北京航空航天大学冯如杯一等奖论文

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1、基于周期变距控制原理的两旋翼尾座式垂直起降飞行器2015年4月8日摘要目前，固定翼无人机和多旋翼无人机发展尤为迅速，但是这两者仍然具有许多自身带来的难以克服的缺点，对于多旋翼无人机来说，但是其飞行速度过慢，能量转换效率低，续航时间短，但是可以垂直起降，结合当今较为成熟的飞行控制系统和算法，操纵变得较为简单，对于起降场地要求不高；而固定翼无人机对起降场地要求极高，同时也对无人机操纵手有着较高的操作水平，但是固定翼飞行速度快，航程远，续航时间长。因此，如何结合多旋翼直升机和固定翼飞机的优点，是解决矛盾关键。本项目提供了

2、一种全新飞行器垂直起降方案：即固定翼-多旋翼混合方式起降，在固定翼飞机两机翼前缘安装有一对螺旋桨，垂直起降阶段依靠螺旋桨产生较大的拉力，使飞机可以机头向上，竖直悬停，平飞时则由这一对螺旋桨提供平飞所需的拉力。平飞时，发动机的拉力只需要达到飞机重量的20%即可维持平飞，同时这个拉力也是垂直悬停时的20%，因此飞机若以固定翼方式进行平飞，则续航时间可以大大延长，速度可以大幅提高，因此航程也大幅提高。在控制方面俯仰控制和滚转控制是该类飞行器控制的难点，本项目使用可以进行周期变距螺旋桨，大大增加了飞机的控制性能和飞行稳定性

3、，基于此种飞行控制算法的矢量动力两轴尾座式飞行器参加了2014年科研类航空航天模型锦标赛垂直起降转平飞载运项目，取得了不俗的成绩。本项目通过验证机模型的制作，验证了周期变距控制方案的可行性。关键词：周期变距，垂直起降，平飞转换，飞翼布局AbstractAtpresent,fixed-wingunmannedaerialvehiclesandmulti-rotorunmannedaerialvehiclesaredevelopingquitefast.Buttherearemanydisadvantageswhich

4、arehardtobeovercome.Multi-rotorunmannedaerialvehiclesflyatalowspeed,andenduranceisshortonaccountofthelowenergyconversionefficiency.Butverticaltakeoffsandlandingsmakesitnotneedatake-offandlandingplacewithhighrequirement.Operatingthemulti-rotorUAV(unmannedaerial

5、vehicles)isquiteeasywiththesupportofmatureflightcontrolsystemandalgorithm.Onthecontrary,fixed-wingUAVhasahighrequirementontake-offandlandingsite.Atthesametime,operatingitrequirestheoperatortohaveahighoperantlevel.However,thefixed-wingUAVfliesatahighspeed,andha

6、salongair-rangeandendurance.Therefore,howtocombinetheadvantagesoffixed-wingUAVandmulti-rotorUAVisthekeytosolvetheproblem.Sothisprojectprovidesonebrandnewverticaltakeoffandlandingvehicle,namelyfixed-wingandmulti-rotorUAV,onwhosewingsapairofpropellersarefixed.Wh

7、enittakesoffandlands,propellersproduceenoughforcetoenabletheplane’snosetobeup;whentheplaneflieslevel,propellersprovidethedrivingforceandunderthiscircumstancethedrivingforceisjustabout20%oftheplane’sweight(alsotheforcewhenhovering).So,iftheplaneflieslevelasafix

8、ed-wingUAV,itsendurancewillbegreatlyenlargedanditsspeedwillbemuchhigherwhichresultinamuchlongerair-range.However,pitchandrollcontrolisthedifficultyofflightcontrolsystem.Thisproject