全变形垂起固定翼飞行器的制作方法

文档序号:15158700发布日期:2018-08-14 08:21阅读:236来源:国知局

本发明涉及飞行器技术领域,尤其是涉及一种全变形垂起固定翼飞行器。



背景技术:

飞行器(flightvehicle)是在大气层内或大气层外空间(太空)飞行的器械。飞行器分为3类:航空器、航天器、火箭和导弹。

而随着经济的发展,无人驾驶飞机这种飞行器日渐普及,无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“uav”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

与有人驾驶飞机相比,无人机往往更适合那些太“愚钝,肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题:现有的无人机飞行器占用空间较大且不方便携带。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供全变形垂起固定翼飞行器,以解决现有技术中存在的无人机飞行器占用空间较大且不便携的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:

本发明提供的全变形垂起固定翼飞行器,包括机身、固定翼和旋翼,其中:所述固定翼与所述机身转动连接,所述旋翼设置在所述固定翼或者所述机身上;当所述全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,所述固定翼能被转动至所述翼展方向与所述机身的长度方向平行的位置以减小所述全变形垂起固定翼飞行器在水平方向上所占用的空间,和/或,所述机身能够在竖直方向上被折叠以减小所述全变形垂起固定翼飞行器在水平方向上所占用的空间。

进一步,所述机身包括头段和尾段;所述头段与所述尾段之间转动连接,当所述全变形垂起固定翼飞行器处于飞行状态时,所述头段和所述尾段在长度方向上的轴线相平行;当所述全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,所述头段能向下转动折叠至与所述尾段的下表面贴合在一起。

进一步,所述头段的长度等于所述尾段的长度。

进一步,所述固定翼包括第一固定翼和第二固定翼,所述第一固定翼和所述第二固定翼分别与所述头段和所述尾段转动连接,当所述全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,所述第一固定翼和所述第二固定翼的翼展方向能分别转动至与所述头段和所述尾段的长度方向相平行。

进一步,所述第一固定翼的翼展方向转动至与所述头段相平行时,所述第一固定翼的两端处于所述头段两端之内或者与所述头段两端相平齐;所述第二固定翼的翼展方向转动至与所述尾段的长度方向相平行时,所述第二固定翼的两端处于所述头段两端之内或者与所述尾段两端相平齐。

进一步,所述旋翼安装在所述第一固定翼和所述第二固定翼的翼展方向的两端。

进一步,所述全变形垂起固定翼飞行器还包括至少两个电机,所述电机分别为所述第一固定翼和所述第二固定翼上的所述旋翼提供动力。

进一步,所述第一固定翼上的所述旋翼的转动轴与所述头段的长度方向的轴线相平行,所述第二固定翼上的所述旋翼的转动轴与所述尾段的上表面相垂直。

进一步,所述头段包括端部和中间部,所述端部和所述中间部之间通过变形驱动装置相连接,所述第一固定翼与所述端部转动连接且所述第一固定翼上的所述旋翼的转动轴与所述端部的长度方向的轴线相平行,飞行状态下所述第二固定翼上的所述旋翼的转动轴处于与水平面垂直的状态,当所述变形驱动装置带动端部并带动所述第一固定翼上的所述旋翼的转动轴转动至与第二固定翼上的所述旋翼的转动轴平行时,所述全变形垂起固定翼飞行器处于升降状态;当所述端部带动所述第一固定翼上的所述旋翼的转动轴转动至与第二固定翼上的所述旋翼的转动轴的夹角为锐角、直角或钝角时,所述全变形垂起固定翼飞行器处于平飞状态。

进一步,所述全变形垂起固定翼飞行器的所述固定翼两端下表面设有可收放的落地支撑装置。

本发明的有益效果为:现有飞行器固定翼关于机身长度方向的中轴线对称且固定翼的翼展方向与机身的长度方向相垂直,且固定翼与机身不能发生相对运动,所以飞行器在停飞状态下占用了较多的空间且并不容易携带;而本发明的固定翼能被转动至翼展方向与机身的长度方向平行且机身能够被折叠来减小全变形垂起固定翼飞行器整体所占用的空间,使飞行器停飞后的存储和携带更加便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明全变形垂起固定翼飞行器在升降状态下的侧视图;

图2是本发明全变形垂起固定翼飞行器在升降状态下的正视图;

图3是本发明全变形垂起固定翼飞行器在升降状态下的俯视图;

图4是本发明全变形垂起固定翼飞行器在平飞状态下的侧视图;

图5是本发明全变形垂起固定翼飞行器在平飞状态下的正视图;

图6是本发明全变形垂起固定翼飞行器在平飞状态下的俯视图;

图7是本发明全变形垂起固定翼飞行器固定翼转动过程的示意图;

图8是本发明固定翼翼展与机身长度方向平行状态的俯视图;

图9是本发明全变形垂起固定翼飞行器在图7的基础加折叠状态的俯视图。

图中11、头段;111、端部;112、中间部;12、尾段;21、第一固定翼;22、第二固定翼;3、旋翼;4、变形驱动装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。

如图1至9所示,本发明提供了一种全变形垂起固定翼飞行器,包括机身、固定翼和旋翼3,其中:固定翼与机身转动连接,旋翼3设置在固定翼或者机身上;当全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,固定翼能被转动至翼展方向与机身的长度方向平行的位置以减小全变形垂起固定翼飞行器在水平方向上所占用的空间,和/或,机身能够在竖直方向上被折叠以减小全变形垂起固定翼飞行器在水平方向上所占用的空间。

由于现有的飞行器固定翼关于机身长度方向的中轴线对称且固定翼的翼展方向与机身的长度方向相垂直,所以飞行器在停飞状态下占用了较多的空间且并不容易携带;而本发明中固定翼设置为与机身转动连接,这样当全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,固定翼能被转动至翼展方向与机身的长度方向平行,既与机身的长度方向相一致,这样就减小了全变形垂起固定翼飞行器所需的存储空间,也使之更便携;而固定翼被转动之后,机身的长度还是较长,这样的形态占空间还是比较多,因此,进一步将处于停飞状态时全变形垂起固定翼飞行器的机身设计为可折叠式,来减小全变形垂起固定翼飞行器整体所占用的空间,使其更加的便携、使用的储存空间更小。

作为可选地实施方式,机身包括头段11和尾段12;头段11与尾段12之间转动连接,当全变形垂起固定翼飞行器处于飞行状态时,头段11和尾段12在长度方向上的轴线相平行;当全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,头段11能向下转动折叠至与尾段12的下表面贴合在一起。

为了方便储存和携带,将机身设置成可以折叠的形式起来以减小其长度,机身在其宽度方向的折叠较困难,因此本实施例中将机身从长度方向分为头段11和尾段12两部分,这两部分转动连接,头段11和尾段12在长度方向上的轴线相平行,而头段11可以被向下转动折叠至尾段12的下表面贴合在一起,这样机身的长度就相对减小,从而减小了全变形垂起固定翼飞行器所需的存储空间,也更加便携。

作为可选地实施方式,头段11的长度等于尾段12的长度。

头段11被向下转动折叠至与尾段12的下表面贴合,其长度与尾段12长度相等的话,这样折叠之后的机身最紧凑最不占地方,进一步减小了全变形垂起固定翼飞行器所需的存储空间,也更便携。

作为可选地实施方式,固定翼包括第一固定翼21和第二固定翼22,第一固定翼21和第二固定翼22分别与头段11和尾段12转动连接,当全变形垂起固定翼飞行器处于停飞状态时,第一固定翼21和第二固定翼22的翼展方向能分别转动至与头段11和尾段12的长度方向相平行。

双固定翼能够为机身提供更大的升力,又不至于产生过大的阻力;而将第一固定翼21和第二固定翼22分别与头段11和尾段12转动连接而不是将双固定翼都设置在头段11或者都设置在尾段12,这样的构造是能够避免转动后的第一固定翼21和第二固定翼22发生冲突(可以先折叠机身再分别旋转固定翼),为进一步减小了全变形垂起固定翼飞行器所需的存储空间创造了便利条件;

第一固定翼和第二固定翼的旋转过程见图7:第一固定翼两端的转动方向由箭头a和b标出,第二固定翼两端的转动方向由箭头c和d标出。

作为可选地实施方式,第一固定翼21的翼展方向转动至与头段11相平行时,第一固定翼21的两端处于头段11两端之内或者与头段11两端相平齐;第二固定翼22的翼展方向转动至与尾段12的长度方向相平行时,第二固定翼22的两端处于头段11两端之内或者与尾段12两端相平齐。

当机身被折叠,且第一固定翼21的翼展方向和第二固定翼22的翼展方向转动至和机身的长度方向相一致时,第一固定翼21的翼展和第二固定翼22的翼展分别不超过头段11和尾段12的长度,这样的机身结构最紧凑,从而进一步减小了全变形垂起固定翼飞行器所需的存储空间,也更便携。

作为可选地实施方式,旋翼3安装在第一固定翼21和第二固定翼22的翼展方向的两端。

旋翼3可以安装在机身或者固定翼上,本实施例中,将旋翼3安装在第一固定翼21和第二固定翼22的翼展方向的两端,四个旋翼3既能够给机身提供足够的升力,这样的分布方式也能更好地保持机身的平衡,同时也避免了旋翼3安装在机身上而固定翼转动时带来的冲突。

作为可选地实施方式,全变形垂起固定翼飞行器还包括至少两个电机,电机分别为第一固定翼21和第二固定翼22上的旋翼3提供动力。

第一固定翼21和第二固定翼22分别使用独立的电机来为旋翼3提供动力,这样增加了安全性,而这两个电机位于机身的上表面且都为架空式,即电机一侧与机身一侧相连接,另一侧为悬空,这样在第一固定翼21和第二固定翼22与机身发生相对旋转时,不会影响其转动;而电机的另一侧悬空处设置有可以打开收起的限位装置,这样可以保证当第一固定翼21和第二固定翼22的翼展方向转动至与机身的长度方向相一致的状态时双固定翼被锁定并不会乱摆。

作为可选地实施方式,第一固定翼21上的旋翼3的转动轴与头段11的长度方向的轴线相平行,第二固定翼22上的旋翼3的转动轴与尾段12的上表面相垂直。第一固定翼21上的旋翼3设置为与头段11的长度方向的轴线相平行,旋翼3转动时可以为飞行器提供平飞时的动力;而第二固定翼22上的旋翼3的转动轴设置为与尾段12的上表面相垂直,则旋翼3转动时可以为飞行器提供升降的动力,而第一固定翼21上的旋翼3和第二固定翼22上的旋翼3独立运行又相互配合,可以使飞行器在平飞和升降的状态之间切换:当第一固定翼21上的旋翼3和第二固定翼22上的旋翼3同时工作时,飞行器处于平飞状态,当仅仅第二固定翼22上的旋翼3工作时,飞行器处于升降状态。

作为可选地实施方式,头段11包括端部111和中间部112,端部111和中间部112之间通过变形驱动装置4相连接,第一固定翼21与端部111转动连接且第一固定翼21上的旋翼3的转动轴与端部111的长度方向的轴线相平行,飞行状态下第二固定翼22上的旋翼3的转动轴处于与水平面垂直的状态,当变形驱动装置4带动端部111并带动第一固定翼21上的旋翼3的转动轴转动至与第二固定翼22上的旋翼3的转动轴平行时,全变形垂起固定翼飞行器处于升降状态;当端部111带动第一固定翼21上的旋翼3的转动轴转动至与第二固定翼22上的旋翼3的转动轴的夹角为锐角、直角或钝角时,全变形垂起固定翼飞行器处于平飞状态。

仅仅第二固定翼22两端的旋翼3为飞行器的爬升带来的动力还是相对有限,因此,考虑将第一固定翼21两端的旋翼3倾转来增加飞行器爬升的动力,在旋翼3的螺旋桨装置上加装倾转或扭动装置会增加整个机身的复杂性,降低其整体安全性,因此在端部111和中间部112之间设置了变形驱动装置4,变形驱动装置4能通过改变头段11与尾段12上表面之间夹角,来带动与头段11连接的第一固定翼21和与尾段12连接的第二固定翼22相对位置发生变化,从而使第一固定翼21上的旋翼3的转动轴和第二固定翼22上的旋翼3转动轴之间的夹角发生变化,来带动机身在平飞形态与升降形态之间切换,这样无需在旋翼3的螺旋桨装置上加装倾转或扭动装置。

本发明中的变形驱动装置4为舵机,舵机是能实现机身变形最常见最易得的装置;将变形驱动装置4设置在头段11和尾段12之间,这样机身的重心只会在机身前端和后端之间移动,不会对机身总体的平衡性造成影响。

作为可选地实施方式,全变形垂起固定翼飞行器的固定翼两端下表面设有可收放的落地支撑装置。

为了增加机身暂时停放在地面时的稳固性,在固定翼两端的下表面设置了可收放的落地支撑装置,该装置在落地时打开,飞行状态或者停飞状态时可以收起减小空间。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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