一种喷气式无人机及其控制方法与流程

技术特征：

1.一种喷气式无人机，包括机身和设置在机身侧面可转动的机臂，所述机身上设置有空气动力模块，其特征在于，所述空气动力模块包括：空气动力源(1)和动力臂单元，

所述动力臂单元包括：

喷气悬管，其设置在机臂上且一端连接空气动力源(1)，

转向组件，其设置在机臂上并连接喷气悬管；

所述转向组件包括：

旋转机构y,其设置在机臂中部并与喷气悬管连接，控制喷气悬管上升下落；

旋转机构x，其设置在机臂远离机身的一端并与喷气悬管连接，控制喷气悬管转动。

2.根据权利要求1所述的一种喷气式无人机，其特征在于，所述喷气悬管包括：

薄壁直圆管，其设置在机臂上并与机臂平行，所述薄壁直圆管的一端连接空气动力源(1)，

薄壁弯圆管，其可转动地连接所述薄壁直圆管的另一端，所述薄壁弯圆管与薄壁直圆管的连接处呈光滑台阶状，所述薄壁弯圆管外侧设置有外凸滑槽。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的一种喷气式无人机，其特征在于，所述旋转机构y包括：

舵机y，其设置在机臂上，

从动机构y，其包括凸轮和环形件，所述凸轮与环形件可转动地连接，所述凸轮与舵机y的输出轴连接，所述环形件套设在薄壁直圆管上。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的一种喷气式无人机，其特征在于，所述旋转机构x包括：

舵机x，其固定在机臂远离机身的一端，

从动机构x，其包括z形机械臂和滑块，所述z形机械臂的一端与滑块可转动的连接，另一端与舵机x的输出轴连接；所述滑块在所述薄壁弯圆管的外凸滑槽中滑动，带动薄壁弯圆管转动。

5.根据权利要求1或2中任一项所述的一种喷气式无人机，其特征在于，所述空气动力源(1)包括：

气压供给元件，其设置于空气动力源(1)内，

降噪元件，其设置于空气动力源(1)内，

喷气悬管连接口，其连通对应的薄壁直圆管和气压供给元件，所述喷气悬管连接口的内径小于对应的薄壁直圆管的外径，

调节阀，其设置在气压供给元件和喷气悬管连接口之间，用于控制气流输出。

6.一种权利要求1所述的喷气式无人机的控制方法，其特征在于，无人机的倾斜悬停方法包括：

通过飞行控制器解算，得到无人机实时的倾斜状态，然后给定期望的倾斜状态，

然后结合期望的倾斜状态和实时的倾斜状态，通过飞行控制器的算法进行控制，改变每个喷气悬管对应的旋转机构x和/或旋转机构y的角度；使无人机在水平方向的分力抵消；

同时控制每个喷气悬管对应的调节阀开度，调节其重力方向的分力；使无人机悬停；

最终使无人机达到期望的倾斜状态。

7.根据权利要求6所述的一种喷气式无人机的控制方法，其特征在于，还包括无人机的偏航角控制方法：

通过飞行控制器解算得到实时偏航角，结合给定的期望偏航角，通过飞行控制器算法得到控制量yyaw，

通过飞行控制器发送pwm信号到所有的旋转机构x,使其同时转动角度βyaw，同时增加所有调节阀的开度补充重力方向的损失分力，从而飞行器实现偏航角的控制。

8.根据权利要求6所述的一种喷气式无人机的控制方法，其特征在于，还包括无人机的俯仰角控制方法：

通过飞行控制器的姿态解算得到实时的姿态角，并给定无人机俯仰角的期望值；

然后通过实时的姿态角和无人机俯仰角的期望值，通过飞行控制器的算法得到控制量ypitch2，由飞行控制器发送控制量ypitch2对应的pwm信号到旋转机构y上，所述旋转机构y为相对的两个喷气悬管所对应的旋转机构y；然后控制所述两个旋转机构y同时达到相同的转动角度βpitch，进而改变其俯仰角；

同理，可使无人机滚转，并调节其滚转角。

9.根据权利要求6所述的一种喷气式无人机的控制方法，其特征在于，还包括无人机的高度控制方法：

给定期望高度值ht，通过飞行控制器和imu模块实时检测并计算当前无人机的实时高度值h0，

然后通过期望高度值ht和实时高度值h0计算出所有调节阀的开度yh1，然后根据yh1控制所有调节阀同时进行调节，改变所有喷气悬管的流量。

10.根据权利要求6所述的一种喷气式无人机的控制方法，其特征在于，还包括无人机的俯仰角控制方法：

通过飞行控制器的姿态解算得到实时的姿态角，并给定无人机俯仰角的期望值；

然后，通过实时的姿态角和无人机俯仰角的期望值，利用算法得到空气动力源(1)的调节阀的开度ypitch1，所述调节阀为机身相对两端喷气悬管对应的调节阀；然后通过飞行控制器将控制信号发送到所述调节阀上并控制其开度；机身一端的调节阀开度增加，另一端的调节阀开度减小，无人机向调节阀开度减小的那一端旋转，进而改变其俯仰角；

同理，可使无人机滚转，并调节其滚转角。

技术总结
本发明提供一种喷气式无人机及其控制方法，包括机身和设置在机身侧面可转动的机臂，机身上设置有空气动力模块，空气动力模块包括：空气动力源和动力臂单元，动力臂单元包括：喷气悬管，其设置在机臂上且一端连接空气动力源，转向组件，其设置在机臂上并连接喷气悬管；转向组件包括：旋转机构Y,其设置在机臂中部并与喷气悬管连接，控制喷气悬管上升下落；旋转机构X，其设置在机臂远离机身的一端并与喷气悬管连接，控制喷气悬管转动。本发明提高了无人机的灵活性和鲁棒性，能够实现基于机身倾斜的悬停功能和基于机身水平的平移功能，拥有更强的适应复杂、狭窄空间的能力，能够更灵活地完成勘测救援等任务。

技术研发人员：周振华;周民瑞;唐驿宇;戴志辉;刘彦莹;江伟
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021.08.27