一种倾转四旋翼飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天飞行动力机械领域，具体涉及一种可倾转四旋翼飞行器。
【背景技术】
[0002]传统的四旋翼飞行器具有垂直起降能力，其水平飞行时，其机身必须发生倾斜，而且四旋翼飞行器的平飞速度难以达到固定翼飞行器那样较高的巡航速度。传统的固定翼飞行器具有较高的平飞速度，但其对发射和回收场地有较高的要求，不适合在狭小的空间或者山区环境起降。
[0003]有人提出了一种可倾转四旋翼飞行器结构，在机身的前后部位的两侧分别安装四个机翼，在机翼的外端部分别安装可倾转的旋翼系统，该方案需要四套倾转系统，结构相对复杂，同时四套倾转系统在倾转时难以保持同步，增加了倾转过程的控制难度。该飞行器在平飞时，四套旋翼系统几乎处于同一水平高度，则前面的旋翼产生的气流将会对后方的旋翼运动造成强烈的气动干扰，从而更难于控制。该飞行器平飞时需要利用传统固定翼飞行器的副翼和舵机，飞行器垂直起降与平飞时的控制规律完全不同，增加了控制操作的复杂性。
[0004]还有人提出了一种倾转机身式混合多态飞行器结构，该结构几乎没有机身，由上下两个机翼组成，在上下机翼的前端部分别安装两套旋翼系统以形成四旋翼飞行器，垂直起降时，该飞行器类似于尾座式起飞方式，其机翼与地面基本垂直，当需要平飞时，通过改变两个机翼上旋翼的升力大小实现机身的倾转，平飞时由四旋翼提供推力，由机身提供升力。该方案一个问题是负载的安装位置难以确定。
[0005]因此，存在开发出新型的结构合理且控制简单的倾转四旋翼飞行器的技术需求。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种倾转四旋翼飞行器，其目的在于，将传统四旋翼飞行器垂直起降能力与固定翼飞行器快速巡航和长航时能力相结合，在起飞和降落过程中，利用四套旋翼单元提供升力，在需要向前平飞时，利用倾转单元带动四套旋翼单元和机翼旋转，使机翼处于水平状态，由四套旋翼单元提供推力，由机翼提供升力，该倾转四旋翼飞行器同时具有垂直起降、快速巡航和长航时的优点，并且控制简单，结构合理。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种倾转四旋翼飞行器，其包括机身、第一机翼以及第二机翼，其特征在于，还包括倾转单元和四套旋翼单元，所述倾转单元设置在机身上，其包括对称设置在机身两侧的第一横轴和第二横轴，还包括第一旋翼安装轴、第二旋翼安装轴、第三旋翼安装轴以及第四旋翼安装轴，所述第一横轴的两端分别固定有第一旋翼安装轴和第二旋翼安装轴，所述第一旋翼安装轴和第二旋翼安装轴上分别固定有第一旋翼单元和第二旋翼单元，所述第二横轴两端分别固定有第三旋翼安装轴和第四旋翼安装轴，所述第三旋翼安装轴和第四旋翼安装轴上分别固定有第三旋翼单元和第四旋翼单元，所述第一、第二、第三以及第四旋翼单元的旋转轴均与水平面垂直，
[0008]工作时，所述第一横轴和所述第二横轴能同步转动以同时带动所述第一旋翼单元、第二旋翼单元、第三旋翼单元、第四旋翼单元在变换飞行模式时同步转动。
[0009]倾转单元设置在机身中心位置附近，四套旋翼单元同步转动，可使所述第一旋翼单元、第二旋翼单元、第三旋翼单元以及第四旋翼单元位于相同的水平面，以实现飞行器的垂直起降，或者使所述第一旋翼单元和第三旋翼单元同时位于下水平面且第二旋翼单元和第四旋翼单元同时位于上水平面，以实现飞行器的平飞。上水平面和下水平面是相对的，两个相互平行的水平面中，位于上方的为上水平面，位于下方的为下水平面。
[0010]通过以上发明构思，通过同时倾转四套旋翼单元，可实现飞行器的垂直起降功能与快速平飞功能，在垂直起降时，利用四套旋翼单元提供升力，当需要平飞时，倾转机构逐步倾转，带动四套旋翼单元倾转，四套旋翼单元提供推力，由机翼提供升力。
[0011 ] 进一步的，所述倾转单元还包括电机安装座、倾转电机、变速器、齿轮、倾转主轴、第一轴承以及第二轴承，所述电机安装座固定在机身上，用于支撑并固定倾转电机，所述倾转电机通过变速器与所述齿轮相连，所述齿轮固定在所述倾转主轴上，所述第一轴承和所述第二轴承分别固定在机身两侧，分别用于将所述支撑主轴两端与机身进行连接，所述第一横轴和所述第二横轴分别固定在所述倾转主轴两端。
[0012]进一步的，所述第一机翼的翼根部和所述第二机翼的翼根部分别固定在所述倾转主轴的两端，所述第一机翼和所述第二机翼关于机身对称。
[0013]通过以上发明构思，可同时倾转四套旋翼单元和机翼，实现了飞行器的垂直起降功能与快速平飞功能，需要垂直起降时，机翼变为垂直或者近似垂直地面，不会增加额外的垂直起降的阻力，需要平飞时，机翼变为平行于底面或者近似平行于地面，由机翼提供升力。
[0014]进一步的，所述第一机翼和所述第二机翼分别固定在所述机身两侧，以使机翼姿态固定。
[0015]进一步的，第一机翼和所述第二机翼分别固定在所述机身两侧时，初始安装完成后，所述第一机翼和所述第二机翼的根弦与机身纵轴线的夹角(也即机翼前缘方向与机身纵轴线平面沿机头方向的角度)为-10°?10°，该角度取决于所选取的机翼的翼型。根弦是指机翼根部的弦线。
[0016]进一步的，第一机翼和所述第二机翼分别固定在所述倾转主轴的两端时，初始安装后，所述第一机翼和所述第二机翼根弦与机身纵轴线的夹角为80°?100°，该角度取决于所选取的机翼的翼型。
[0017]进一步的，所述旋翼单元均包括旋翼电机以及设置在旋翼电机转轴上的桨叶，所述旋翼电机分别对应安装在旋翼安装轴的端部。
[0018]进一步的，所述四套旋翼单元的结构相同，并且工作时，相邻两个旋翼单元的旋转方向相反。这里相邻是指相隔距离较近，四套旋翼单元组成一个四边形，该四边形中对角线上的两旋翼单元距离最远，是不相邻的，不在对角线上的两旋翼单元是相邻的。
[0019]进一步的，其还包括设置在机身尾部的水平尾翼和垂直尾翼，以保证飞行器有良好的气动特性。
[0020]进一步的，所述第一机翼和所述第二机翼与机身两侧或者与所述倾转主轴的两端可拆卸连接，以方便运输。
[0021]进一步的，所述机身为框架外包覆蒙皮的结构形式，在保证气动外形以及结构刚度、强度的情况下，重量尽可能轻。
[0022]进一步的，所述第一机翼和第二机翼为低速大展弦比、高升阻比的翼型。低速大展弦比是指机翼的展长与弦长之比大于8，高升阻比是指机翼的升力系数与阻力系数之比大于20。
[0023]进一步的，所述旋翼电机为直流无刷电机，直流无刷电机没有电刷，不存在电刷的损坏，具有结构简单、运行可靠、维护方便、寿命长的优点，并且运行效率高、调速性能好、无励磁损耗。
[0024]进一步的，所述倾转单元的倾转主轴、第一横轴、第二横轴、第一至第四旋翼安装轴的材料可选择高强度钢，其抗拉强度大于690Mpa。
[0025]进一步的，所述倾转单元的倾转主轴、第一横轴、第二横轴、第一至第四旋翼安装轴的材料为管状结构，以确保在满足倾转机构刚度、强度的情况下重量尽可能轻。
[0026]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0027](I)本发明中，四套旋翼单元均设置在机身两侧的倾转单元的第一横轴和第二横轴上，受第一横轴和第二横轴带动，可同步转动，较容易实现飞行器的垂直起降功能、快速平飞以及定点悬停功能，在垂直起降时，利用四套旋翼单元提供升力，当需要平飞时，倾转单元带动四套旋翼单元同步逐渐倾转，四套旋翼单元提供推力，由机翼提供升力；当需要定点悬停时，倾转单元带动四套旋翼单元倾转，使飞行器回到垂直起降模式，实现定点悬停。
[0028](2)本发明机翼