一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统的制作方法

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1.本发明涉及航空器飞行控制技术领域，尤其涉及一种用于双翼飞机的多段式襟翼控制系统。

背景技术：

2.现有双翼飞机所采用的是整体式襟翼，上下襟翼仅由一台电机进行控制，上下襟翼只能作动到单一角度，不能满足飞行中精确操纵控制的需要。
3.通过检索，发现较为接近的现有技术如下：
4.申请公布号为cn206826918u的专利文件公开了一种固定翼无人机多段式襟翼，该方案通过多段式襟翼结构，使得每段襟翼的气动载荷小于单段式襟翼的载荷，因此在结构上可以减重；还有每段襟翼都有独立的驱动装置，因此在出现控制机构失效时，可以把影响控制在局部，不会影响整个襟翼，提升机构的可靠性。
5.申请公布号为cn114560074a的专利文件公开了一种襟翼控制系统及襟翼控制指令计算方法，该方案能够实现襟翼控制指令的正确、可靠解算，防止出现襟翼控制指令计算失效或计算错误，导致飞机襟翼无法放下或非预期运动，影响飞行安全。
6.结合上述两篇专利文献和现有的技术方案，发明人分析发现在现有技术方案中存在如下技术问题。
7.上述方案仅适用于单翼的襟翼控制，对于双翼飞机来说无法满足较高的控制精度和气动效率，针对双翼飞机的襟翼控制技术仍有待改进。

技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于双翼飞机的多段式襟翼控制系统，解决双固定翼无人机在飞行中不能满足精确操纵的技术问题。
9.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
10.一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，包括
11.上襟翼组，平均设置在上翼上，所述上襟翼组包括多个襟翼片；
12.下襟翼组，平均设置在下翼上，所述下襟翼组包括多个襟翼片；
13.操控单元，与双翼无人机分离设置，用于对飞控计算单元发出控制信号和接收角度检测单元发出的位置信号；
14.飞控计算单元，设置在无人机的机舱内，用于接收操控单元发出的控制信号，并根据接收到的控制信号对襟翼驱动单元发出控制指令；
15.多个襟翼驱动单元，设置在无人机的机舱内，并连接至各襟翼片，用于根据飞控计算单元发出的控制指令驱动所述襟翼动作；
16.检测单元，设置在机翼上，用于采集各个襟翼的位置信号，并将该位置信号通过飞控计算单元发送至操控单元上。
17.进一步的技术方案在于：所述襟翼驱动单元包括用于控制上翼襟翼片的上襟翼驱
动电机和用于控制下翼襟翼片的下襟翼驱动电机，所述上襟翼驱动电机和下襟翼驱动电机数量之和为襟翼片数量的一半。
18.进一步的技术方案在于：所述襟翼驱动单元还包括与所述飞控计算单元电性连接的继电器，所述继电器包括上襟翼继电器和下襟翼继电器，所述上襟翼继电器连接至上襟翼驱动电机和电源，所述下襟翼继电器连接至下襟翼驱动电机和电源。
19.进一步的技术方案在于：所述襟翼组包括依次排列的内襟翼、中襟翼和外襟翼，所述上襟翼驱动电机用于控制上翼同一位置的襟翼片；所述下襟翼驱动电机用于控制下翼同一位置的襟翼片。
20.进一步的技术方案在于：所述检测单元包括角度传感器，设置在机翼上，用于检测各组襟翼片的转动角度。
21.进一步的技术方案在于：所述检测单元还包括限位开关，所述限位开关设置在机翼上，所述限位开关的触点串接至飞控计算单元和襟翼驱动单元之间，当襟翼转动至最大角度时，触发所述限位开关。
22.进一步的技术方案在于：所述操控单元包括信号发射器和操纵传感器，所述信号收发器和操纵传感器电性连接至飞控计算单元。
23.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
24.1、通过在无人机的四片机翼上设置襟翼组，并通过飞控计算单元和多个襟翼驱动单元对襟翼组中的襟翼片单独控制，从而能够实现对无人机的精确控制，提高无人飞机的气动效率。
25.2、针对双固定翼无人机的上翼设置上襟翼驱动电机，对双固定翼无人机的下翼设置下襟翼驱动电机，利用上襟翼驱动电机控制上襟翼的伸出和回收动作，利用下襟翼驱动电机控制下襟翼的伸出和回收，从而能够对双固定翼无人机的襟翼进行更加精确地控制。
26.3、机翼上设置的角度传感器能够检测出对应位置的襟翼的转动角度，并将该检测的襟翼转动位置信息传回执飞控计算单元，实现对襟翼动作是否到位进行监控。
27.4、机翼上设置限位开关能够在襟翼动作至最大转动角度后触发动作，以断开对应驱动电机与飞控计算单元之间的电性连接，防止襟翼过渡动作。
附图说明
28.图1是本发明实施例1～3提供的一种双翼无人机的结构示意图；
29.图2是本发明实施例1提供的一种系统控制原理框图；
30.图3是本发明实施例1提供的一种上襟翼驱动电机与上襟翼组的控制结构示意图；
31.图4是本发明实施例2提供的一种系统控制原理框图；
32.图5是本发明实施例3提供的一种带有行程开关的部分控制原理框图。
33.附图标记：111、上襟翼组；112、下襟翼组；113、内襟翼；114、中襟翼；115、外襟翼；12、操控单元；121、信号发射器；122、操纵传感器；13、飞控计算单元；141、上襟翼驱动电机；142、下襟翼驱动电机；15、检测单元；151、角度传感器；152、限位开关；21、继电器；211、上襟翼继电器；212、下襟翼继电器。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
36.实施例1
37.如图1～图3所示，本发明公开了一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其设置在双固定翼无人机上，该系统包括上襟翼组111、下襟翼组112、飞控计算单元13、多个襟翼驱动单元、检测单元15和操控单元12。
38.应当理解，双固定翼无人机设有上翼和下翼，上翼和下翼包括两片设置在机舱两侧边的机翼片。
39.上襟翼组111设置在上翼上，下襟翼组设置在下翼上；飞控计算单元13设置在无人机的机舱内，用于接收操控单元12发出的控制信号，并根据接收到的控制信号对襟翼驱动单元发出控制指令；多个襟翼驱动单元设置在无人机的机舱内，并连接至各襟翼片，用于根据飞控计算单元13发出的控制指令驱动所述襟翼动作；检测单元15设置在机翼上，用于采集各个襟翼的位置信号，并将该位置信号通过飞控计算单元13发送至操控单元12上，操控单元12与双翼无人机分离设置，用于对飞控计算单元13发出控制信号和接收角度检测单元15发出的位置信号。
40.具体的，上襟翼组111包括依次排列的内襟翼113、中襟翼114和外襟翼115，其中，内襟翼113、中襟翼114和外襟翼115可以是单片襟翼也可以是多片襟翼，下襟翼组112与上襟翼组111结构相同。在本实施例中，以内襟翼113、中襟翼114和外襟翼115为单片襟翼为例进行说明。
41.襟翼驱动单元包括用于控制上翼襟翼组111的上襟翼驱动电机141和用于控制下翼襟翼组112的下襟翼驱动电机142，上襟翼驱动电机141和下襟翼驱动电机142数量之和为襟翼片数量的一半，本实施例中，上襟翼驱动电机141和下襟翼驱动电机142数量均为三个，如图3所示，上襟翼驱动电机141包括驱动电机a～c，每个驱动电机控制上翼中左右机翼上相同位置的两个襟翼，例如驱动电机a用于控制上翼中的两个外襟翼115，驱动电机b用于控制上翼中的两个中襟翼114，驱动电机c用于控制上机翼中的两个内襟翼113，上襟翼组111左右对应位置襟翼同步作动，从而可实现精确控制的目的。下翼襟翼组112和下襟翼驱动电机142与上翼襟翼组111和上襟翼驱动电机141的结构相同，在此不做赘述。
42.检测单元15包括角度传感器151，设置在机翼上，用于检测各组襟翼片的转动角度，其中角度传感器151为rvdt传感器。它采用与lvdt相同的差动变压器式原理，即把机械部件的的旋转传递到角位移传感器的轴上，带动与之相连的扰流片/铁心，改变线圈中的感应电压/电感量，输出与旋转角度成比例的电压/电流信号，并将该信号传输至飞控计算单元13以实现对各个襟翼偏转角度进行实时监测。
43.飞控计算单元13即为机载计算机，包括通信控制处理器和信号收发器，其中信号收发器具体为射频芯片，能够利用无线网络接收操控单元12发出的控制信号，并将控制信号传输至通信控制处理器。通信控制处理器具体可根据接收到的控制指令对相应位置襟翼所对应的驱动电机进行控制，从而能够实现对各个襟翼的控制。
44.操控单元12为地面控制端，用于在地面上远程控制无人机飞行过程中的各襟翼组11的动作。操控单元12可以是无人机控制站，也可以是手持遥控器，操控单元12具体包括操纵传感器122和信号发射器121，其中信号发射器121具体为射频芯片，且与飞控计算单元13上的射频芯片匹配，以实现远程发送控制信号的功能。
45.本技术实施例1的实施原理为：
46.当操控单元12发出统一襟翼放下信号或统一襟翼放下收起信号时，信号通过信号收发器传输至飞控计算单元13上，飞控计算单元13根据控制指令输出驱动信号至与控制指令对应的上襟翼驱动电机和下襟翼驱动电机，各个驱动电机动作并带动各个对应的襟翼进行偏转，偏转角度数据由检测单元15进行反馈，当到达控制要求角度时，各个襟翼电机停止作动。
47.当操控单元12发出不同襟翼控制信号时，飞控计算单元13将控制信号提供给指定襟翼对应的电机，该电机控制对应的襟翼伸出或收回，并在规定控制位置停下，角度数据由检测单元15反馈。
48.实施例2
49.本技术实施例2与实施例1的结构原理基本相同，本实施例2在实施例1的基础上进一步改进：请参照图4，襟翼驱动单元还包括与飞控计算单元13电性连接的继电器21，继电器21为电流继电器21，包括上襟翼继电器211和下襟翼继电器212，上襟翼继电器211和下襟翼继电器212的控制端连接至飞控计算单元13，上襟翼继电器211的输出端连接至上襟翼驱动电机，下襟翼继电器212的输出端连接至下襟翼驱动电机。
50.其中，上襟翼继电器211与上襟翼驱动电机的数量相同且一一对应连接，下襟翼继电器212与下襟翼驱动电机的数量相同且一一对应连接。当飞控计算单元13输出的信号电流过大或过小导致触发继电器21保护后，会停止襟翼作动，以保障飞机飞行安全。
51.实施例3
52.本实施例3在实施例2的基础上做进一步改进：请参照图5，检测单元15还包括限位开关152，限位开关152设置在机翼上，限位开关152的触点串接至飞控计算单元13和襟翼驱动单元之间，当襟翼转动至最大角度时，触发限位开关152。其中，襟翼转动的最大角度为40度。
53.当到达襟翼放下位置最大值40
°
时，触发40
°
位置的限位开关152，驱动电机控制信号切断，使得襟翼停止在40
°
位置，当到达襟翼收回位置最小值0
°
时，触发0
°
位置的限位开关152，驱动电机控制信号切断，使得襟翼停止在0
°
位置。防止襟翼过渡偏转导致出现故障。
54.目前，本发明的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的较小规模试验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已开始着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。

技术特征：

1.一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：包括上襟翼组(111)，平均设置在上翼上，所述上襟翼组(111)包括多个襟翼片；下襟翼组(112)，平均设置在下翼上，所述下襟翼组(112)包括多个襟翼片；操控单元(12)，与双翼无人机分离设置，用于对飞控计算单元(13)发出控制信号和接收角度检测单元(15)发出的位置信号；飞控计算单元(13)，设置在无人机的机舱内，用于接收操控单元(12)发出的控制信号，并根据接收到的控制信号对襟翼驱动单元发出控制指令；多个襟翼驱动单元，设置在无人机的机舱内，并连接至各襟翼片，用于根据飞控计算单元(13)发出的控制指令驱动所述襟翼动作；检测单元(15)，设置在机翼上，用于采集各个襟翼的位置信号，并将该位置信号通过飞控计算单元(13)发送至操控单元(12)上。2.根据权利要求1所述的一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：所述襟翼驱动单元包括用于控制上翼襟翼片的上襟翼驱动电机和用于控制下翼襟翼片的下襟翼驱动电机，所述上襟翼驱动电机和下襟翼驱动电机数量之和为襟翼片数量的一半。3.根据权利要求2所述的一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：所述襟翼驱动单元还包括与所述飞控计算单元(13)电性连接的继电器(21)，所述继电器(21)包括上襟翼继电器(211)和下襟翼继电器(212)，所述上襟翼继电器(211)的输出端连接至上襟翼驱动电机，所述下襟翼继电器(212)的输出端连接至下襟翼驱动电机。4.根据权利要求3所述的一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：所述襟翼组(11)包括依次排列的内襟翼(111)、中襟翼(112)和外襟翼(113)，所述上襟翼驱动电机用于控制上翼同一位置的襟翼片；所述下襟翼驱动电机用于控制下翼同一位置的襟翼片。5.根据权利要求1所述的一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：所述检测单元(15)包括角度传感器(151)，设置在机翼上，用于检测各组襟翼片的转动角度。6.根据权利要求5所述的一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：所述检测单元(15)还包括限位开关(152)，所述限位开关(152)设置在机翼上，所述限位开关(152)的触点串接至飞控计算单元(13)和襟翼驱动单元之间，当襟翼转动至最大角度时，触发所述限位开关(152)。7.根据权利要求1所述的一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，其特征在于：所述操控单元(12)包括信号发射器(121)和操纵传感器(122)，所述信号收发器和操纵传感器(122)电性连接至飞控计算单元(13)。

技术总结

本发明公开了一种用于双翼无人机的多段式襟翼控制系统，涉及航空器飞行控制技术领域；该系统包括上襟翼组、下襟翼组、操控单元、操控单元、多个襟翼驱动单元和检测单元，通过在无人机的四片机翼上设置襟翼组，并通过飞控计算单元和多个襟翼驱动单元对襟翼组中的襟翼片单独控制，从而能够实现对无人机的精确控制，提高无人飞机的气动效率。提高无人飞机的气动效率。提高无人飞机的气动效率。