飞翼式倾转旋翼无人机的制作方法

本实用新型涉及航空飞行器技术领域，具体而言，涉及一种飞翼式倾转旋翼无人机。

背景技术：

无人机是利用无线电遥控设备和程序控制装置来操纵的不载人飞机，近年来，无人机已经被应用到航拍、农林植保、地质勘探、电力巡航和反恐维稳公安执法等多个领域。

其中，固定翼无人机有场地要求，其须有较长的跑道才能起飞，起飞时间较长，而垂直起降机没有较高的场地要求，但由于其没有机翼而续航能力较低。因此，提供一款没有场地限制、续航能力较强的无人机具有重大意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种飞翼式倾转旋翼无人机，主要目的是提供一款没有场地限制、续航能力较强的无人机。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种飞翼式倾转旋翼无人机，包括机身、连接于所述机身两侧的两个机翼和控制装置，每个所述机翼的端部连接有翼梢小翼；

每个所述机翼包括沿翼展方向依次布置且可拆卸连接的第一部分和第二部分，每个所述机翼的第一部分前后两侧依次分别设置有可倾转的第一螺旋桨和第二螺旋桨，所述第一螺旋桨可向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行，所述第二螺旋桨可向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行；

所述控制装置用于控制所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨倾转。

具体地，所述控制装置包括倾转机构和飞控系统；

所述倾转机构包括两个第一本体和两个第二本体，每个所述第一本体的一端与所述飞控系统连接，另一端与每个所述第一螺旋桨的电机座连接，每个所述第二本体的一端与所述飞控系统连接，另一端与每个所述第二螺旋桨的电机座连接。

具体地，每个所述机翼的第一部分端部均设置有与翼展方向垂直的支臂，所述支臂采用碳纤维材料制成；

所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨通过所述支臂依次可倾转地设置于所述第一部分的前后两侧。

具体地，所述支臂为两端具有开口的中空结构，所述支臂一端的顶部设置有与该端开口连通的第一豁口；

所述第一本体包括第一从动摇臂和设置于所述支臂内的第一舵机和第一连杆，所述第一从动摇臂的一端与所述第一螺旋桨的电机座连接，另一端通过所述第一豁口伸入所述支臂内并与所述支臂转动连接，所述第一连杆的一端与所述第一从动摇臂转动连接，另一端与所述第一舵机的主动摇臂转动连接，所述第一舵机与所述飞控系统连接。

具体地，所述支臂另一端的底部设置有与该端开口连通的第二豁口；

所述第二本体包括第二从动摇臂和设置于所述支臂内的第二舵机和第二连杆，所述第二从动摇臂的一端与所述第二螺旋桨的电机座连接，另一端通过所述第二豁口伸入所述支臂内并与所述支臂转动连接，所述第二连杆的一端与所述第二从动摇臂转动连接，另一端与所述第二舵机的主动摇臂转动连接，所述第二舵机与所述飞控系统连接。

具体地，所述第一部分的端部设置有沿翼弦方向布置的第一插接孔和第二插接孔；

所述第二部分的一端设置有沿翼弦方向布置的第一插接杆和第二插接杆，所述第一插接杆和所述第二插接杆依次分别可插拔地插接于所述第一插接孔和所述第二插接孔内。

具体地，所述机身上设置有红外观测设备、声光电驱鸟设备、测绘设备和警用设备中的一种或两种以上；

所述机身上还设置有与飞控系统连接的云台，所述云台上设置有可见光相机或红外相机，所述可见光相机或所述红外相机能将其图像信息通过图传设备传输至地面控制中心。

具体地，所述机身和两个所述机翼的第一部分为一体成型结构。

具体地，所述机身为复合材料机身、每个所述机翼的第一部分和第二部分均为复合材料部分以及所述翼梢小翼为复合材料翼梢小翼；

所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨均为全碳纤维螺旋桨。

具体地，所述机身的腹部设置有可收放起落架，所述可收放起落架为碳纤维可收放起落架。

借由上述技术方案，本实用新型飞翼式倾转旋翼无人机至少具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的飞翼式倾转旋翼无人机，通过将第一螺旋桨和第二螺旋桨依次可倾转地设置在机翼的前后两侧，且第一螺旋桨可向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨可向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行，实现了当该无人机欲起飞或降落时，控制装置可以控制第一螺旋桨复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨复位至其桨盘面与水平面平行，使得该无人机可以垂直起飞和降落，从而使得该无人机的起降过程不依托跑道，进而降低了对跑道的要求；当该无人机欲以固定翼姿态飞行时，控制装置可以控制第一螺旋桨向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，第二螺旋桨向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，使得该无人机可以固定翼飞行姿态飞行，节约了动力，从而延长了续航时间，进而提高了续航能力；而且，该无人机的机翼由沿翼展方向布置且可拆卸连接的第一部分和第二部分构成，实现了当该无人机需要运输转场时，可以将机翼的第一部分和第二部分拆卸分离，从而减小翼展长度，便于运输转场；此外，该无人机的机翼端部连接有翼梢小翼，减小了诱导阻力。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种飞翼式倾转旋翼无人机的结构示意图；

图2为图1中第一螺旋桨与第一本体相连接的结构示意图；

图3为图1中机翼的第一部分和第二部分相连接且在第一视角的结构示意图；

图4为图1中机翼的第一部分和第二部分相连接且在第二视角的结构示意图；

图5为图1所示飞翼式倾转旋翼无人机垂直起飞或降落时的结构示意图；

图6为图1所示飞翼式倾转旋翼无人机以固定翼姿态飞行时的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型申请的飞翼式倾转旋翼无人机的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种飞翼式倾转旋翼无人机，包括机身1、连接于机身1两侧的两个机翼2和控制装置，每个机翼2的端部连接有翼梢小翼21；每个机翼2包括沿翼展方向依次布置且可拆卸连接的第一部分24和第二部分25，每个机翼2的第一部分24前后两侧依次分别设置有可倾转的第一螺旋桨3和第二螺旋桨4，第一螺旋桨3可向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨4可向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行；控制装置用于控制第一螺旋桨3和第二螺旋4桨倾转。

在一些实施例中，该倾转旋翼无人机，整机可以采用飞翼式的整体布局方案，从而使其具有更佳的续航时间，且在机头上可以设置空速管5，机翼2上可以设置有襟翼22和副翼23，同时在机翼2的端部设置有翼梢小翼21，使得翼梢小翼21可以阻隔机翼2下翼面的高压气流绕过翼梢流向上翼面，避免了在翼梢形成强烈的漩涡气流，从而减小了诱导阻力。参见图5，当该无人机欲起飞时，控制装置可以控制第一螺旋桨3复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨4复位至其桨盘面与水平面平行，使得该无人机可以不依托跑道地垂直起飞；参见图6，当该无人机欲以固定翼姿态飞行时，控制装置可以控制第一螺旋桨3向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，第二螺旋桨4向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，使得第一螺旋桨3可以为飞机提供拉力，第二螺旋桨4可以为飞机提供推力，从而为飞机提供向前的动力，进而使得该无人机可以固定翼飞行姿态飞行，延长了续航时间；参见图5，当该无人机欲降落时，控制装置可以控制第一螺旋桨3复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨4复位至其桨盘面与水平面平行，使得该无人机可以不依托跑道地垂直降落；其中，第一螺旋桨3和第二螺旋桨4的倾转可以由控制装置同步控制，保证了该无人机可以平稳地转化飞行模式且不失速，从而保证了该无人机的平稳飞行。此处的第一螺旋桨3或第二螺旋桨4可以理解为螺旋桨总成，即二者各自可以包括螺旋桨本体、与螺旋桨本体驱动连接的电机以及设置在电机外部的电机座等。而且，该无人机的机翼22可以由沿其翼展方向布置且可拆卸连接的第一部分24和第二部分25构成，当该无人机需要运输转场时，可以将机翼22的第二部分25拆下，从而减小翼展长度，便于运输转场，当该无人机工作时，可以将第一部分24和第二部分25组装连接，以保证较大机翼22面积，足够的翼展长度，从而保证该无人机具有足够的升力。

本实用新型实施例提供的飞翼式倾转旋翼无人机，通过将第一螺旋桨和第二螺旋桨依次可倾转地设置在机翼的前后两侧，且第一螺旋桨可向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨可向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行，实现了当该无人机欲起飞或降落时，控制装置可以控制第一螺旋桨复位至其桨盘面与水平面平行，第二螺旋桨复位至其桨盘面与水平面平行，使得该无人机可以垂直起飞和降落，从而使得该无人机的起降过程不依托跑道，进而降低了对跑道的要求；当该无人机欲以固定翼姿态飞行时，控制装置可以控制第一螺旋桨向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，第二螺旋桨向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，使得该无人机可以固定翼飞行姿态飞行，节约了动力，从而延长了续航时间，进而提高了续航能力；而且，该无人机的机翼由沿翼展方向布置且可拆卸连接的第一部分和第二部分构成，实现了当该无人机需要运输转场时，可以将机翼的第一部分和第二部分拆卸分离，从而减小翼展长度，便于运输转场；此外，该无人机的机翼端部连接有翼梢小翼，减小了诱导阻力。

具体地，在一些示例中，控制装置可以包括倾转机构6和飞控系统；倾转机构6可以包括两个第一本体和两个第二本体，每个第一本体的一端与飞控系统连接，另一端与每个第一螺旋桨3的电机座31连接，每个第二本体的一端与飞控系统连接，另一端与每个第二螺旋桨4的电机座连接。当该无人机欲起飞或降落时，飞控系统可以根据控制指令并分别通过两个第一本体和两个第二本体同步控制两个第一螺旋桨3复位至其桨盘面与水平面平行，两个第二螺旋桨4复位至其桨盘面与水平面平行，以使得该无人机可以不依托跑道地垂直起飞或降落；当该无人机欲以固定翼姿态飞行时，飞控系统可以根据控制指令并分别通过两个第一本体和两个第二本体同步控制两个第一螺旋桨3向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，两个第二螺旋桨4向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，使得该无人机以固定翼飞行姿态飞行，结构简单，便于实现，而且，通过将倾转机构6设计为包括分体的第一本体和第二本体，使得第一本体和第二本体分别对第一螺旋桨3和第二螺旋桨4进行单独控制，避免了将倾转机构6设计为整体结构而极易导致的一个部件失效致使整个倾转机构6失效的弊端。其中，飞控系统可以采用能够通过倾转机构6同步控制第一螺旋桨3和第二螺旋桨4倾转的任意类型的飞控系统，此处不做限定。

具体地，在一些示例中，参见图1，每个机翼2的第一部分24端部均可以设置有与翼展方向垂直的支臂7，该支臂7可以采用碳纤维材料制成；第一螺旋桨3和第二螺旋桨4通过支臂7依次可倾转地设置于第一部分24的前后两侧。通过在机翼2第一部分24的端部设置支臂7，使得支臂7可以位于整个机翼2下方的中部位置，使得螺旋桨与机翼2之间具有一定距离，以减小该无人机垂直起飞或降落时，机翼2对螺旋桨产生下冲气流的阻碍作用，有利于气流向下运动。同时，所述的支臂7采用碳纤维材料制成，可以减轻该无人机的结构重量，提高其强度。

具体地，在一些示例中，第一本体的结构形式可以有多种，只要可以实现在飞控系统的控制下使得第一螺旋桨3倾转即可，为了使得倾转机构6的结构更加简单以及提高控制精准度，同时，利于该无人机的飞行，如图2所示，并参考图2，支臂7为两端具有开口的中空结构，支臂7一端的顶部设置有与该端开口连通的第一豁口；第一本体包括第一从动摇臂61和设置于支臂7内的第一舵机62和第一连杆63，第一从动摇臂61的一端与第一螺旋桨3的电机座31连接，另一端通过第一豁口伸入支臂7内并与支臂7转动连接，第一连杆63的一端与第一从动摇臂61转动连接，另一端与第一舵机62的主动摇臂621转动连接，第一舵机62与飞控系统连接。也就是说，所述的第一本体可以采用舵机、连杆和从动摇臂构成，使得飞控系统可以控制第一舵机62带动其主动摇臂(舵机摇臂)621推拉第一连杆63，从而使得第一连杆63带动第一从动摇臂61以其另一端为轴在第一豁口和支臂7该端开口内倾转，进而带动第一螺旋桨3倾转，结构简单，控制可靠，且重量较轻，同时，在该结构形式的倾转机构6中，当连杆转动一定角度后，连杆会卡在舵机盘上，从而防止了角度转过后发生机械卡死现象。同时，第一本体的第一舵机62和第一连杆63设置在支臂7内而不是裸露在机身11外，减小了该无人机在飞行时，其表面与空气的摩擦阻力，有利于该无人机的飞行，当然，可以通过设计支臂7的直径，第一从动摇臂61的长度和第一从动摇臂61在支臂7该端的连接位置，使得第一从动摇臂61同样位于支臂7内。其中，第一从动摇臂61另一端与支臂7的转动连接方式有多种，例如，可以在第一从动摇臂61的另一端相对两侧分别设置两个凸起611，在支臂7一端相应位置设置两个通孔，两个凸起611可以分别转动连接在两个通孔内，从而实现二者之间的转动连接。

当然，在一些示例中，第二本体的结构形式可以有多种，只要可以实现在飞控系统的控制下使得第二螺旋桨4倾转即可，为了使得倾转机构6的结构更加简单以及提高控制精准度，同时，利于该无人机的飞行，同样地，支臂7另一端的底部设置有与该端开口连通的第二豁口；可参见图2中第一本体的结构图，第二本体包括第二从动摇臂和设置于支臂内的第二舵机和第二连杆，第二从动摇臂的一端与第二螺旋桨的电机座连接，另一端通过第二豁口伸入支臂内并与支臂转动连接，第二连杆的一端与第二从动摇臂转动连接，另一端与第二舵机的主动摇臂转动连接，第二舵机与飞控系统连接。也就是说，所述的第二本体同样可以采用舵机、连杆和从动摇臂构成，使得飞控系统可以控制第二舵机带动其主动摇臂(舵机摇臂)推拉第二连杆，从而使得第二连杆带动第二从动摇臂以其另一端为轴在第二豁口和支臂该端开口内倾转，进而带动第二螺旋桨4倾转，结构简单，控制可靠，且重量较轻，同时，在该结构形式的倾转机构6中，当连杆转动一定角度后，连杆会卡在舵机盘上，从而防止了角度转过后发生机械卡死现象。同时，第二本体的第二舵机和第二连杆设置在支臂7内而不是裸露在机身1外，减小了该无人机在飞行时，其表面与空气的摩擦阻力，有利于该无人机的飞行，当然，可以通过设计支臂的直径，第二从动摇臂的长度和第二从动摇臂在支臂该端的连接位置，使得第二从动摇臂同样位于支臂内。其中，第二从动摇臂另一端与支臂的转动连接方式有多种，例如，可以在第二从动摇臂的另一端相对两侧分别设置两个凸起，在支臂7一端相应位置设置两个通孔，两个凸起可以分别转动连接在两个通孔内，从而实现二者之间的转动连接。

具体地，在一些示例中，飞控系统对第一舵机62和第二舵机的控制可以为同步精准控制，以保证第一螺旋桨3和第二螺旋桨4同步倾转。当该无人机起飞或降落时，飞控系统精准同步控制两个第一本体和两个第二本体中的四个舵机同步带动其主动摇臂推拉四根连杆，使得四根连杆同步带动四个从动摇臂倾转，进而使得四个螺旋桨同步倾转，即两个第一螺旋桨3均复位至其桨盘面与水平面平行，两个第二螺旋桨4均复位至其桨盘面与水平面平行，使得该无人机可以不依托跑道地垂直起飞或降落；当该无人机欲以固定翼姿态飞行时，飞控系统精准同步控制四个舵机带动其主动摇臂推拉四根连杆，使得四根连杆同步带动四个从动摇臂倾转，进而使得四个螺旋桨同步倾转，即两个第一螺旋桨3均向下倾转至其桨盘面与水平面垂直，两个第二螺旋桨4向上倾转至其桨盘面与水平面垂直，使得该无人机以固定翼姿态飞行。其中，所述的第一舵机和第二舵机均可以采用数字自锁舵机，该舵机不仅具有结构简单，拆装方便和控制精准等优点。

其中，在一些示例中，机翼2的第一部分24和第二部分25之间的可拆卸连接方式可以有多种，只要可以实现二者之间的可拆卸连接即可，为了便于操作，参见图3和图4，第一部分24的端部设置有沿翼弦方向布置的第一插接孔241和第二插接孔242；第二部分25的一端设置有沿翼弦方向布置的第一插接杆251和第二插接杆252，第一插接杆251和第二插接杆252依次分别可插拔地插接于第一插接孔241和第二插接孔242内。当该无人机需要运输转场时，可以向第二部分25施加外力，使得第一插接杆251和第二插接杆252分别脱离第一插接孔241和第二插接孔242，从而将第二部分25拆下；当该无人机工作时，可以将第二部分25的第一插接杆251和第二插接杆252分别对准第一部分24的第一插接孔241和第二插接孔242，并施加外力，使得第一插接杆251和第二插接杆252分别插入第一插接孔241和第二插接孔242内，从而完成第二部分25组装，操作方便。当然，第一插接孔241和第二插接孔242亦可以设置在第二部分25上，而第一插接杆251和第二插接杆252亦可以设置在第一部分24上，同样可以实现上述目的。此外，由于机翼22的厚度不是均匀的，而是一侧较厚，另一侧较薄，为了提高第一部分24和第二部分25的连接强度，所述的第一插接孔241和第二插接孔242可以沿第一部分24端面厚度逐渐减小的方向依次布置，且第一插接孔241的内径大于第二插接孔242的内径；第一插接杆251和第二插接杆252沿第二部分25端面厚度逐渐减小的方向依次布置，且第一插接杆251的外径大于第二插接杆252的外径。而且，为了进一步提高第一部分24和第二部分25的连接强度，同时减小该无人机的结构重量，可以在第一插接孔241和第二插接孔242内均设置套管，第一插接杆251和第二插接杆252分别依次通过所述套管可插拔地插接于第一插接孔241和所述第二插接孔242内，且套管、第一插接杆251和第二插接杆252均可以采用碳管制成。同时，为了更进一步提高第一部分24和第二部分25的连接强度，可以在第一部分24和第二部分25的相应端部设置螺栓孔，使得二者可以通过连接垫片253和螺栓进一步紧固连接。

具体地，在一些示例中，机身1上可以设置有红外观测设备、声光电驱鸟设备、测绘设备和警用设备中的一种或两种以上，以便该无人机具有双目避障、激光测距、驱赶鸟类和测绘中的一种或多种功能。其中，红外观测设备、声光电驱鸟设备、测绘设备和警用设备分别可以采用任意类型具有相应功能的设备，只要可以使得该无人机具有相应功能即可，此处不做限定。此外，机身1上还可以设置有与飞控系统连接的云台，该云台上设置有可见光相机或红外相机，飞控系统可以控制云台旋转，使得该可见光相机或红外相机能将其拍摄到的图像信息通过机载端的图传设备传输至地面控制中心。其中，在白天，可以在云台上挂载可见光相机，该可见光相机可以拍摄白天的图像信息，并通过图传设备将图像信息实时传输至地面控制中心，在夜晚，可以在云台上挂载红外相机，该红外相机可以拍摄夜晚的图像信息，同样通过图传设备将图像信息实时传输至地面控制中心，使得地面控制中心可以同步观看到该无人机在白天和黑夜所拍摄的画面，使用更方便。当然，可见光相机和红外相机亦可以采用任意类型可见光和红外一体化的双光相机来代替，而图传设备可以采用任意类型具有相应功能的设备，此处不做限定。

具体地，在一些示例中，该无人机的机身1、两个机翼2的第一部分24以及机身1内部的结构件可以为一体成型结构，且连同翼梢小翼21均可以为采用复合材料共固化一体成型方式加工而成的一体成型结构，当然机翼2的第二部分25亦可以采用复合材料制成，使得该无人机具有较高比强度和比刚度的同时，还可以降低机体的结构重量，从而提高了该无人机的有效载荷，以利于该无人机性能的提升。同时，第一螺旋桨3和第二螺旋桨4均可以采用全碳纤维材料制成，从而减小螺旋桨的振动，减小该无人机的结构重量，提高其强度。具体地，该复合材料可以包括35％以上的碳纤维预浸料，30％以上的玻璃纤维预浸料和20％以上的聚甲基丙烯酰亚胺，从而使得该无人机具有比强度和比刚度较高的特性，而且，还可以在满足强度和刚度性能指标的同时，有效降低了集体的结构重量，提升了飞机的有效载荷。

具体地，在一些示例中，可以在机身1的腹部设置可收放起落架8，参见图1，该可收放起落架8可以采用碳纤维材料制成。其中，该起落架8可以包括两只支脚，且该两只支脚可以相互平行布置，以便于该无人机可以稳固支撑于地面，而且，该两只支脚的一端可以分别通过转轴与两个机翼2转动连接，且该两个转轴可以各自连接一与飞控系统连接的舵机，可以由飞控系统通过舵机控制相应转轴转动，从而使得两个支脚可以收起或放下，当该无人机飞行时，可以收起该起落架8，以减小该无人机与空气的摩擦阻力；同时，可以在支臂7的位置处设置系统保型舱，以便将所述舵机等部件设置于系统保型舱内而不是裸露在机身1外，以进一步减小该无人机与空气的摩擦阻力。此外，该起落架8的两个支脚均可以由碳纤维材料制成，可以提高其强度，同时减小其结构质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。