上述矩形組合涵道飛行器的飛行控制方法，包括同時進行的地面控制方法和飛行控制方法，

其中，

飛行控制方法：GPS定位裝置定位飛行器的經(jīng)緯度坐標和海拔高度，并在飛行器飛行時測定其飛行速度；姿態(tài)傳感器則測定飛行器飛行時姿態(tài)，使其滿足飛行時的平衡要求；氣壓高度傳感器則可測定飛行器飛行的氣壓和飛行高度，測定的飛行高度與海拔高度可通過飛行控制器相互校準；

GPS定位裝置、姿態(tài)傳感器及氣壓高度傳感器將所監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸給飛行控制器，飛行控制器接收數(shù)據(jù)后則輸出相應信號至反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)和動力裝置伺服系統(tǒng)，通過反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)和動力裝置伺服系統(tǒng)控制反扭矩柵格舵和動力裝置的動作，實現(xiàn)飛行器的穩(wěn)定飛行；

地面控制方法：飛行控制器將接收到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)鏈終端和數(shù)據(jù)鏈下發(fā)至地面無線數(shù)據(jù)鏈終端，地面無線數(shù)據(jù)鏈終端則將數(shù)據(jù)傳輸給實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)飛行器姿態(tài)、速度、高度、氣壓、經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)監(jiān)控；

同時航線規(guī)劃系統(tǒng)用于規(guī)劃航線，并將航線數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給飛行控制器，通過飛行器控制反扭矩柵格舵伺服系統(tǒng)和動力裝置伺服系統(tǒng)改變飛行航線，并調(diào)節(jié)飛行器速度、高度及飛行姿態(tài)；任務策劃系統(tǒng)則用于預先制定飛行器任務，并制定具體飛行任務，實現(xiàn)飛行器的靈活飛行。

通過以上方法，本實施例的飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)任意方向的移動，且移動時運行平穩(wěn)，控制精準，能夠隨時監(jiān)測飛行數(shù)據(jù)并改變飛行航線，且由于控制的持續(xù)進行，使得飛行器在飛行時或改變飛行狀態(tài)時不會出現(xiàn)傾斜和顛簸，平衡更快捷準確，保證飛行器的安全穩(wěn)定和使用。

具體實施例：

如圖1-7所示，一種矩形組合涵道飛行器，包括矩形涵道體1，矩形涵道體1對稱設(shè)置有兩排相同數(shù)目的涵道7，涵道7內(nèi)從下往上依次設(shè)置有反扭矩柵格舵6、動力裝置及動力裝置支撐件2，所述矩形涵道體1位于兩排涵道7之間還設(shè)置有飛控設(shè)備箱8；所述反扭矩柵格舵6包括奇數(shù)個依次排列的柵格滑流舵11，奇數(shù)個所述柵格滑流舵11通過柵格滑流舵連桿13連為一體并實現(xiàn)同步聯(lián)動，中間的柵格滑流舵11一端還連接有驅(qū)動伺服舵機14；所述多個所述柵格滑流舵11兩端均設(shè)置有舵面轉(zhuǎn)軸12；所述動力裝置包括螺旋槳推進器5及與螺旋槳推進器5連接的電機；所述支撐件2包括圓筒座9和四個支腳10，圓筒座9內(nèi)部設(shè)有動力裝置調(diào)速開關(guān)組件，所述動力裝置設(shè)置在圓筒座9下端，所述四個支腳10均勻分布且卡在涵道7上端開口側(cè)面；所述涵道7共設(shè)置有八個，兩排涵道7均分別對稱設(shè)置有四個；任意一排的四個涵道7中，位于中間的兩個涵道7內(nèi)的反扭矩柵格舵6橫向設(shè)置，位于兩端的兩個涵道7內(nèi)的反扭矩柵格舵6縱向設(shè)置。

如圖7所示，矩形組合涵道飛行器內(nèi)的反扭矩柵格舵6共設(shè)置有八個，分別表示為1#、2#.....8#，且設(shè)定飛行器長度方向為X軸，寬度方向為Y軸；則1#/2#/3#/4#反扭矩柵格舵沿X軸向布置，5#/6#/7#/8#反扭矩柵格舵沿Y軸向布置，其中，1#～4#反扭矩柵格舵控制矩形組合涵道飛行器沿Y軸運動，5#～8#反扭矩柵格舵控制矩形組合涵道飛行器沿X軸運動，而控制螺旋槳推進器5和電機的開閉和動力裝置調(diào)速開關(guān)組件調(diào)速，從而可以控制矩形組合涵道飛行器的升降，通過三者結(jié)合實現(xiàn)飛行器在三維面內(nèi)的運動；而1#反扭矩柵格舵和4#反扭矩柵格舵相互抵消彼此螺旋槳推進器5產(chǎn)生的反扭矩，2#反扭矩柵格舵和3#反扭矩柵格舵相互抵消彼此螺旋槳推進器5產(chǎn)生的反扭矩。

如上所述即為本發(fā)明的實施例。上述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利保護范圍仍然以其權(quán)利要求書為準，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。