一种飞行器及其飞行器控制方法转让专利
申请号 : CN202011309551.8
文献号 : CN112124562B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 郭洪涛 , 吕彬彬 , 刘大伟 , 李阳 , 叶林 , 余立 , 张昌荣 , 查俊 , 郭鹏
申请人 : 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种飞行器,包括机身以及对称设置的机翼,其特征在于,在任一所述机翼靠近翼梢处设置有控制部,所述控制部用于控制机翼的翻滚运动;所述控制部包括翻滚抑制装置,所述翻滚抑制装置包括壳体和滑块,所述滑块可移动地设置在所述壳体中;还包括驱动组件,所述驱动组件设置在所述壳体中,驱动所述滑块在所述壳体中移动;控制组件,控制所述驱动组件的工作;所述滑块与所述壳体分别对应设置有多个开孔,分别为滑块开孔和壳体开孔,所述滑块开孔与所述壳体开孔随所述滑块的运动可选择的实现连通。
2.根据权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述控制部的纵向压心线与所述机翼的纵向压心线重合。
3.根据权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述滑块开孔与所述壳体开孔的开孔形状为长方形。
4.根据权利要求3所述的飞行器,其特征在于,所述滑块开孔与所述壳体开孔的的开孔形状为设置有圆角的长方形。
5.根据权利要求1或2所述的飞行器,其特征在于,所述驱动组件包括滚珠丝杆和电机,所述滚珠丝杆两端分别与所述电机和所述滑块连接。
6.根据权利要求1或2所述的飞行器,其特征在于,所述驱动组件包括弹簧和击发机构,所述弹簧一端固定设置,所述击发机构与所述弹簧安装于同一端,所述滑块与所述弹簧另一端连接,所述滑块压缩所述弹簧后与所述击发机构相连。
7.根据权利要求6所述的飞行器,其特征在于,所述空心壳体内相隔设置有第一限位块和第二限位块,所述第一限位块靠近所述弹簧设置;所述第一限位块和第二限位块分别连接有第一升降机构和第二升降机构,所述第一限位块和所述第二限位块通过所述第一升降机构和第二升降机构沿所述滑块的竖直方向移动,所述第一升降机构与所述第二升降机构进行反向运动。
8.根据权利要求7所述的飞行器,其特征在于,所述第一限位块与所述第二限位块距离与所述弹簧的伸缩距离相同。
9.根据权利要求8所述的飞行器,其特征在于,所述击发机构通过舵机控制。
10.根据权利要求1所述的飞行器,其特征在于,所述控制组件包括数据模块、指令模块、传输模块和执行模块,所述数据模块用于采集实时条件下的机翼数据,所述传输模块接受所述指令模块发出的指令,并将该指令转换成数据信号发送给所述执行模块,以控制所述驱动组件的操作。
11.根据权利要求10所述的飞行器,其特征在于,所述数据模块包括传感器,所述指令模块包括电脑控制端和上位机控制板,所述上位机控制板中的单片机实现信号生成计算功能,所述传输模块包括无线传输模块。
12.一种飞行器控制方法,其特征在于,用于控制权利要求1~11任一项所述的飞行器,包括数据模块,指令模块、传输模块、执行模块和数据库;具体方法包括:数据模块采集实时条件下的机翼数据,采集的数据与数据库内数据进行比对,判断结果,当结果在阈值范围外,指令模块基于传输模块将该指令转换成数据信号发送给执行模块,控制驱动组件,使滑块开孔与所述壳体开孔一一对应连通。
说明书 :
一种飞行器及其飞行器控制方法
技术领域
背景技术
产生的静变形的稳定特性,并认为力和运动与时间无关。静气动弹性变形对于飞机定常飞
行条件下的载荷分布、操纵效率、配平特性、静和动稳定性等气动性能,对于飞机的安全性、
舒适性、经济性等特性也有着不可忽视的影响。
弹性影响,巡航时升降舵产生了2°的变化;我国某高速歼击机在马赫数0.9、速压69kPa时,
舵面效率降低到刚性时的1/3左右;F/A-18战斗机曾发生过副翼反效现象,在跨声速范围飞
行时,由于静气动弹性影响,位于其机翼后缘的副翼操纵面反效,致使滚转机动性急剧下
降,起初的修改方案是增加机翼刚度,同时增加副翼长度,但试飞结果表明该方案收效甚
微,最终确定采用多控制面的方式来改善其跨声速范围的机动性能。对于大展弦比后掠机
翼来说,静气动弹性效应引发的副翼效率恶化问题尤其严重,必须引起足够的重视。一方
面,大展弦比机翼的翼尖变形很大,而副翼又靠近翼尖;另一方面,由于机翼后掠效应,使得
沿翼展方向的外洗流在机翼翼尖很容易引起激波和激波边界层诱导分离,从而进一步影响
副翼效率。在飞行器发展初期,许多飞行事故的起因都是由副翼反效造成的。1927年,英国
一架双引擎大展弦比飞机,在飞行中当飞行速度增加时,副翼效率随之降低直至反效而发
生事故。英国皇家空军机构的Cox和Pugsley成功分析了这次事故,并提出了防止这类事故
的设计准则。C-141运输机和波音XB-47轰炸机在研制阶段也都发生过由于静气动弹性影响
导致的副翼反效问题。
弱化,反而愈发凸显,越来越成为困扰飞行器设计的瓶颈问题。
副翼操纵效率直接反映飞机的滚转操纵性能,更有甚者,如果副翼发生操纵反效还可能导
致严重的飞行事故。根据飞行器弹性力学研究可知,大速压条件下静气动弹性对后掠翼翼
尖段的影响甚大,而飞机的副翼正好就安装于机翼靠近翼尖的外段后缘处。
转角,这个负扭转角使得机翼翼面产生负的附加升力,从而降低了副翼增加升力的作用,因
而使得副翼效率降低甚至反效。相对于平直机翼而言,后掠机翼的副翼距机翼翼根的弦向
距离相对更远,因而副翼操纵力矩导致的机翼扭转变形更大,副翼失效现象更严重。
发明内容
滑块可移动地设置在壳体中。还包括驱动组件,驱动组件设置在壳体中,驱动滑块在壳体中
移动。控制组件,控制驱动组件的工作,滑块与壳体分别对应设置有多个开孔,分别诶滑块
开孔和壳体开孔滑块开孔与壳体开孔随滑块的运动可选择的实现连通。
一限位块和第二限位块通过第一升降机构和第二升降机构在垂直于滑块方向移动,第一升
降机构与第二升降机构进行反向运动。
据信号发送给执行模块,以控制驱动组件的操作。
的数据与数据库内数据进行比对,判断结果,当结果在阈值范围外,指令模块基于传输模块
将该指令转换成数据信号发送给执行模块,控制驱动组件,使滑块开孔与所述壳体开孔一
一对应连通。
变飞行器现有的气动布局和结构总体设计框架的前提下,降低单侧机翼的气动载荷,打破
左右机翼的升力平衡,从而实现对飞行器的滚转控制,避免大速压条件下副翼失效的难题,
同时还不会影响到飞行器的稳定性和飞行品质。
附图说明
范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
具体实施方式
本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实
施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施
例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的
所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不
是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不
能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理
解为指示或暗示相对重要性。
体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接
相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上
述术语在本发明中的具体含义。
控制部130包括飞行器翻滚抑制装置。在本实施例中,机翼120的数量为2,则控制部130也为
2,即设置在以机身110为对称轴的机翼120两侧。
心线彼此重合是为了在产生滚转力矩的同时不会产生俯仰力矩。此外,由于左右机翼120对
称地布置一对控制部130,则不会影响飞行器100的横航向稳定性,再加之控制面的纵向压
心线与机翼120的纵向压心线彼此重合,因而也不会影响飞行器100的纵向稳定性。
向为延机翼120的纵向进行移动,在其他实施例中还可以进行竖向移动。
个开孔为壳体开孔121,在本实施例中,壳体开孔121与滑块开孔132相对应设置,即滑块开
孔132与壳体开孔121的数量相同且能够实现相互重叠,且相邻滑块开孔132/壳体开孔121
之间的距离大于单个滑块开孔132/壳体开孔的直径。
进行运动。在本实施例中,电机1331选用步进电机,电机1331按要求以一定的速度正转或者
反转一定步数,带动滑块131按指定的速度移动到指定部位。
体开孔位置对应设置,使第一翼板和第二翼板的开孔呈非贯穿结构。
块131使第一翼板和第二翼板的开孔呈非贯穿结构。
的前提下,通过滑块开孔132与壳体开孔的配合设置,通过贯穿孔的形成和关闭实现了对于
机翼翻滚的影响。不会影响机翼120的总体外形,因而对机翼120升阻特性造成的影响较小,
设计加工也非常简单,经济性高,便于实现。
1333后与击发机构1334相连。在本实施例中,击发机构1334用于实现对于滑块131的状态的
改变,即对滑块131进行打击使滑块131按照一定的方向进行运动。
134远离弹簧1333设置。第一限位块134和第二限位块135分别连接有第一升降机构和第二
升降机构,第一升降结构和第二升降结构以垂直于滑块131的方向移动,通过第一升降机构
和第二升降机构的移动带动第一限位块134和第二限位块135进行特定运动
132与壳体开孔呈连通状态,即第一翼板和第二翼板通过滑块开孔132实现连通。
距离还可以为多个滑块开孔132的孔径。
现对于机翼颤振的消除。
动组件的操作。
维持颤振的输入能量,达到颤振抑制的目的。
块基于传输模块将该指令转换成数据信号发送给执行模块,控制驱动组件,使滑块开孔与
所述壳体开孔一一对应连通。
要,耗费能量少,控制简单,可靠性好,且连续可调。
也小;且在技术方案中采用通用较小功率的电磁作动器即可,不需要引入复杂的液压伺服
作动机构,增加的额外质量也小。
此时减小升力并不会引发什么大不了的问题。
作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。本实施例中,以上所
述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发
明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改
进等,均应包含在本发明的保护范围之内。