迎角控制系統(tǒng)及迎角控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，具體而言，涉及一種迎角控制系統(tǒng)及迎角控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，航模飛行器的種類繁多，例如四軸飛行器和固定翼無人機(jī)等。
[0003]四軸飛行器的旋翼對稱分布在機(jī)體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同，四個電機(jī)對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機(jī)和外部設(shè)備。四軸飛行器通過調(diào)節(jié)四個電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置，在調(diào)節(jié)的過程中消耗的電能比較大，高能耗直接導(dǎo)致續(xù)航時間短的問題；四軸飛行器飛行速度慢，目前較高端的中小型四軸飛行器的垂直上升最大速度一般為9m/s，水平速度最大只有25m/s;由于續(xù)航時間短、飛行速度慢，導(dǎo)致諸如運(yùn)輸、快遞、巡線等都難以有效實(shí)現(xiàn)。目前四軸飛行器大多數(shù)應(yīng)用均在極其有限空間、時間范圍內(nèi)進(jìn)行。
[0004]—般固定翼航模是依靠機(jī)頭的電動機(jī)帶動螺旋槳高速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后提供推力，當(dāng)推力大于滑輪的摩擦阻力時，飛機(jī)就會向前運(yùn)動。固定翼飛機(jī)在空中飛行速度較快，需要操舵手有良好的反應(yīng)能力，還有較強(qiáng)的操作技巧，相比于多軸無人機(jī)來說，操作是比較復(fù)雜的。另外，由于固定翼無人機(jī)只有一個提供推力的螺旋槳，且方向是水平的，在飛機(jī)的垂直方向上并沒有外加的力來平衡飛機(jī)機(jī)體的重力，沒有外加的力來調(diào)整飛機(jī)的姿態(tài)，所以固定翼只能在空中飛行時，利用機(jī)翼和尾翼產(chǎn)生的升力和其他力，才能保持平衡，而不能懸停在空中。
[0005]另外，固定翼無人機(jī)之所以能飛起來，是因?yàn)闄C(jī)翼的升力克服了重力，機(jī)翼與空氣的作用產(chǎn)生升力。造成機(jī)翼產(chǎn)生作用力的原因有兩個:A、不對稱的翼型;B、機(jī)翼和相對氣流有迎角。翼型是機(jī)翼剖面的形狀。機(jī)翼剖面多為不對稱型，如下弧平直上弧向上彎曲和上弧都向上彎曲。對稱翼型則必須有一定的迎角才能產(chǎn)生升力。升力的大小主要取決于四個因素:A、升力與機(jī)翼面積成正比；B、升力和飛機(jī)速度的平方成正比。同樣條件下，飛行速度越快升力越大;C、升力與翼型有關(guān)，通常不對稱翼型機(jī)翼的升力較大;D、升力與迎角有關(guān)，小迎角時升力(系數(shù))隨迎角直線增長，到一定界限后迎角增大升力反而急速減小，這個分界叫臨界迎角。機(jī)翼和水平位移除產(chǎn)生升力外也產(chǎn)生阻力，其他部件一般只產(chǎn)生阻力。
[0006]另外，有一種兼顧垂直起降、空中懸停、飛行速度快、飛行時間長的飛行器，采用固定翼無人機(jī)機(jī)身與多軸螺旋槳相配合，可實(shí)現(xiàn)多軸模式、固定翼模式以及固定翼和多軸混合模式，通過旋轉(zhuǎn)該飛行器多軸螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)各模式的切換。另外，該飛行器的迎角如何控制則成為起飛和平穩(wěn)飛行的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種迎角控制系統(tǒng)及迎角控制方法，旨在改善上述問題。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種迎角控制系統(tǒng)，用于控制固定翼的迎角，所述固定翼與機(jī)架連接，包括鉸鏈和迎角控制機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架的橫桿與豎桿連接，所述豎桿與所述固定翼通過所述鉸鏈連接，所述迎角控制機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述固定翼與所述機(jī)架之間的夾角。
[0010]進(jìn)一步地，所述迎角控制機(jī)構(gòu)包括控制模塊、升降驅(qū)動裝置以及升降裝置，所述控制模塊和所述升降驅(qū)動裝置安裝于所述機(jī)架上，所述控制模塊與所述升降驅(qū)動裝置連接，所述升降驅(qū)動裝置與所述升降裝置連接，所述升降裝置與所述固定翼連接。
[0011 ]控制模塊控制升降驅(qū)動裝置工作，升降驅(qū)動裝置驅(qū)動升降裝置動作，升降裝置帶動固定翼的一端升降，而固定翼與豎桿通過鉸鏈連接，那么固定翼在升降時繞其與豎桿的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動，機(jī)架的位置不變，則固定翼與機(jī)架之間的夾角發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)了固定翼的迎角的控制。
[0012]進(jìn)一步地，所述升降裝置包括升降桿和傳動機(jī)構(gòu)，所述傳動機(jī)構(gòu)與所述升降驅(qū)動裝置連接，所述傳動機(jī)構(gòu)與所述升降桿連接，所述升降桿與所述固定翼連接。
[0013]升降驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)帶動升降桿，升降桿能夠升降從而帶動固定翼的一端升降并繞鉸鏈轉(zhuǎn)動。
[0014]進(jìn)一步地，所述升降桿為齒條，所述傳動機(jī)構(gòu)為升降驅(qū)動齒輪，所述齒條與所述升降驅(qū)動齒輪嚙合，所述齒條遠(yuǎn)離所述升降驅(qū)動齒輪的一端與所述固定翼連接。
[0015]在升降驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，升降驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，帶動齒條上下運(yùn)動，齒條帶動固定翼的一端升降并繞鉸鏈轉(zhuǎn)動。采用升降驅(qū)動齒輪和齒條配合的結(jié)構(gòu)，能夠使升降更加快速，傳動平穩(wěn)，易于控制。
[0016]進(jìn)一步地，所述升降桿為滑塊，所述傳動機(jī)構(gòu)為螺桿，所述滑塊與所述螺桿配合，所述滑塊遠(yuǎn)離所述螺桿的一端與所述固定翼連接。
[0017]在升降驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，螺桿轉(zhuǎn)動，同時滑塊能夠沿著螺桿作直線運(yùn)動，從而帶動固定翼的一端升降并繞鉸鏈轉(zhuǎn)動。采用螺桿和滑塊相配合的結(jié)構(gòu)，能夠使升降平穩(wěn)，便于控制。
[0018]進(jìn)一步地，所述升降桿與所述固定翼的連接點(diǎn)高于所述鉸鏈的鉸接點(diǎn)，所述迎角控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述鉸鏈與所述固定翼的機(jī)頭之間。
[0019]在起飛時，通過迎角控制機(jī)構(gòu)調(diào)整升降桿與固定翼的連接點(diǎn)高于鉸鏈的鉸接點(diǎn)，這樣固定翼的機(jī)頭是向上抬起的，固定翼與機(jī)架之間形成正升力安裝角，可產(chǎn)生正升力。
[0020]進(jìn)一步地，還包括升降連接件，所述升降連接件包括第一夾板和第二夾板，所述機(jī)架上設(shè)置有連接桿，所述連接桿固定于所述第一夾板和所述第二夾板之間，所述控制模塊和所述升降驅(qū)動裝置安裝于所述第一夾板上。
[0021]通過設(shè)置第一夾板和第二夾板，能夠?qū)⑦B接桿穩(wěn)固地夾緊于第一夾板和第二夾板之間，并且能夠使控制模塊和升降驅(qū)動裝置的安裝更加牢靠。
[0022]進(jìn)一步地，所述鉸鏈包括鉸鏈連接件和轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述固定翼連接，所述鉸鏈連接件上設(shè)置有軸承，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述軸承，所述豎桿與所述轉(zhuǎn)軸通過所述鉸鏈連接件轉(zhuǎn)動連接。
[0023]固定翼在轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸通過軸承轉(zhuǎn)動，從而能夠更好地進(jìn)行迎角的控制。
[0024]進(jìn)一步地，所述鉸鏈連接件包括T形連接件和固定板，所述軸承設(shè)置于所述T形連接件的一端上，所述豎桿固定于所述T形連接件和所述固定板之間。
[0025]通過設(shè)置T形連接件和固定板，能夠穩(wěn)固地將豎桿固定于T形連接件和固定板之間。
[0026]本發(fā)明還提供了一種迎角控制方法，以輔助解決上述問題，該方法采用了上述任一迎角控制系統(tǒng)，該方法包括，利用所述迎角控制機(jī)構(gòu)使所述固定翼通過所述鉸鏈繞所述豎桿轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)所述固定翼與所述機(jī)架之間的夾角。
[0027]本發(fā)明提供的迎角控制系統(tǒng)及迎角控制方法的有益效果是:該迎角控制系統(tǒng)通過迎角控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)固定翼與機(jī)架之間的夾角，在調(diào)節(jié)時，固定翼通過鉸鏈繞其與豎桿的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)對固定翼的迎角的控制。本發(fā)明提供的迎角控制系統(tǒng)及迎角控制方法通過迎角控制機(jī)構(gòu)和鉸鏈能夠控制固定翼的迎角，使得飛行器能夠在起降和飛行過程中的迎角得到實(shí)時調(diào)節(jié)，保證起降的正常進(jìn)行，保證平穩(wěn)飛行。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的迎角控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的迎角控制系統(tǒng)的迎角控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的迎角控制系統(tǒng)的鉸鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的迎角控制系統(tǒng)所應(yīng)用的固定翼多軸飛行器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明第一