本申請(qǐng)涉及無(wú)人機(jī)，尤其涉及一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法及其控制裝置。

背景技術(shù)：

1、機(jī)翼顫振作為一種潛在的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性問(wèn)題，一直是影響無(wú)人機(jī)性能與安全性的關(guān)鍵因素之一。顫振現(xiàn)象主要源于機(jī)翼在高速飛行過(guò)程中，由于氣動(dòng)力與結(jié)構(gòu)彈性力之間的相互作用，導(dǎo)致機(jī)翼結(jié)構(gòu)發(fā)生周期性振動(dòng)。這種振動(dòng)不僅可能引發(fā)結(jié)構(gòu)疲勞，還可能迅速放大，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，因此，對(duì)顫振的有效控制是確保無(wú)人機(jī)安全飛行的重要前提。

2、大展弦比機(jī)翼設(shè)計(jì)是現(xiàn)代高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)追求高效升阻比、增加飛行距離與滯空時(shí)間的常用手段。然而，由于機(jī)翼的剛度相對(duì)較低，飛行中容易產(chǎn)生較大的變形，尤其是在高速飛行條件下，機(jī)翼的彈性變形與氣動(dòng)力之間的相互作用更為劇烈，增加了顫振發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。顫振速度為在不引起結(jié)構(gòu)破壞的前提下，無(wú)人機(jī)所能達(dá)到的最大飛行速度，成為限制這類(lèi)無(wú)人機(jī)性能提升的重要因素。

3、因此，如何提高顫振速度，使無(wú)人機(jī)在更高的速度下安全飛行，從而提高其飛行性能成為待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，通過(guò)提供一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，解決了如何提高顫振速度，使無(wú)人機(jī)在更高的速度下安全飛行，從而提高其飛行性能的問(wèn)題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，包括：獲取機(jī)翼的初始顫振速度；在機(jī)翼上安裝鋼索，并通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)在飛行狀態(tài)下對(duì)鋼索施加預(yù)緊力，以限制機(jī)翼扭轉(zhuǎn)；獲取鋼索施加預(yù)緊力后機(jī)翼的擴(kuò)展顫振速度；無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中啟用翼尖角位移傳感器，翼尖角位移傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)翼尖扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度；當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度超過(guò)擴(kuò)展顫振速度時(shí)，使用伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。

3、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中啟用翼尖角位移傳感器，包括：當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度位于初始顫振速度和擴(kuò)展顫振速度之間時(shí)，開(kāi)始啟用翼尖角位移傳感器。

4、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度低于擴(kuò)展顫振速度時(shí)，基于翼尖角位移傳感器監(jiān)測(cè)的翼尖扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度判斷所述翼尖角位移傳感器是否故障。

5、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若翼尖角位移傳感器故障，限制無(wú)人機(jī)的飛行速度，使其始終不高于擴(kuò)展顫振速度。

6、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，判定翼尖角位移傳感器故障的方式為：當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度低于擴(kuò)展顫振速度時(shí)，若翼尖角位移超過(guò)無(wú)人機(jī)在靜載荷下產(chǎn)生的機(jī)翼最大角位移，判定翼尖角位移傳感器出現(xiàn)故障。

7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度超過(guò)擴(kuò)展顫振速度時(shí)，使用伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，包括：當(dāng)翼尖前緣向上時(shí)，下伺服電機(jī)牽拉鋼索，施加第一牽拉力，所述第一牽拉力基于扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度獲得；當(dāng)翼尖前緣向下時(shí)，上伺服電機(jī)牽拉鋼索，施加一個(gè)第二牽拉力，所述第二牽拉力基于扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度獲得。

8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：當(dāng)翼尖角位移傳感器監(jiān)測(cè)到翼尖振動(dòng)有發(fā)散趨勢(shì)時(shí)，降低無(wú)人機(jī)的飛行速度。

9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，判定翼尖角位移傳感器監(jiān)測(cè)到翼尖振動(dòng)有發(fā)散趨勢(shì)需滿足以下任一條件：第一條件：翼尖角位移達(dá)到或超過(guò)無(wú)人機(jī)在靜載荷下產(chǎn)生的機(jī)翼最大角位移的預(yù)設(shè)比例；第二條件：翼尖角位移在連續(xù)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)振動(dòng)周期中，首末周期的振幅比例超出預(yù)設(shè)比值。

10、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法的控制裝置，包括翼梢小翼、耳環(huán)螺栓、翼尖角位移傳感器和伺服機(jī)構(gòu)；兩個(gè)翼梢小翼分別設(shè)置于無(wú)人機(jī)兩側(cè)的機(jī)翼翼尖，沿垂直機(jī)翼水平基準(zhǔn)面向上下延伸，用于減阻并提供后緣牽引鋼索的安裝結(jié)構(gòu)；兩個(gè)耳環(huán)螺栓分別設(shè)置于單側(cè)翼梢小翼的后緣，用于連接并牽引鋼索；每個(gè)機(jī)翼翼尖都安裝有一個(gè)翼尖角位移傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)翼尖扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度；伺服機(jī)構(gòu)包括左上伺服機(jī)構(gòu)、左下伺服機(jī)構(gòu)、右上伺服機(jī)構(gòu)和右下伺服機(jī)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置于無(wú)人機(jī)后機(jī)身，每個(gè)伺服機(jī)構(gòu)均包括伺服電機(jī)和收索盒，用于牽引從耳環(huán)螺栓上牽出的鋼索。

11、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，從左側(cè)機(jī)翼翼尖上的耳環(huán)螺栓牽出的鋼索固定于左上伺服機(jī)構(gòu)的收索盒中，從左側(cè)機(jī)翼翼尖下的耳環(huán)螺栓牽出的鋼索固定于左下伺服機(jī)構(gòu)的收索盒中；從右側(cè)機(jī)翼翼尖上的耳環(huán)螺栓牽出的鋼索固定于右上伺服機(jī)構(gòu)的收索盒中，從右側(cè)機(jī)翼翼尖下的耳環(huán)螺栓牽出的鋼索固定于右下伺服機(jī)構(gòu)的收索盒中。

12、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果：

13、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，通過(guò)在機(jī)翼上安裝鋼索并施加預(yù)緊力，有效限制了機(jī)翼在飛行過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)，顯著提升了機(jī)翼的結(jié)構(gòu)剛性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。通過(guò)限制機(jī)翼扭轉(zhuǎn)，提高了機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率，從而實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展顫振速度的提升，意味著無(wú)人機(jī)可以在一個(gè)更寬廣的速度范圍內(nèi)安全飛行，而不會(huì)觸發(fā)顫振現(xiàn)象。啟用翼尖角位移傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)翼尖的扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度，提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。一旦檢測(cè)到異常扭轉(zhuǎn)情況，可以立即采取措施進(jìn)行調(diào)整。這種實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)制極大增強(qiáng)了飛行的安全性和可靠性。當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度超過(guò)擴(kuò)展顫振速度時(shí)，利用伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，可以進(jìn)一步調(diào)整機(jī)翼狀態(tài)，保持飛行穩(wěn)定。這種動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力不僅提高了無(wú)人機(jī)的飛行性能，還增強(qiáng)了其在極端條件下的適應(yīng)性和生存能力。解決了如何提高顫振速度，使無(wú)人機(jī)在更高的速度下安全飛行，從而提高其飛行性能的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，所述無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中啟用翼尖角位移傳感器，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度低于擴(kuò)展顫振速度時(shí)，基于翼尖角位移傳感器監(jiān)測(cè)的翼尖扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度判斷所述翼尖角位移傳感器是否故障。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，若翼尖角位移傳感器故障，限制無(wú)人機(jī)的飛行速度，使其始終不高于擴(kuò)展顫振速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，判定翼尖角位移傳感器故障的方式為：當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度低于擴(kuò)展顫振速度時(shí)，若翼尖角位移超過(guò)無(wú)人機(jī)在靜載荷下產(chǎn)生的機(jī)翼最大角位移，判定翼尖角位移傳感器出現(xiàn)故障。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，所述當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度超過(guò)擴(kuò)展顫振速度時(shí)，使用伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，還包括：當(dāng)翼尖角位移傳感器監(jiān)測(cè)到翼尖振動(dòng)有發(fā)散趨勢(shì)時(shí)，降低無(wú)人機(jī)的飛行速度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法，其特征在于，判定翼尖角位移傳感器監(jiān)測(cè)到翼尖振動(dòng)有發(fā)散趨勢(shì)需滿足以下任一條件：

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法的控制裝置，其特征在于，包括翼梢小翼、耳環(huán)螺栓、翼尖角位移傳感器和伺服機(jī)構(gòu)；

10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的大展弦比機(jī)翼顫振控制方法的控制裝置，其特征在于，從左側(cè)機(jī)翼翼尖上的耳環(huán)螺栓牽出的鋼索固定于左上伺服機(jī)構(gòu)的收索盒中，從左側(cè)機(jī)翼翼尖下的耳環(huán)螺栓牽出的鋼索固定于左下伺服機(jī)構(gòu)的收索盒中；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種大展弦比機(jī)翼顫振控制方法及其控制裝置，包括：獲取機(jī)翼的初始顫振速度；在機(jī)翼上安裝鋼索，并通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)在飛行狀態(tài)下對(duì)鋼索施加預(yù)緊力，以限制機(jī)翼扭轉(zhuǎn)；獲取鋼索施加預(yù)緊力后機(jī)翼的擴(kuò)展顫振速度；無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中啟用翼尖角位移傳感器，翼尖角位移傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)翼尖扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角速度；當(dāng)無(wú)人機(jī)的飛行速度超過(guò)擴(kuò)展顫振速度時(shí)，使用伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。解決了如何提高顫振速度，使無(wú)人機(jī)在更高的速度下安全飛行，從而提高其飛行性能的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：張海東,陳媛,李梅,沈洋,李潘玉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安羚控電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19