飛翼布局隱身無人機的飛控系統及其控制方法與流程

本發明涉及無人機領域，具體涉及一種飛翼布局隱身無人機的飛控系統及其控制方法。

背景技術：

為了完成無人機各種模態的控制任務，需要利用飛控系統實現對行姿態及飛軌跡的準確控制。飛控系統是無人機載部分核心，飛控系統的各種性能指標及飛行安全直接受到飛控系統優劣程度影響。翼身融合飛翼布局簡單說就是只有飛機機翼的氣動布局，而且機身和機翼融為一體，沒有明顯的分界。無疑這種布局是空氣動力效率最高的布局，因為所有機體結構都是升力體，能夠產生升力，而且翼身融合設計最大程度的降低了飛機的干擾阻力。沒有其他多余的部件，因此雷達波反射面積自然很小，所以飛翼布局也是隱身性能最好的氣動布局。但飛翼布局飛機的氣動控制面采用開裂式阻力方向舵，占用機翼后緣空間，導致俯仰穩定性、航向穩定性較差，操縱效率相對正常式布局飛機較低，這些不利因素進一步導致飛翼布局飛機起飛和降落性能較差，對起飛和降落場地要求較高，限制其應用。

技術實現要素：

本發明提供了一種飛翼布局隱身無人機的飛控系統及其控制方法，目的在于解決現有飛翼布局隱身無人機飛行穩定性差以及操作效率低的問題。

為了完成上述目的，本發明的技術方案如下：

飛翼布局隱身無人機的飛控系統，包括氣動控制面系統、飛控計算機、大氣數據傳感器、衛星定位模塊和數據通信模塊，其特殊之處在于：所述氣動控制面系統包括多個舵面以及分別與各個舵面對應的伺服舵機和球頭連桿，舵面與球頭連桿的一側連接，球頭連桿的另一側連接伺服舵機搖臂，形成四連桿機構；

所述多個舵面包括分別設置在左一機翼段和右一機翼段后緣的第一舵面、分別設置在左二機翼段和右二機翼段后緣的第二舵面和第三舵面、分別設置在左二機翼段和右二機翼段上表面的第四舵面；同側第二舵面和第三舵面并排設置，同側第四舵面與第二舵面平行設置，不同側的第一舵面與第四舵面平行設置，所述第四舵面設在對應機翼段的梢部。

上述飛翼布局隱身無人機的飛控系統的控制方法，其特殊之處在于：包括以下方法：

(1)通過飛機的后緣舵面進行俯仰控制：所有舵面或對稱的部分舵面同步下偏，飛機低頭；所有舵面或對稱的部分舵面同步上偏，飛機抬頭，所述所有舵面包括第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面；

(2)滾轉控制：左機翼段所有或者部分舵面同步下偏，右機翼段所有或者部分舵面同步上偏，飛機左滾轉；左機翼段所有或者部分舵面同步上偏，右機翼段所有或者部分舵面同步下偏，飛機右滾轉；

(3)偏航控制：設置在左機翼段上的第四舵面上偏，飛機左偏航，同側第三舵面上偏，使飛機保證滾轉方向的水平姿態；設置在右機翼段上的第四舵面上偏，飛機右偏航，同側第三舵面上偏，使飛機保證滾轉方向的水平姿態；

(4)降落輔助：第四舵面上偏，同時第一舵面、第二舵面和第三舵面下偏，使飛機保證俯仰方向的水平姿態。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明飛翼布局隱身無人機的飛控系統，在機翼上表面設置第四舵面，與設置在機翼后緣的其余三個舵面一同控制飛機的飛行姿態，相比于一般的開裂式阻力方向舵，簡化了最外側舵面的機械結構，占用空間少，同時減輕了重量，減小了滾轉方向轉動慣量，提高了飛機的滾轉效率，飛行穩定性好，操作效率高。

2、同側第二舵面和第三舵面并排設置，同側第四舵面與第二舵面平行設置，不同側的第一舵面與第四舵面平行設置，第四舵面設在對應機翼段的梢部，可以減少飛行阻力，提高飛機在飛行過程中的隱身性能。

附圖說明

圖1是本發明實施例中飛翼布局隱身無人機的俯視圖；

圖2是圖1中飛翼布局隱身無人機的飛控系統的結構示意圖；

圖3是圖2中氣動控制面系統舵面與伺服舵機的連接結構示意圖。

圖中：11—右一機翼段；12—右二機翼段；13—右三機翼段；14—前緣；15—右一機翼段后緣；16—右二機翼段后緣；42—飛控計算機；43—大氣數據傳感器；44—衛星定位模塊；45—數據通信模塊；411—第一舵面；412—第二舵面；413—第三舵面；414—第四舵面；415—第一伺服舵機；416—第二伺服舵機；417—第三伺服舵機；418—第四伺服舵機；419—球頭連桿。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明：

如圖1所示，所述飛翼氣動外形包括左機翼段、與左機翼段對稱設置的右機翼；所述左機翼段包括由內向外依次設置的左一機翼段、左二機翼段、左三機翼段；所述右機翼段包括由內向外依次設置的右一機翼段11、右二機翼段12、右三機翼段13；右一機翼段11的翼型由最靠近根部的負彎度翼型過渡到梢部的s型翼型；右二機翼段12的根部翼型與右一機翼段11的梢部翼型相同，梢部為大彎度翼型；右三機翼段13是翼尖段，根部翼型與右二機翼段12的梢部翼型相同，梢部匯聚為一點；右機翼段的右一機翼段11、右二機翼段12和右三機翼段13的前緣14位于同一直線上，具有相同的前緣后掠角，前緣后掠角大于45°。

此處的左一機翼段、左二機翼段和左三機翼段也可為其它形狀，此處不做特別限定。

如圖2所示，所述的控制系統，包括氣動控制面系統、飛控計算機42、大氣數據傳感器43、衛星定位模塊44、數據通信模塊45；所述飛控計算機42有兩個輸入端，分別連接大氣數據傳感器43和衛星定位模塊44的輸出端；飛控計算機42還有兩個輸出端，分別連接若干伺服舵機和一個數據通信模塊45的輸入端；飛控計算機42內設有慣性傳感器、磁羅盤、氣壓計。大氣數據傳感器43分別安裝在飛機的上下表面靠近機頭的部位，衛星定位模塊44安裝在機背，數據通信模塊45天線豎直向下安裝在機腹，所述氣動控制面系統包括分別設置在左一機翼段和右一機翼段后緣15的第一舵面411、分別設置在左二機翼段和右二機翼段后緣16的第二舵面412和第三舵面413、分別設置在左二機翼段和右二機翼段上表面的第四舵面414；同側第二舵面412和第三舵面413并排設置，同側第四舵面414與第二舵面412平行設置，不同側的第一舵面411與第四舵面414平行設置，所述第四舵面414設在對應機翼段的梢部。所述氣動控制面系統還包括與第一舵面對應的第一伺服舵機415、與第二舵面對應的第二伺服舵機416、與第三舵面對應的第三伺服舵機417以及與第四舵面414對應的第一伺服舵機418；如圖3所示，第一舵面411與球頭連桿419的一側連接，球頭連桿419的另一側連接第一伺服舵機415的搖臂，形成四連桿機構。

上述飛翼布局隱身無人機的飛控系統的控制方法，包括以下方法：

(1)通過飛機的后緣舵面進行俯仰控制：所有舵面或對稱的部分舵面同步下偏，飛機低頭；所有舵面或對稱的部分舵面同步上偏，飛機抬頭，所述所有舵面包括第一舵面、第二舵面、第三舵面和第四舵面；

(2)滾轉控制：左機翼段所有或者部分舵面同步下偏，右機翼段所有或者部分舵面同步上偏，飛機左滾轉；左機翼段所有或者部分舵面同步上偏，右機翼段所有或者部分舵面同步下偏，飛機右滾轉；

(3)偏航控制：設置在左機翼段上的第四舵面上偏，飛機左偏航，同側第三舵面上偏，使飛機保證滾轉方向的水平姿態；設置在右機翼段上的第四舵面上偏，飛機右偏航，同側第三舵面上偏，使飛機保證滾轉方向的水平姿態；

(4)降落輔助：第四舵面上偏，同時第一舵面、第二舵面和第三舵面下偏，使飛機保證俯仰方向的水平姿態。

飛機在起飛后通過地面站指令或飛控程序預設可以進行航線飛行，執行作為靶標的任務。航線的位置可預設或通過地面站指定，如果沒有指定航線，本機將自動繞最后接收到的目標點進行盤旋；在此飛行階段可以對飛機進行雷達搜索、鎖定、射擊等訓練任務。整個飛行過程中，飛機僅使用多個舵面即可達成控制飛行軌跡的目的；同樣，各種不同的機動動作也僅使用舵面的控制就能做出。