双涵道倾转垂直起降飞行器模型与系统研究

陈 胜 华 容 冀宝霖

上海应用技术大学电气与电子工程学院，上海 201418



双涵道倾转垂直起降飞行器模型与系统研究

陈 胜 华 容 冀宝霖

上海应用技术大学电气与电子工程学院，上海 201418

设计了一种新型的双涵道倾转垂直起降飞行器，采用双涵道动力降低了对起降场地的要求。通过双涵道倾转飞行器动力学分析，得到飞行器在不同飞行姿态时的运动状态。飞控系统通过双闭环PID控制器控制电动涵道系统和伺服舵机系统，实现飞行器的姿态稳定。通过分析样机实验数据验证了双涵道倾转垂直起降飞行器设计的可行性。

倾转涵道飞行器;垂直起降;飞行器动力学建模;姿态稳定;双闭环控制

可倾转旋翼飞行器[1-2]具有的垂直起降、悬停和低速飞行等能力，对起降场地要求较低。1955年，贝尔公司成功研制了第一架倾转旋翼机XV-3，后重新推出 XV-15，而后与波音公司研制出V-22[3]，它们都是通过2台活塞发动机驱动旋翼系统。2002年7月，韩国航空宇宙研究院试飞了倾转旋翼机Smart UAV[4-7]，旋翼的直径相对较大，对起降场地要求较高。

本文设计了一种双涵道倾转驱动飞行器，其结构简单可靠，采用涵道系统使得飞行器体积更小，对起降场地要求较低。通过对双涵道倾转飞行器动力学分析，得到飞行器在不同飞行姿态时的运动状态。采用双闭环PID飞行控制系统，通过控制电动涵道系统和伺服舵机系统，实现飞行器的姿态稳定。通过分析实验样机数据，验证了其可行性。

1 双涵道倾转飞行器倾转机构设计

飞行器的设计与地面车辆不同，首要考虑其结构是否满足基本飞行姿态的要求，要使滚转、俯仰和偏航的控制去除复杂的机械结构，尽可能简单。……