一种软硬耦合可变特征智能飞行器

1.本发明涉及一种软硬件耦合的可变特征智能飞行器系统，属于航空飞行器技术领域。


背景技术：

2.当前智能飞行器系统多为单一固定形态，主要功能是通过火箭助推或者发射装置实现固定预设弹道进行飞行或滑翔，但随着飞行器设计理念的发展及实际需求的增加，人们为了使智能飞行器具有高自主、大机动、强隐身、可变特征、遂行察打等功能，通过开发智能飞行器具有变形翼的方式实现部分新功能来解决这些问题。但对于跨速域可巡弋盘旋的新型布局的智能飞行器，如何灵活跨速域空域伪装躲避雷达、卫星或战机的侦测是一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于软硬耦合可变特征智能飞行器。
4.本发明通过以下技术方案实现：一种软硬耦合可变特征智能飞行器，飞行器包括头部、机舱、差动仿生平尾、可折叠变形机翼和带舵面仿生垂尾；机舱的前部设有塔式机翼转轴组件和转轴，用于驱动伸缩左右两侧一对可折叠变形机翼；机舱的中部设有飞行控制器，内部设有飞行器目标特性软硬耦合系统，用于根据飞行工况自动控制可折叠变形机翼后掠角和分布式特征频谱发射器阵列，进而模拟不同目标特性雷达特征；可折叠变形机翼由左右两个构成，单侧最大90度展开，最小0度完全收缩进入机舱内部；可折叠变形机翼内部设有分布式特征频谱发射器阵列，用于自定义模拟不同目标特性雷达特征；机舱末端对称嵌入放置偶数个发动机喷口，用于作为飞行器动力来源；尾部包括差动仿生平尾和带舵面仿生垂尾，分别用于控制飞行器飞行中的俯仰、滚转和航向姿态。
5.所述的可折叠变形机翼共轴塔式叠放，由飞行控制器8对左右两个可折叠变形机翼独立驱动，单侧可变角度范围为0-90度，实现跨速域气动需求的同时可实现目标特性的改变；且两侧机翼能完全重合收纳至飞行器内部，单侧翼面长度为飞行器直径的0.6~0.98倍，整个翼面采用仿生或迷彩涂装。
6.所述的特征频谱发射源分列排布到机翼内部，相互之间数据及供电以导线方式并联连接，可由飞行控制系统独立改变主动频谱特征信号类型和强度。
7.所述的飞行器目标特性软硬耦合系统与飞行器可折叠变形机翼后掠角及飞行高度、速度强耦合，根据预设气动-飞行状态-频谱特征映射库，当飞行工况满足响应气动和飞行状态条件时自动切换对应频谱特征，从而实现全流程智能飞行器频谱特征自适应改变与飞行控制。
8.所述的分布式特征频谱发射器阵列，用于自定义模拟不同目标特性雷达特征，包
括强rcs反射、固定翼类型目标特性（翼面全展开）、战斗机类型目标特性（翼面半展开）、三角翼类型目标特性（翼面大幅收缩）或弹形目标特性（翼面全收缩）。
9.所述的塔式机翼转轴组件包括上段、中间件、下段，依次为带扁平形滚珠的面轴承上段、双侧滚珠凹槽中间件和扁平形滚珠轴承下段，与可折叠变形机翼根部圆孔共轴，且中间件通过两侧凹槽与上、下段扁平滚珠面啮合，其中上、下段分别与可折叠变形机翼通过螺钉连接。
10.本发明的有益效果：首先直接利用涵道或者喷气发动机喷流作为智能飞行器动力来源，能为跨域先进布局飞行器提供持续稳定的动力来源；其次通过塔式重叠可变形机翼结合机翼内部嵌入式可自定义特征频谱信号发生器阵列，实现智能飞行器气动至滑翔飞行器气动特征的物理变化及耦合了软件定义的特征频谱信号变化，能够满足在跨域飞行时气动与隐身的极端需求，提升了智能飞行器的伪装性能与侦测难度；此外，该设计还简化了整机起落结构，通过弹射或者火箭助推实现发射，不需要额外携带固定式起落架等机构，降低了结构的复杂性和整机重量。
附图说明
11.图1是软硬耦合的可变特征智能飞行器的一种结构示意图。
12.图2是本发明的一种立体结构示意图。
13.图3是塔式机翼转轴组件与可折叠变形机翼的一种结构示意图。
14.图4是塔式机翼转轴组件的一种结构示意图。
15.图5是软硬耦合的可变特征智能飞行器在低速巡飞-亚音速巡航-超音速突防飞行模式的软硬耦合自适应变形过程示意图。
16.图6是飞行控制器内部的飞行器软硬耦合可变特征系统的算法流程示意图。
17.图1中，头部1、机舱2、差动仿生平尾3、塔式机翼转轴组件4、带扁平形滚珠的面轴承上段4a、双侧滚珠凹槽中间件4b、扁平形滚珠轴承下段4c、扁平轴承4d、机翼根部圆孔5、可折叠变形机翼6、分布式特征频谱发射器阵列7、飞行控制器8、发动机喷口9、带舵面仿生垂尾10、机舱双侧开槽11。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1所示，一种软硬耦合可变特征智能飞行器包括头部1、机舱2、差动仿生平尾3、可折叠变形机翼6和带舵面仿生垂尾10。
20.机舱2的前部设有塔式机翼转轴组件4和转轴5，用于驱动伸缩左右两侧一对可折叠变形机翼6；机舱2的中部设有飞行控制器8，内部设有飞行器目标特性软硬耦合系统，用于根据飞行工况自动控制可折叠变形机翼后掠角和分布式特征频谱发射器阵列7，进而模拟不同目标特性雷达特征。
21.可折叠变形机翼6由左右两个构成，单侧最大90度展开，最小0度完全收缩进入机
舱2内部；机舱2末端对称嵌入放置偶数个发动机喷口9，用于作为飞行器动力来源。
22.尾部包括差动仿生平尾3和带舵面仿生垂尾10，分别用于控制飞行器飞行中的俯仰、滚转和航向姿态。
23.所述的可折叠变形机翼6共轴塔式叠放，由飞行控制器8对左右两个可折叠变形机翼6独立驱动，单侧可变角度范围为0-90度，实现跨速域气动需求的同时可实现目标特性的改变；且两侧机翼能完全重合收纳至飞行器内部，单侧翼面长度为飞行器直径的0.6~0.98倍，整个翼面采用仿生或迷彩涂装。
24.所述的特征频谱发射器7分列排布到机翼6内部，相互之间数据及供电以导线方式并联连接，可由飞行控制系统独立改变主动频谱特征信号类型和强度。
25.所述的飞行器目标特性软硬耦合系统与飞行器可折叠变形机翼6的后掠角及飞行高度、速度强耦合，根据预设“气动
‑‑
飞行状态
‑‑
频谱特征”映射库，根据飞行工况需求自动设定相应气动后掠角和和频谱特征类型，从而实现全流程智能飞行器气动-频谱特征耦合自适应改变。
26.所述的分布式特征频谱发射器阵列7，用于自定义模拟不同目标特性雷达特征，包括强rcs反射、固定翼类型目标特性（翼面全展开）、战斗机类型目标特性（翼面半展开）、三角翼类型目标特性（翼面大幅收缩）或弹形目标特性（翼面全收缩）。
27.如图2所示，所述的可变特征智能飞行器的动力系统采用侧边进气、机尾出气的四发布置方式，高温燃气经阵列喷管9喷出，通过差动仿生平尾3左右两侧的差动和联动导流后实现俯仰控制和滚转控制，通过带舵面的仿生垂尾10进行航向控制；如图3所示，所述的可变特征智能飞行器的可折叠变形机翼6可通过机舱双侧开槽11收缩至机舱2内部，左侧缺口用于收放左侧可变机翼，右侧缺口用于收放右侧可变机翼，且左右两侧缺口上下错位放置。
28.如图4所示，所述的塔式机翼转轴组件4包括上段、中间件、下段，依次为带扁平形滚珠的面轴承上段4a、双侧滚珠凹槽中间件4b和扁平形滚珠轴承下段4c，与可折叠变形机翼根部圆孔共轴，且中间件4b通过两侧凹槽与上、下段扁平滚珠面啮合，其中上、下段分别与可折叠变形机翼通过螺钉连接。
29.如图5所示，软硬耦合可变频谱特征的智能飞行器采用舵机驱动的与机翼固连的塔式转轴组件4进行”低速i-高速ii-超高速iii”连续变形，其中两侧变形均为独立舵机控制，即支持差动后掠角进行无舵面姿态控制。
30.如图6所示，软硬耦合可变特征智能飞行器的耦合控制采用序列预设-在线序列修改-序列输出的流程，即智能飞行器任务开始后，首先在地面站预设不同高度和速度下的机翼后掠角及频谱特征发射阵列的特征参数映射（[高度，速度]-》[频率，功率，目标特性类型]），然后将参数映射序列文件加载到智能飞行器飞行控制器中，默认情况下智能飞行器在飞行过程中依照预设序列进行特征输出，进而通过不同散射特征躲避或干扰地方雷达；此外，当飞行中需要临时改变智能飞行器在某个区域的散射特征时，只需要在地面站进行修改后通过加密无线数传通信链路更新上传至智能飞行器即可，智能飞行器端飞控依序输出对应智能飞行器频谱特征，直至任务终止。
[0031]
上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本发明的
优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围由所附权利要求及其任何等同物给出。

技术特征：
1.一种软硬耦合可变特征智能飞行器，其特征在于：飞行器包括头部、机舱、差动仿生平尾、可折叠变形机翼和带舵面仿生垂尾；机舱的前部设有塔式机翼转轴组件和转轴，用于驱动伸缩左右两侧一对可折叠变形机翼；机舱的中部设有飞行控制器，内部设有飞行器目标特性软硬耦合系统，用于根据飞行工况自动控制可折叠变形机翼后掠角和分布式特征频谱发射器阵列，进而模拟不同目标特性雷达特征；可折叠变形机翼由左右两个构成，单侧最大90度展开，最小0度完全收缩进入机舱内部；可折叠变形机翼内部设有分布式特征频谱发射器阵列，用于自定义模拟不同目标特性雷达特征；机舱末端对称嵌入放置偶数个发动机喷口，用于作为飞行器动力来源；尾部包括仿生差动平尾和带舵面仿生垂尾，分别用于控制飞行器飞行中的俯仰和航向姿态。2.根据权利要求1的一种软硬耦合可变特征智能飞行器，其特征在于：所述的可折叠变形机翼共轴塔式叠放，由飞行控制器8对左右两个可折叠变形机翼独立驱动，单侧可变角度范围为0-90度，且两侧机翼能完全重合收纳至飞行器内部，单侧翼面长度为飞行器直径的0.6~0.98倍，整个翼面采用仿生或迷彩涂装。3.根据权利要求1的一种软硬耦合可变特征智能飞行器，其特征在于：所述的特征频谱发射源分列排布到机翼内部，相互之间数据及供电以导线方式并联连接，可由飞行控制系统独立改变主动频谱特征信号类型和强度。4.根据权利要求1的一种软硬耦合可变特征智能飞行器，其特征在于：所述的飞行器目标特性软硬耦合系统与飞行器可折叠变形机翼后掠角及飞行高度、速度强耦合，根据预设气动-飞行状态-频谱特征映射库，当飞行工况满足响应气动和飞行状态条件时自动切换对应频谱特征，从而实现全流程智能飞行器频谱特征自适应改变与飞行控制。5.根据权利要求1的所述的一种软硬耦合可变特征智能飞行器，其特征在于：所述的分布式特征频谱发射器阵列，用于自定义模拟不同目标特性雷达特征，包括强rcs反射、固定翼类型目标特性、战斗机类型目标特性、三角翼类型目标特性或弹形目标特性。6.根据权利要求1的所述的一种软硬耦合可变特征智能飞行器，其特征在于：所述的塔式机翼转轴组件包括上段、中间件、下段，依次为带扁平形滚珠的面轴承上段、双侧滚珠凹槽中间件和扁平形滚珠轴承下段，与可折叠变形机翼根部圆孔共轴，且中间件通过两侧凹槽与上、下段扁平滚珠面啮合，其中上、下段分别与可折叠变形机翼通过螺钉连接。

技术总结
本发明公开了一种软硬耦合可变特征智能飞行器，飞行器包括头部、机舱、差动仿生平尾、可折叠变形机翼和带舵面仿生垂尾；机舱的前部设有塔式机翼转轴组件和转轴，用于驱动伸缩左右两侧一对可折叠变形机翼；机舱的中部设有飞行控制器，内部设有飞行器目标特性软硬耦合系统，用于根据飞行工况自动控制可折叠变形机翼后掠角和分布式特征频谱发射器阵列，进而模拟不同目标特性雷达特征；可折叠变形机翼由左右两个构成，单侧最大90度展开，最小0度完全收缩进入机舱内部；可折叠变形机翼内部设有分布式特征频谱发射器阵列，用于自定义模拟不同目标特性雷达特征。本发明能够进行自适应软硬件耦合变形控制，模拟多型智能飞行器和飞行器的雷达特征。达特征。达特征。


技术研发人员：张岩辉 陈伟芳 江中正 杨华 赵文文 王超然 麻寿东
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.12.04
技术公布日：2023/3/28