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新型變推力軸線技術成功應用于高原型無人機螺旋槳推進器

無人機


新型變推力軸線技術成功應用于高原型無人機螺旋槳推進器

為了讓普通的螺旋槳推進器無人機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器的變推力軸線機構 。變推力軸線機構是一個二自由度的伺服運動平臺，可以通過兩個電動作動筒實現平臺在平面內的俯仰和滾轉運動 。由圖中可以看到 ， 螺旋槳推進器安裝在該伺服平臺上，伺服平臺與無人機機體相連 。通過變推力軸線機構的伺服運動能夠改變推進器推力線與無人機機體軸線之間的夾角 ， 從而使得無人機具備了直接力控制的能力 。
（報道）據EurekAlert!：推力矢量是一種基于直接力/力矩控制的無人機飛行控制技術，能夠增強無人機的機動性能 ， 從而提高飛行品質和飛行安全 。最近一項研究針對采用普通螺旋槳為推進動力的無人機變推力軸線控制技術進行研制，在不改變無人機主要結構的基礎上，通過增加發動機與機體之間的伺服機構改變螺旋槳發動機的推力線，從而實現無人機的直接力/力矩控制 。
相關研究題為“Research on Variable Thrust Directional Control Technique for Plateau Unmanned Aerial Vehicles”，即將發表于SCIENCE CHINA Information Sciences（《中國科學： 信息科學》英文版）2016年第2期 ， 由南京航空航天大學王道波教授擔任通訊作者撰寫 。
推力矢量是一種直接力/力矩控制技術，大多用于噴氣式發動機的推力偏轉，而對于普通螺旋槳式發動機的推力矢量技術的研究還并不多見 。由于普通螺旋槳發動與噴氣式發動機在工作原理和氣動力產生機制上的差異，現有的針對噴氣式發動機推力矢量的理論與成果不能直接應用于螺旋槳式發動機的無人機飛行控制中 。
該項研究通過在螺旋槳推進器與無人機之間增加二自由度伺服平臺 ， 實現了推進器推力軸向的伺服運動 。結合該研究所提出的氣動舵面/直接力控制的混合型控制策略，能夠有效協同氣動力和直接力控制面，從而提高無人機在大機動飛行時的性能 。
【新型變推力軸線技術成功應用于高原型無人機螺旋槳推進器】這一研究成果能夠提高普通螺旋槳型無人機在高原地區飛行的機動性能，具有重要的國防和科學意義 。研究得到了國家自然基金項目（61503185）資助 。