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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明涉及一种方向舵与平衡舵解耦控制的水空两栖无人机及工作方法，无人机结构包括沿头尾方向两端设置的方向舵，沿左右方向两端设置的平衡舵，平衡舵的结构包括中心轴圆周方位不可调的第一摆线推进器，两个平衡舵的对称运动可以在为无人机提供平衡的同时，产生竖直方向上的升力，方向舵的结构包括中心轴圆周方位可调的第二摆线推进器，使两个方向舵以对称或互补的方式运动，可实现无人机在水下及空中沿任意方向前进、后退、侧移和原地转向等功能。方向舵与平衡舵的对称配置有效地实现了无人机在水平方向与竖直方向的运动解耦。其中两个平衡舵通过变形机构驱动可呈一字型或后掠状，使无人机可适应水下及空中两种航态，同时具有优越的机动性能。

主权项：1.一种方向舵与平衡舵解耦控制的水空两栖无人机，其特征在于，包括中心圆盘（1）、所述中心圆盘（1）沿无人机头尾方向的两端分别通过机臂（38）连接一方向舵（3），所述中心圆盘（1）沿无人机左右方向的两端分别设置一个平衡舵（2），两个平衡舵（2）通过变形机构（4）驱动呈一字型，形成无人机在空中的应用姿态，或者两个平衡舵（2）通过变形机构（4）驱动呈后掠状，形成无人机在水下的应用姿态；所述平衡舵（2）的结构包括环形框架一（8）和位于其内的第一摆线推进器（7），所述方向舵（3）的结构包括环形框架二（26）、位于所述环形框架二（26）内能沿其圆周方向转动且与其中心水平横截面重合的旋转体（15）及位于所述旋转体（15）内的第二摆线推进器（37）；第一摆线推进器（7）和第二摆线推进器（37）的结构相同，均具有中心轴和偏心轴、以及能围绕所述中心轴进行公转的叶片（9），所述偏心轴能以中心轴为中心进行圆周运动，且偏心轴位置的变化能带动叶片（9）绕各自的摆动轴进行摆动；第一摆线推进器（7）的中心轴位于环形框架一（8）的中心水平横截面上，且在水平面内的圆周方位不可调，使两个平衡舵（2）提供无人机竖直方向上运动的动力；第二摆线推进器（37）的中心轴位于环形框架二（26）的中心水平横截面上，且在水平面内的圆周方位能通过所述旋转体（15）的带动而进行调节，以与所述机臂（38）的轴线相重合、或呈夹角，进而改变两个方向舵（3）在水平面内所产生合力的方向，使两个方向舵（3）提供无人机竖直方向上的力，或者提供水平面内任意方向上的力；第一摆线推进器（7）和第二摆线推进器（37）的结构为：包括叶片架（5），所述叶片架（5）为中心对称结构，若干所述叶片（9）的公转轴沿叶片架（5）的圆周均匀设置，且分别通过轴承与叶片架（5）相连，叶片架（5）的中轴线即为摆线推进器的中心轴，且与所述叶片（9）的横截面相垂直，叶片架（5）能以其中轴线为中心转动从而使各叶片（9）做公转运动；叶片架（5）的中心位置内套设有能独立转动的控制轴（13），所述控制轴（13）输出端偏心连接一连接圆盘（27），所述连接圆盘（27）上沿圆周均匀设置若干连杆（28），若干连杆（28）中的一个与连接圆盘（27）固连，其余的与连接圆盘（27）铰接，若干连杆（28）的另一端分别与若干所述叶片（9）的摆动轴铰接，所述连接圆盘（27）的中垂线即为摆线推进器的偏心轴，控制轴（13）旋转后能改变所述偏心轴的位置进而改变叶片（9）公转产生的位于其横截面内的合力方向；所述方向舵（3）的结构还包括端面齿轮（25）、齿轮一（18）、齿轮二（21）和齿轮三（24），所述旋转体（15）呈圆环形，转动连接于所述环形框架二（26）的内圆周面上，旋转体（15）底部开齿与所述齿轮二（21）啮合，齿轮二（21）由驱动件驱动带动旋转体（15）转动，从而改变第二摆线推进器（37）中心轴的方位；所述端面齿轮（25）呈圆环形，其内圈和外圈分别与旋转体（15）和环形框架二（26）转动相连，端面齿轮（25）的齿面朝下，分别与所述齿轮三（24）和所述齿轮一（18）啮合，齿轮一（18）与第二摆线推进器（37）固连，齿轮三（24）由驱动件驱动使端面齿轮（25）沿环形框架二（26）圆周方向转动，进而带动齿轮一（18）旋转，驱动第二摆线推进器（37）进行公转。

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