新型變推力軸線技術(shù)成功應(yīng)用于高原型無(wú)人機(jī)螺旋槳推進(jìn)器 _無(wú)人機(jī)

為了讓普通的螺旋槳推進(jìn)器無(wú)人機(jī)具有直接力控制的能力，研究者首先提出了一種螺旋槳推進(jìn)器的變推力軸線機(jī)構(gòu) 。變推力軸線機(jī)構(gòu)是一個(gè)二自由度的伺服運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，可以通過(guò)兩個(gè)電動(dòng)作動(dòng)筒實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在平面內(nèi)的俯仰和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。由圖中可以看到，螺旋槳推進(jìn)器安裝在該伺服平臺(tái)上，伺服平臺(tái)與無(wú)人機(jī)機(jī)體相連。通過(guò)變推力軸線機(jī)構(gòu)的伺服運(yùn)動(dòng)能夠改變推進(jìn)器推力線與無(wú)人機(jī)機(jī)體軸線之間的夾角，從而使得無(wú)人機(jī)具備了直接力控制的能力。
（報(bào)道）據(jù)EurekAlert!：推力矢量是一種基于直接力/力矩控制的無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)，能夠增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性能，從而提高飛行品質(zhì)和飛行安全。最近一項(xiàng)研究針對(duì)采用普通螺旋槳為推進(jìn)動(dòng)力的無(wú)人機(jī)變推力軸線控制技術(shù)進(jìn)行研制，在不改變無(wú)人機(jī)主要結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)體之間的伺服機(jī)構(gòu)改變螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的推力線，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的直接力/力矩控制。
相關(guān)研究題為“Research on Variable Thrust Directional Control Technique for Plateau Unmanned Aerial Vehicles”，即將發(fā)表于SCIENCE CHINA Information Sciences（《中國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)》英文版）2016年第2期，由南京航空航天大學(xué)王道波教授擔(dān)任通訊作者撰寫(xiě) 。
推力矢量是一種直接力/力矩控制技術(shù)，大多用于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的推力偏轉(zhuǎn)，而對(duì)于普通螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)的推力矢量技術(shù)的研究還并不多見(jiàn) 。由于普通螺旋槳發(fā)動(dòng)與噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在工作原理和氣動(dòng)力產(chǎn)生機(jī)制上的差異，現(xiàn)有的針對(duì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量的理論與成果不能直接應(yīng)用于螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人機(jī)飛行控制中。
該項(xiàng)研究通過(guò)在螺旋槳推進(jìn)器與無(wú)人機(jī)之間增加二自由度伺服平臺(tái) ，實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)器推力軸向的伺服運(yùn)動(dòng) 。結(jié)合該研究所提出的氣動(dòng)舵面/直接力控制的混合型控制策略，能夠有效協(xié)同氣動(dòng)力和直接力控制面，從而提高無(wú)人機(jī)在大機(jī)動(dòng)飛行時(shí)的性能。
【新型變推力軸線技術(shù)成功應(yīng)用于高原型無(wú)人機(jī)螺旋槳推進(jìn)器】這一研究成果能夠提高普通螺旋槳型無(wú)人機(jī)在高原地區(qū)飛行的機(jī)動(dòng)性能，具有重要的國(guó)防和科學(xué)意義。研究得到了國(guó)家自然基金項(xiàng)目（61503185）資助。