可变结构的复合式飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种飞行器，尤其涉及一种可变结构的多旋翼与固定翼组成的复合式飞行器，属于飞行器创新设计领域。
【背景技术】
[0002]飞行器又称无人驾驶机，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。飞行器通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，飞行器的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。
[0003]固定翼飞行器是利用空气流过机翼上下表面速度不同导致的压力差使飞机得到升力而飞起来的，因此，固定翼飞行器的机翼附近的空气一定要流动，所以传统固定翼飞行器就得先要滑行一段距离才能起飞。手掷和弹射起飞受限于人员臂力以及火药、弹簧的推力，飞行器的重量一般较轻，限制了其任务载荷的重量以及燃料的重量，航程较小，且不利于任务的充分实现。伞降则不易精确控制降落地点，受风的影响较大，容易造成飞行器的损毁。因此，质量较大的飞行器通常采用常规滑跑起降，对于跑道要求较高，从而限制了飞行器的使用范围。
[0004]对于无人直升机飞行器，其没有起飞场地及跑道要求，能够垂直起降，特别是能自由悬停，机动灵活性好，利于完成各种任务。但是无人直升机飞行器结构复杂，使用维护要求高，故障率高，且飞行速度低，航程较短。
[0005]在变结构飞行器方面，很多实用新型人做了诸多努力。申请号为201010034035.9的中国专利公开了一种垂直起降小型无人机，其采用倾转机构使螺旋桨动力系统的螺旋桨与机身连接，从而使螺旋桨动力系统的螺旋桨的轴向能够相应地进行倾转。但在上升时三个螺旋桨提供升力，水平时只有两个螺旋桨提供推力，尾部螺旋桨无法有效发挥作用。申请号为201410600472.0的中国专利公开了一种复合式垂直起降飞行器，有四组调姿装置分别设置在所述的左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼。独立于旋翼和机翼的姿态控制装置不会造成飞行控制交叉耦合的问题。但该设计破坏了现有四旋翼系统的稳定性，无法保证一定能稳定飞行。申请号为201320799659.9的中国专利公开了一种四旋翼空陆两用飞行器，其实现实现了四旋翼飞行器的空中模式和陆地模式的手动转换，使四旋翼飞行器实现空陆两用的同时，具备了较大升力.但不能自动切换涵道电机的角度，而且陆地飞行状态气流紊乱。申请号为201420650748.1的中国专利公开了一种带变速的四旋翼飞行器，其主机架上设置有一个驱动电机，驱动电机连接有一个主齿轮，主齿轮周边布置有四个从齿轮，每一从齿轮驱动一旋翼，其中两相对的从齿轮与主齿轮直接啮合，另外两相对的从齿轮与主齿轮之间通过过渡齿轮啮合，从齿轮与旋翼之间通过传动机构相连接。但这种设计破坏了四旋翼原本具有的倾斜和翻滚等姿态调整功能。
[0006]在很多应用场合，即使最基本的起降场地的要求也难以满足，大大限制了固定翼飞行器的使用范围。以震区灾情评估任务为例，在发生地震的初始时刻，道路损毁，外部人员无法快速进入震区内部了解损失情况。但为了给相关部门及时提供科学决策的依据，必须通过空中、地面等多方面对震区进行勘察，此时应用小型无人机或小型无人直升机进行作业不失为一种经济有效的手段。而现有小型固定翼无人机采用常规起降形式，震区满目疮痍，起降条件差，限制了其使用；小型直升机则飞行速度低，航程小，不利于深入灾区飞行。
[0007]在这种情况下，我们需要设计一种具有垂直起降性能的飞行器，实现随时随地垂直起降，利用速度高、航程远的优势，深入灾区上空，开展相关工作，这将对抗震救灾的工作提供及时和高效的帮助；本实用新型公开了一种变结构的复合式飞行器，节能高效、结构简单、操控简单，能垂直升降到水平飞行姿态过渡平稳且速度快，也可以实现悬停转向等动作，且垂直起降时平衡稳定，特别适合短距离滑翔起飞。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够垂直起降和空中悬停，且具有较高飞行速度，较大航程的复合式飞行器，有效解决了现有飞行器的技术难题，保证良好的飞行效果。
[0009]本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
[0010]一种可变结构的复合式飞行器，包括机身、固定翼、旋翼、涵道电机、涵道电机倾角调节驱动装置、起落架。
[0011]所述的机身的形状为盒型方舱，由机舱和碳纤板机架组成，所述的机舱为大容量机舱，安装在机身的内部，主要用于安装涵道电机倾角调节驱动装置；所述的旋翼的数量为四个，所述的旋翼均匀安装在碳纤板机架的四周；所述的旋翼包括电机、螺旋桨，所述的电机和螺旋桨用来为飞行器提供水平飞行和垂直起降时的动力；在垂直起降和悬停时，通过四个螺旋桨的上下布置以及转速的差动以提供偏航力矩，进行航向操纵；所述的机身中下部设有承受飞行器主要重量的起落架。
[0012]所述的固定翼包括前缘、后缘、主梁、副梁，所述的固定翼的平面形状为CLARKY翼型，所述的前缘后掠，后缘前掠。所述的主梁位于固定翼的机翼的25%弦长处，所述的固定翼的机翼通过主梁和副梁与机身连接，用于传递载荷。所述的主梁和副梁能够传递剪力、弯矩和一定的扭矩；所述的前缘用于承受机翼主要的扭矩。
[0013]所述的涵道电机倾角调节驱动装置包括小齿轮、大齿轮、轴承、舵机、转轴，所述的轴承固定于机身上，涵道电机通过转轴与涵道电机倾角调节驱动装置相连，涵道电机可以绕转轴在0?90°范围内倾转。所述的舵机带动小齿轮定速旋转，所述的小齿轮与大齿轮啮合连接；所述的大齿轮与转轴固定连接；所述的舵机的转动带动涵道电机绕机身旋转，以满足不同飞行状态对动力方向的要求。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015](1)本实用新型的涵道电机能够倾转并固定于水平或垂直状态。涵道电机在垂直状态时，飞行器能够垂直起降和空中悬停，减小了对起降环境的要求，大大提高了执行任务时的灵活性和便利性；机头在水平状态时，飞行器能够水平高速飞行，并且航程较远；
[0016](2)本实用新型依靠四个旋翼转速差产生的直接力对姿态进行控制，效率高，反应灵敏，并且结构简单，可靠性较好；设计有较大面积的固定翼，在水平高速飞行时，升力大，减小动力损耗；采用起落架，较好地满足了垂直起降的要求；
[0017](3)本实用新型不需要滑跑，可以进行垂直起飞和降落，减小了对起降场地的要求，大大扩展了使用范围；且与无人直升机相比，本实用新型具备垂直起降性能，飞行速度高，航程远，便于高效、高质地完成相关飞行科目。本实用新型兼有固定翼飞行器和无人直升机的优点，取长补短，具有较好的应用前景。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型在飞行状态下的整体结构示意图；
[0019]图2是本实用新型在飞行状态下的正视图；
[0020]图3是本实用新型的旋翼的结构示意图；
[0021]图4是本实用新型的涵道电机的结构示意图；
[0022]图5是本实用新型的涵道电机倾角调节驱动装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型所实现的技术手段、创作特征、达成