垂直起降的固定翼无人机的制作方法

文档序号:9927113阅读:680来源:国知局
垂直起降的固定翼无人机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机领域,尤其是一种垂直起降的固定翼无人机。
【背景技术】
[0002]垂直起降的固定翼飞机,这类飞机具有与直升机相似的功能,不需要借助跑道就能垂直起飞和降落,不同的是,这类飞机在空中能够从悬停状态通过动力倾转平飞加速并过渡到固定翼的飞行模式。对于无人机而言,垂直起降的固定翼方案能够使无人机降落在预定位置,完成设定任务后,自动起飞返回,使垂直起降的固定翼无人机具有无可比拟的自动控制优势。
[0003]目前,实用的垂直起降固定翼飞机主要是AV-8鹞式战斗机、V-22鱼鹰倾转旋翼飞机、F-35战机^¥_8鹞式战机采用的是飞马发动机,在喷气式发动机基础上采用了排气喷管可旋转的推力换向方案,在实际使用中,这型飞机经常出现可靠性问题,也被称为“寡妇飞机” oV-22鱼鹰式倾转旋翼机是由美国贝尔公司和波音公司联合设计制造的一款倾转旋翼机,也是一款中型运输机。它通过倾转机翼两端翼尖的两个直升机旋翼而实现旋翼在垂直和水平方向之间的转换,从而较完美地将直升机和固定翼飞机的特点融为一体。在垂直起降状态下,两个旋翼拉力方向垂直于地面,利用自动倾斜器保持机体纵向的姿态稳定。V-22鱼鹰既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力,又具有涡轮螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力,是一种军民两用的高新技术产品。目前,其主要用于军事需求,并能赋予战场指挥官更多的选择和更大的灵活性。它不需要专门的机场和跑道,维修简单,生存力强,特别适用于进行特种作战,可大大提高军队人员投送,布防,解救人质,灾难救援等行动的速度。
[0004]然而,由于V-22鱼鹰采用了两个直升机旋翼,在垂直起降模式下,旋翼需要自动倾斜器来控制飞行器姿态的稳定,增加了控制的难度,并且桨叶采用周期变距装置,也增加了成本;且鱼鹰在垂直起降模式下,旋翼滑流正面吹在机翼翼面之上,造成很大的压差阻力损失,并迫使机翼增加结构强度,进而导致飞行器结构重量增加,降低了飞机的性能。
[0005]中国专利文献CN105083550 A公开了一种垂直起降固定翼飞行器,包括机身、尾翼和带有倾转机构的动力装置,所述带有倾转机构的动力装置包括固定桨距螺旋桨、发动机、发动机舱、滑流舵、机翼、倾转机翼和舵机,发动机安装于发动机舱内,固定桨距螺旋桨与发动机的输出轴连接,倾转机翼一端固定连接于发动机舱上,另一端可转动的连接于机翼上,滑流舵活动连接于倾转机翼上,舵机驱动所述滑流舵,所述带有倾转机构的动力装置对称设置于机身两侧,且为机翼水平设置,所述机身头部设有通孔,通孔内设函道风扇。本发明飞行器旋翼和飞行器的尺寸较小,且省去复杂的自动倾斜器和周期变距装置,结构简单,降低了配平的难度和飞行控制系统的复杂度,系统可靠性高、成本低。
[0006]但是对于无人机而言,该结构仍过于复杂,且为达到具有实用性的刚度,对于结构精度和材料刚性要求过高,整体成本较高,且机体平衡难以控制。
[0007]现有技术中,也有将旋翼镶嵌在机翼中的方案,该方案中,在机体上设有硕大的机翼,机翼上设有上下贯通的通孔,旋翼设置在通孔内,该方案旋翼占用空间大,机翼的空气流体举升效率不理想,机体也较为笨重。

【发明内容】

[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种垂直起降的固定翼无人机,兼具垂直起降易于远程操作的优点和固定翼便于高速巡航飞行的特点,并且结构简单,易于实现,便于控制机身的平衡。
[0009]为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种垂直起降的固定翼无人机,包括机身,在机身的两侧设有机翼,在机身前方设有前旋翼,在机身内设有可折叠的机身旋翼;在机身旋翼的两侧设有机身滑板;
在机翼内设有多个可折叠的机翼旋翼,机翼旋翼的前方和顶部设有可开合的机翼滑板
目.ο
[0010]所述的机身旋翼和机翼旋翼的结构为:
旋翼片通过销轴与旋翼座以可转动的方式连接,旋翼座与旋翼电机的输出轴固定连接。
[0011]所述的机身旋翼在展开时,机身旋翼的旋翼片的运动轨迹延伸到机身两侧的侧壁之外。
[0012]机身滑板的结构为,滑板活动安装在机身两侧侧壁上,并能够沿着机身两侧侧壁滑动,滑板内壁固设有齿条,机身滑板电机通过机身滑板传动机构与齿条连接。
[0013]在每侧机翼内设有I?4个机翼旋翼,机翼旋翼设置于旋翼仓内,旋翼仓的上侧和前侧开放,底侧、左右两侧和后侧封闭,机翼旋翼固设在旋翼仓的底壁。
[0014]当机翼旋翼展开时,机翼旋翼的旋翼片的运动轨迹延伸到旋翼仓前侧之外。
[0015]所述的机翼滑板装置包括相对滑动的机翼前滑板和机翼后滑板;
机翼前滑板的两侧位于固设在旋翼仓侧壁的机翼滑板导轨内,机翼前滑板一端与机翼滑板前辊连接,机翼滑板前辊与驱动装置连接,机翼前滑板的另一端设有机翼滑板搭接部;机翼后滑板的两侧位于固设在旋翼仓侧壁的机翼滑板导轨内,机翼后滑板与机翼滑板后辊连接,机翼滑板后辊与驱动装置连接。
[0016]在机翼滑板前辊内设有驱使机翼前滑板关闭的前卷簧;
在机翼滑板后辊内设有驱使机翼后滑板关闭的后卷簧。
[0017]在每侧机翼内设有2个机身旋翼,机翼左滑板上设有机翼滑板左齿条,机翼滑板左齿条与机翼滑板左传动机构连接;
机翼右滑板上设有机翼滑板右齿条,机翼滑板右齿条与机翼滑板右传动机构连接; 机翼滑板左传动机构和机翼滑板右传动机构与驱动电机连接。
[0018]在旋翼仓的底部设有多个百叶片,多个百叶片沿着旋翼仓底壁前后方向布置,所述的百叶片中,叶片通过百叶销轴与旋翼仓连接,叶片的后部设有叶片搭接部。
[0019]本发明提供的一种垂直起降的固定翼无人机,通过采用以上的结构,具有以下的有益效果:
1、采用前行驱动和机身旋翼与机翼旋翼的组合,便于实现垂直起降与固定翼飞行之间的切换,获得垂直起降的便利性和固定翼的飞行速度。由此结构的无人机,便于执行任务时随时悬停,以便摄影头能定点观察,同时起飞降落时无需跑道和弹射设备。
[0020]2、采用机身旋翼与机翼旋翼的组合,便于控制整个机体的平衡。
[0021]3、采用隐藏式的机身旋翼与机翼旋翼,使垂直起降模式与固定翼飞行模式之间没有干涉,无需增大机翼的体积。空气流体举升效率高。
[0022]4、整体结构简洁,易于实现和制造,便于控制,能够降低生产成本。
【附图说明】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明中的垂直起降状态时的立体结构示意图。
[0024]图2为本发明中的固定翼飞行状态时的立体结构示意图。
[0025]图3为本发明中机身滑板的俯视结构示意图。
[0026]图4为本发明中机身旋翼和机翼旋翼的俯视结构示意图。
[0027]图5为本发明中机翼滑板装置的结构示意图。
[0028]图6为图5中A处的局部放大不意图。
[0029]图7为本发明中机翼滑板装置的局部结构示意图。
[0030]图8为本发明中固定翼飞行状态时的另一立体结构示意图。
[0031 ]图9为本发明中机翼滑板装置的另一结构示意图。
[0032]图10为本发明中机翼滑板装置的另一局部结构示意图。
[0033]图中:机体I,机身2,机身旋翼3,机身滑板4,滑板41,齿条42,机身滑板电机43,机身滑板传动机构44,机翼5,旋翼仓6,百叶片7,百叶销轴71,叶片72,叶片搭接部73,机翼旋翼8,旋翼片81,销轴82,旋翼座83,旋翼电机84,机翼滑板装置9,机翼前滑板901,机翼后滑板902,机翼滑板导轨903,机翼滑板前棍904,机翼滑板后棍905,前卷簧906,后卷簧907,分断处908,机翼滑板搭接部909,机翼左滑板910,机翼右滑板911,机翼滑板左齿条912,机翼滑板右齿条913,机翼滑板左传动机构914,机翼滑板右传动机构915,前旋翼10。
【具体实施方式】
[0034]本发明中,以机体I的方位进行说明,即以图1为例,机体I的头部为前方,尾部为后方,机体I上部为上方。本发明中的附图均为示意图,为便于观察,省略了部分辅助结构,仅突出与本发明相关的部分结构,为特别注明的部分结构,为现有技术中常用的结构。
[0035]如图1、2中,一种垂直起降的固定翼无人机,包括机身2,在机身2的两侧设有机翼5,在机身2前方设有前旋翼10,或者设于机翼下方或前方的旋翼,或者设于机翼下方涡轮发动机。
[0036]在机身2内设有可折叠的机身旋翼3;在机身旋翼3的两侧设有机身滑板4;
在机翼5内设有多个可折叠的机翼旋翼8,机翼旋翼8的前方和顶部设有可开合的机翼滑板装置9。由机身旋翼3和机翼旋翼8的组合,使整个机体I获得垂直升降的举升力,而当完成垂直升降到预定高度后,启动前行驱动,然后使机身旋翼3和机翼旋翼8收起,机身滑板4和机翼滑板装置9关闭,即完成从垂直升降到固定翼飞行之间的转换。降落时,开启机身滑板4和机翼滑板装置9,启动机身旋翼3和机翼旋翼8,实现垂直降落。
[0037]优选的方案如图4中,所述的机身旋翼3和机翼旋翼8的结构为: 旋翼片81通过销轴82与旋翼座83以可转动的方式连接,旋翼座83与旋翼电机84的输出轴固定连接。当旋翼电机84启动时,旋翼片81在离心力的作用下张开,并获得举升力,当旋翼电机84停止时,旋翼片81在风力的作用下折叠,从而便于收入到机身2内和机翼5的旋翼仓6内。由此结构降低机身旋翼3和机翼旋翼8的空间需求。
[0038]优选的方案如图1中,所述的机身旋翼3在展开时,机身旋翼3的旋翼片81的运动轨迹延伸到机身2两侧的侧壁之外。由此结构,使机身旋翼3获得足够的举升力,而所需的空间不大。
[0039]优选的方案如图3中,机身滑板4的结构为,滑板41活动安装在机身2两侧侧壁上,并能够沿着机身2两侧侧壁滑动,滑板41内壁固设有齿条42,机身滑板电机43通过机身滑板传动机构44与齿条42连接。本例中的机身滑板
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