本发明属于飞行器设计，具体涉及一种智能自倾转涵道风扇动力系统。
背景技术：
1、在我国荒漠，山地，海岛等区域，常常需要进行一些电力检修、环境监测、边境巡逻，航拍测绘、货物运输等任务，但是面临一个严重问题：长航程、长航时的固定翼无人机没有满足滑跑起降的跑道；可以垂直起降的多旋翼无人机往往续航太短。近年来，航空界提出了垂直起降固定翼飞行器的概念，可以有效地解决此类问题。此类飞行器在固定翼飞行器平台上融合了多旋翼系统，集成了固定翼与多旋翼飞行器的优势，可以实现多模态飞行。
2、倾转类飞行器是垂直起降固定翼飞行器的重要分支，与其他类型垂直起降固定翼飞行器相比，倾转类飞行器不需要额外的推力系统，巡航速度快，航时长等优势。但是目前倾转类飞行器必须依靠额外的倾转驱动装置完成动力装置的倾转，这种设计不仅增加结构重量、占用飞行器有效容积外还增加的机械的复杂性，维护成本要求较高。此外国内外现存的少量的主动倾转机翼的机构对飞行器整体气动特性破坏较大，飞行效率较低，且结构冗余。
3、目前垂直起降固定翼飞行器主要执行巡检、监测、航拍、运输等机动性较低的任务，且对续航有一定要求。所以大多数飞行器布局采用大展弦比机翼设计，以提高升阻比。而大展弦比机翼由于翼展较大，需要较高的结构强度以防止弹性变形，进而导致机翼结构重量的增加。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于串列翼飞行器的智能自倾转涵道风扇动力系统，包括自倾转涵道风扇装置、副倾转涵道风扇装置、智能电磁控速限位装置和传动装置；自倾转涵道风扇装置安装在串列翼飞行器前翼和后翼之间的串列翼飞行器机身中部，利用纵向分布涵道风扇的差速实现自动倾转；副倾转涵道风扇装置安装在串列翼飞行器机身尾部；智能电磁控速限位装置用于控制自倾转涵道风扇装置倾转角速度并且限制其倾转范围；传动装置将自倾转涵道风扇装置的旋转运动传递至副倾转涵道风扇装置，副倾转涵道风扇装置在传动装置的驱动下实现倾转。本发明不需要额外的倾转驱动装置，不仅减轻了飞行器结构重量，还降低的结构的复杂性、减少维修成本，进而提高可靠性。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
3、一种用于串列翼飞行器的智能自倾转涵道风扇动力系统，包括自倾转涵道风扇装置、副倾转涵道风扇装置、智能电磁控速限位装置和传动装置；
4、所述自倾转涵道风扇装置安装在串列翼飞行器前翼和后翼之间的机身中部，利用纵向分布涵道风扇的差速实现自动倾转；所述副倾转涵道风扇装置安装在串列翼飞行器机身尾部；所述智能电磁控速限位装置用于控制自倾转涵道风扇装置倾转角速度并且限制其倾转范围；所述传动装置将自倾转涵道风扇装置的旋转运动传递至副倾转涵道风扇装置，副倾转涵道风扇装置在传动装置的驱动下实现倾转；
5、所述自倾转涵道风扇装置包括四个自倾转涵道风扇和自倾转轴；机身两侧对称设置各两个自倾转涵道风扇，通过自倾转轴将机身两侧的自倾转涵道风扇固定连接；所述自倾转涵道风扇装置能够旋转，在水平方向和垂直方向之间进行切换；
6、所述副倾转涵道风扇装置包括两个副涵道风扇和副倾转轴；两个副涵道风扇对称设置在机身两侧，通过副倾转轴将机身两侧的副涵道风扇固定连接；所述副涵道风扇装置能够旋转，在水平方向和垂直方向之间进行切换；
7、当飞行器垂直起降或者空中悬停时，自倾转涵道风扇装置和副倾转涵道风扇装置的轴向垂直向上，产生垂直向上的升力；当飞行器平飞时，自倾转涵道风扇装置和副倾转涵道风扇装置的轴向水平向前，产生水平向前的拉力，通过提高飞行器空速，使机翼产生升力；
8、所述传动装置包括锥齿轮a、锥齿轮b、锥齿轮c、锥齿轮d、传动轴a、传动轴b、十字万向节；所述锥齿轮a与自倾转轴固定连接，随自倾转轴转动而转动；所述锥齿轮b与传动轴a固定连接；所述锥齿轮b与锥齿轮a啮合；所述传动轴a通过十字万向节与传动轴b连接，十字万向节能够传递旋转运动；所述锥齿轮c与传动轴b固定连接；所述锥齿轮c与锥齿轮d啮合；所述副倾转轴与锥齿轮d固定连接，副倾转轴随锥齿轮d转动而转动；
9、所述智能电磁控速限位装置包括控速圆盘、限位器、角速度传感器和电磁控速钳；所述控速圆盘与自倾转轴固定连接，随自倾转轴转动而转动；所述限位器有两个，与控速圆盘固定连接，用于限制控速圆盘的旋转角度范围，进而限制自倾转涵道风扇装置的倾转角度范围；所述角速度传感器安装在电磁控速钳上，电磁控速钳固定在机身结构上。
10、优选地，所述串列翼飞行器的前翼对称设置于机身前部，下反角度为4°；前翼后缘布置前翼副翼；后翼对称设置于机身中后部，下反角度为20°；后翼后缘布置后翼副翼。
11、优选地，所述串列翼飞行器从多旋翼状态过渡至固定翼状态时，自倾转涵道风扇装置和副倾转涵道风扇装置的初始状态为轴向垂直向上；自倾转涵道风扇a、自倾转涵道风扇b、自倾转涵道风扇c、自倾转涵道风扇d转速相同；副涵道风扇a、副涵道风扇b转速相同；随后，自倾转涵道风扇b和自倾转涵道风扇d转速提高，使自倾转涵道风扇装置产生一个旋转力矩，缓慢倾转90°至其轴向水平向前；同时，自倾转轴通过锥齿轮a和锥齿轮b将旋转运动传递至传动轴a，带动传动轴a旋转，传动轴a利用十字万向节带动传动轴b旋转，传动轴b通过锥齿轮c和锥齿轮d带动副倾转轴旋转，进而带动副涵道风扇a和副涵道风扇b倾转90°至其轴向水平向前。
12、当串列翼飞行器需要从固定翼状态过渡至多旋翼状态时，此时自倾转涵道风扇装置和副倾转涵道风扇装置的初始状态为轴向水平向前；自倾转涵道风扇a、自倾转涵道风扇b、自倾转涵道风扇c、自倾转涵道风扇d转速相同；副涵道风扇a、副涵道风扇b转速相同；随后，自倾转涵道风扇a和自倾转涵道风扇c转速提高，使自倾转涵道风扇装置产生一个旋转力矩，缓慢倾转90°至其轴向垂直向上；同时，自倾转轴通过锥齿轮a和锥齿轮b将旋转运动传递至传动轴a，带动传动轴a旋转，传动轴a利用十字万向节带动传动轴b旋转，传动轴b通过锥齿轮c和锥齿轮d带动副倾转轴旋转，进而带动副涵道风扇a和副涵道风扇b倾转90°至其轴向垂直向上。
13、本发明的有益效果如下：
14、1、本发明中，自倾转涵道风扇装置利用自身涵道差速产生的旋转力矩完成倾转，并通过传动装置驱动倾转涵道风扇装置倾转，不需要额外的倾转驱动装置，不仅减轻了飞行器结构重量，还降低的结构的复杂性、减少维修成本，进而提高可靠性。
15、2、本发明中，智能电磁控速限位装置可以监控自倾转涵道风扇装置的实时角速度，并利用电磁感应原理对其角速度进行限制使符合设计要求，此外还可以限制其旋转行程。
16、3、本发明中，涵道风扇可以利用涵道前缘的吸力，在相同的桨盘面积情况下，涵道风扇比旋翼可以获取更大的升力。
17、4、本发明中，串列双翼布局具有飞行高度高，滞空时间长的优点。此外在保证满足飞行器所需升力的前提下，与大展弦比单机翼相比，串列双翼的翼展减小，不仅减少了停机占用空间，还因为所需结构强度降低，进而减轻了机翼质量。
18、5、本发明中，前翼下反，后翼上反，既可以避免前翼对后翼的气动干扰，还可以减少自倾转涵道风扇装置产生的尾流对机翼的不利影响。
19、6、本发明中，传动装置采用双轴布局，传动轴组件由一段水平传动轴和一段斜传动轴组成，两段轴通过十字万向节连接。相比采用单轴布局，该双轴布局贴合机腹蒙皮，占用空间较少，显著增加了机舱内有效容积。