本技術(shù)涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直起降固定翼無人機(jī)降落的方法及裝置。

背景技術(shù)：

垂直起降固定翼無人機(jī)同時(shí)具備垂直起降和高速巡航的能力，克服了傳統(tǒng)固定翼無人機(jī)需借助較長跑道起降的弊端，這種優(yōu)勢(shì)保證它能在山區(qū)、丘陵、叢林等復(fù)雜地形和建筑物密集區(qū)域順利作業(yè)，極大拓展了固定翼無人機(jī)在國土資源測(cè)繪、警用消防偵察、應(yīng)急救援等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。隨著垂直起降固定翼無人機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其在垂直降落過程中動(dòng)能消耗大的問題也暴露出來，如何減少飛機(jī)在降落過程中的能量消耗，是需要解決的重大問題，同時(shí)盡可能減少機(jī)身翻倒時(shí)飛機(jī)損傷、保護(hù)螺旋槳是需要解決的重大問題。

高空作業(yè)完成后，現(xiàn)有技術(shù)的固定翼無人機(jī)到達(dá)降落點(diǎn)附近通常采用盤旋飛行降低高度，而盤旋降高方式受山區(qū)或城市空域條件限制經(jīng)常無法實(shí)施?，F(xiàn)有技術(shù)的垂直起降固定翼無人機(jī)在降落過程中采用全程垂直降落，這種垂直降落方式需要發(fā)動(dòng)機(jī)全程高速運(yùn)轉(zhuǎn)，損耗能量較大。

現(xiàn)有技術(shù)（公開號(hào)cn105905295）為申請(qǐng)人研發(fā)的垂直起降固定翼無人飛行器，為

本技術(shù)：
的提出奠定了硬件基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)為解決上述技術(shù)問題，提供了一種能節(jié)能、快速垂直穩(wěn)定降落的方法。

1.一種垂直起降固定翼無人機(jī)降落方法，包括以下技術(shù)步驟：

1）飛行器水平飛行，平飛到達(dá)降落點(diǎn)上方，平飛轉(zhuǎn)成垂直飛行狀態(tài)；

2）垂直飛行狀態(tài)下，飛機(jī)沿著機(jī)腹調(diào)整姿態(tài)，使機(jī)腹對(duì)風(fēng)，同時(shí)垂飛模式下控制飛機(jī)精確到達(dá)降落點(diǎn)上方；

3）控制飛機(jī)由垂直飛行轉(zhuǎn)換為水平飛行，此時(shí)機(jī)頭迎風(fēng)，機(jī)身保持水平；

4）關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)身在無動(dòng)力狀態(tài)下做無動(dòng)力自由降落，副翼上拉提供俯仰安定性，翼尖小翼上反角提供橫滾安定性；

5）飛行器降落至設(shè)定高度后，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，調(diào)整機(jī)身姿態(tài)至垂直狀態(tài)；

6）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速平滑降低，飛行器緩慢降落；

7）支撐裝置接觸地面,若風(fēng)力較小，觸地保持垂直姿態(tài)；若風(fēng)力較大，由于機(jī)腹主動(dòng)對(duì)風(fēng)，飛機(jī)前傾，支撐裝置下支撐面支撐降落，支撐裝置下支撐面先著地，機(jī)身繼續(xù)前傾，直到機(jī)頭也觸地，下支撐面前緣與機(jī)頭切線低于螺旋槳槳尖，有效保護(hù)螺旋槳不會(huì)由于觸地而損壞。

進(jìn)一步地，機(jī)腹對(duì)風(fēng)的姿態(tài)由機(jī)身內(nèi)部角度傳感器控制，控制橫滾角減小趨近于零，俯仰角變?yōu)樨?fù)值。

其中步驟7）中所用到的降落裝置，飛行器螺旋槳的正下方固定有支撐架，支撐架的后支撐面與機(jī)翼端面齊平，支撐架的下支撐面為直線，支撐架的下支撐面與機(jī)身后延長線銳角夾角設(shè)置，下支撐面與后支撐面圓弧過渡，撐架的前支撐面為圓弧形。

本發(fā)明有益之處在于，

1）解決了飛行器從高空垂直降落過程能量損耗大的問題，通過機(jī)身水平無動(dòng)力自由落體式降落有效利用了空氣阻力，大大加快高空降落時(shí)間，極大降低了能量損耗，間接提高了飛機(jī)的續(xù)航能力。

2）機(jī)身失穩(wěn)摔倒的過程中，著力點(diǎn)位置可沿著下支撐面不斷向上調(diào)整，始終將飛機(jī)重心與飛機(jī)下支撐面的距離保持在一定范圍內(nèi)，減緩飛機(jī)傾倒的勢(shì)能，達(dá)到保護(hù)機(jī)身的效果。而當(dāng)飛機(jī)完全傾倒時(shí)，機(jī)頭與支撐的上邊緣著地，螺旋槳的部位被架空，不會(huì)與地面產(chǎn)生碰撞，從而達(dá)到保護(hù)螺旋槳的效果。

附圖說明

圖1降落過程示意圖；

圖2傾斜支持過程示意圖；

圖3支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)無人機(jī)垂直起降及穩(wěn)定支撐，提供一種垂直起降固定翼無人機(jī)降落支撐裝置，機(jī)身后方設(shè)有三角形機(jī)翼，機(jī)翼的末端與機(jī)身末端齊平，形成機(jī)翼末端支撐結(jié)構(gòu)。機(jī)身前方設(shè)有鴨翼，機(jī)翼中部分別設(shè)有電機(jī)帶動(dòng)的螺旋槳。螺旋槳的正下方固定有支撐架，支撐架的后支撐面與機(jī)翼端面齊平，支撐架的下支撐面為直線，支撐架與機(jī)翼末端形成垂直起降時(shí)的穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)。

支撐架的下支撐面為直線形狀，支撐架的下支撐面與機(jī)身后延長線銳角夾角設(shè)置，此支撐架有以下兩種支撐形式。第一，利用后支撐面進(jìn)行豎直支撐，使得飛機(jī)實(shí)現(xiàn)豎直觸地降落。第二，當(dāng)飛機(jī)機(jī)頭因?yàn)橥饬Πl(fā)生傾斜，機(jī)頭支撐，此時(shí)機(jī)頭與支撐架連線與地面相切，機(jī)頭前傾接觸地面，與支撐架前部圓弧過渡處形成三點(diǎn)支撐的形式。

圓弧形過渡的結(jié)構(gòu)使得機(jī)身在失穩(wěn)摔倒的過程中，著力點(diǎn)位置可沿著下支撐面連續(xù)向上過渡，始終將飛機(jī)重心與飛機(jī)下支撐面的距離保持在一定范圍內(nèi)，減緩飛機(jī)傾倒的勢(shì)能，達(dá)到保護(hù)機(jī)身的效果。

垂直起降固定翼無人機(jī)降落方法，包括以下技術(shù)步驟：

1）飛行器水平飛行，平飛到達(dá)降落點(diǎn)上方，兩側(cè)螺旋槳聯(lián)動(dòng)控制拉力，兩側(cè)副翼聯(lián)動(dòng)提供俯仰控制，機(jī)頭抬升，兩側(cè)螺旋槳控制轉(zhuǎn)速，使得飛機(jī)由平飛轉(zhuǎn)成垂直飛行狀態(tài)。

2）垂直飛行狀態(tài)下，由于姿態(tài)定義改變，兩側(cè)螺旋槳聯(lián)動(dòng)控制拉力的同時(shí)，差動(dòng)提供橫滾控制，飛機(jī)沿著機(jī)腹調(diào)整姿態(tài)，使機(jī)腹對(duì)風(fēng)，控制算法的位置控制部分生成參考指令姿態(tài)給姿態(tài)控制部分，使得橫滾角減小直到接近零，俯仰角變?yōu)樨?fù)值即機(jī)腹對(duì)風(fēng)，同時(shí)垂飛模式下控制飛機(jī)精確到達(dá)降落點(diǎn)上方。

3）控制飛機(jī)由垂直飛行轉(zhuǎn)換為水平飛行，兩側(cè)螺旋槳聯(lián)動(dòng)控制拉力，同時(shí)兩側(cè)副翼聯(lián)動(dòng)提供俯仰控制，使飛機(jī)由垂飛轉(zhuǎn)換成水平飛行，此時(shí)機(jī)頭迎風(fēng)，機(jī)身保持水平。

4）關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)身在無動(dòng)力狀態(tài)下做無動(dòng)力自由降落，副翼上拉提供俯仰安定性，由于翼尖小翼有上反角，提供橫滾安定性，副翼上拉提供俯仰安定性，機(jī)頭頂風(fēng)，飛機(jī)能保持水平無動(dòng)力穩(wěn)定自由下落。

5）飛行器降落至設(shè)定高度后，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，調(diào)整機(jī)身姿態(tài)至垂直狀態(tài)，該機(jī)身調(diào)整姿態(tài)的過程同步驟1）中姿態(tài)調(diào)整過程；

6）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速平滑降低，飛行器緩慢降落；

7）支撐裝置后支撐面接觸地面，若風(fēng)力較小，支撐裝置后支撐面接觸地面垂直降落；若風(fēng)力較大，飛機(jī)主動(dòng)使腹部對(duì)風(fēng)前傾，支撐裝置下支撐面先觸地，機(jī)身繼續(xù)前傾，直到機(jī)頭也觸地。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，一種垂直起降固定翼無人機(jī)降落方法，包括以下技術(shù)步驟：飛行器水平飛行，轉(zhuǎn)成垂直飛行狀態(tài)；垂直飛行狀態(tài)下，使機(jī)腹對(duì)風(fēng)，同時(shí)垂飛模式下控制飛機(jī)精確到達(dá)降落點(diǎn)上方；控制飛機(jī)由垂直飛行轉(zhuǎn)換為水平飛行，機(jī)頭迎風(fēng)，機(jī)身保持水平；關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)自由降落；降落至設(shè)定高度后，調(diào)整機(jī)身姿態(tài)至垂直狀態(tài)；飛行器緩慢降落。本發(fā)明解決了飛行器從高空垂直降落過程能量損耗大的問題，極大降低了能量損耗，間接提高了飛機(jī)的續(xù)航能力，機(jī)身失穩(wěn)摔倒的過程中，螺旋槳的部位被架空。

技術(shù)研發(fā)人員：毛有斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東翔鴻電子科技有限公司;翔鴻電子科技（深圳）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.01
技術(shù)公布日：2017.09.29