变姿态垂直起落无人机的制作方法
【专利摘要】本发明本发明属于航空飞行器设计技术领域，涉及一种变姿态垂直起落无人机。无需机翼及动力倾转即可实现垂直起飞并转为水平常态飞行，同时可实现垂直降落的新型无人机。设计了一种可以垂直起落的固定翼水平飞行器。由于采用联动——差动式四舵面，配合机内相应机构，即可实现飞行姿态转变及其他所有飞行姿态控制。其最大特点是飞机主翼不设控制副翼，简化了结构，减轻了重量。本发明提供一种通过智能传感器控制机内载荷重心在纵向移动，在无需升力螺旋桨倾转变化的情况下，调整重心与整机升力中心逐渐合一后可完全实现常规水平飞行状态，此种飞行方式工作可靠，结构简单。比传统垂直起飞方式飞行器多出三倍以上的航程和飞行时间。
【专利说明】
变姿态垂直起落无人机
技术领域
[0001 ]本发明属于航空飞行器设计技术领域，涉及一种变姿态垂直起落无人机。
[0002]【背景技术】
[0003]无人机即无人驾驶飞机，采用遥控或自主程序驾驶的方式飞行。目前，由于无人飞机体积小、造价低且无人员损伤风险，因此采用无人飞机平台来代替有人飞机执行一些侦查、测绘、通讯等军事、民用任务的趋势越来越明显。美国、以色列在无人机领域处于领先地位。
[0004]现今无人机大多数采取常规布局固定翼水平起落方式，虽然载荷较大，但受到机场的限制，只能在有限地域起降。还有一部分飞机为避免机场的限制采用了弹射起飞、垂直伞降。
[0005]垂直起落由于无需专用机场，具有常规固定翼飞机不可替代的优点，但由于垂直起飞状态功率载荷较固定翼飞机明显偏低，故载荷小，油耗大，水平飞行速度低，特别是现今流行的多轴飞行器大多只能点服务，明显制约其发展。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种军用或民用无需机翼及动力倾转即可实现垂直起飞并转为水平常态飞行，同时可实现垂直降落的新型无人机。
[0008]为了解决传统垂直起落和固定翼水平起落飞机的缺点，本发明设计了一种可以垂直起落的固定翼水平飞行器。由于采用联动一一差动式四舵面，配合机内相应机构，即可实现飞行姿态转变及其他所有飞行姿态控制，包括升降、转向、横滚，其最大特点是飞机主翼不设控制副翼，简化了结构，减轻了重量。由于水平飞行的功率消耗远低于垂直起落状态， 故此种新型飞行器有比传统垂直起飞方式飞行器多出三倍以上的航程和飞行时间。
[0009]本发明提供一种通过智能传感器控制机内载荷重心在纵向移动，即在垂直起降时重心置于机身最下部，在实现垂直起飞后使重心自动前移，同时利用尾舵转换为水平状态， 在无需升力螺旋桨倾转变化的情况下，调整重心与整机升力中心逐渐合一后可完全实现常规水平飞行状态，此种飞行方式工作可靠，结构简单。此时飞机所需拉力不到垂直起飞时的三分之一，不但使水平飞行速度成倍增加，而且减小了能量的消耗。[〇〇1〇]四个联动一一差动式尾舵配合可实现对飞机整个状态改变的控制，其中包括悬停状态的横滚，水平飞行状态的升降方向倾侧控制，由于四个尾舵完全可以实现对整机的飞行姿态调整，故主翼不设副翼，有效简化了机翼的结构，减轻了重量。[〇〇11]飞机在完成任务后可在降落前首先降低重心至最低，快速可控下降，当电池仍在工作状态时，降至一定高度，增加转速，利用气垫效应垂直落地，若在完成任务降落期间电能耗光，则可弹出头部回收伞，实现无动力伞降。这种方式的安全可靠性是其他任何一种方式都不可及的。【附图说明】
[0012]附图1是本发明的结构示意俯视图；附图2是本发明的结构示意正视图；附图3是本发明的结构示意俯视图；附图4是本发明的飞行姿态示意图；附图5是本发明的机舱内结构示意图。
[0013]其中:1.伞仓、2.机身、3.水平无副翼主翼、4.水平全动式尾舵、5.主支撑杆、 6.固定起落架、7旋转轴、8.垂直尾舵、9.电动机、10.大拉力螺旋桨、11.起落架、12.调整电机、13.调整丝杠、14.智能中控系统、15.驱动动力配重电池。【具体实施方式】 [〇〇14] 如图所示:内藏降落伞的伞仓1安装在机身2的头部，双层带上反角的水平无副翼主翼3安装在机身2的中部，水平全动式尾舵4通过旋转轴7安装在机身2的尾部水平方向，带偏转舵的垂直尾舵8安装在机身2尾部垂直方向。垂直尾舵8外缘安装有起落架11。双层带上反角的水平固定主翼3之间安装有电动机9,电动机9前部安装有三叶大拉力螺旋桨10,后部连接主支撑杆 5的上部。主支撑杆5的下部与水平全动式尾舵4的外侧通过旋转轴7连接。在垂直尾舵8的外侧和加强杆5的底部安装有固定起落架6。
[0015]在变姿态垂直起落无人机机身2内部安装有姿态调整部分。机头安装有姿态调整电机12,姿态调整电机12下部驱动姿态调整丝杠13,姿态调整丝杠13驱动动力配重电池15 在姿态调整丝杠13上移动，来改变机身重心位置，从而调整姿态。智能中控系统14(含控制电池)安装在姿态调整电机12上部。飞机的水平飞行姿态和垂直起落姿态见图4。
【主权项】
1.一种变姿态垂直起落无人机，其特征是:采用联动一差动式四舵面，配合机内相应机 构，飞机主翼不设控制副翼，通过智能传感器控制机内载荷重心在纵向移动，具体结构:内 藏降落伞的伞仓(1)安装在机身(2)的头部，双层带上反角的水平无副翼主翼(3)安装在机 身(2)的中部，水平全动式尾舵(4)通过旋转轴(7)安装在机身(2)的尾部水平方向，带偏转 舵的垂直尾舵(8)安装在机身(2)尾部垂直方向，垂直尾舵(8)外缘安装有起落架(11)，双层 带上反角的水平固定主翼(3)之间安装有电动机(9)，电动机(9)前部安装有三叶大拉力螺 旋桨(10)，后部连接主支撑杆(5)的上部，主支撑杆(5)的下部与水平全动式尾舵(4)的外侧 通过旋转轴(7)连接，在垂直尾舵(8)的外侧和加强杆(5)的底部安装有固定起落架(6)，无 人机机身(2)内部安装有姿态调整部分，机头安装有姿态调整电机(12)，姿态调整电机(12) 下部驱动姿态调整丝杠(13)，姿态调整丝杠(13)驱动动力配重电池(15)在姿态调整丝杠 (13)上移动，智能中控系统(14)包含控制电池安装在姿态调整电机(12)上部。
【文档编号】B64C29/00GK105966612SQ201610358691
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】张雪明, 朱挽强, 李洪伟, 董永军
【申请人】东北师范大学