一种组合式两用无人机的制作方法

本发明公开了一种组合式两用无人机，属于无人机设备技术领域。

背景技术：

无人机是一种能执行多种低空任务的无人驾驶飞行器。通过无人机挂载光学相机、环境传感器等精密测量设备，实现在航拍、测绘、应急救援、环境巡检等领域的广泛应用。

无人机可分为3大类：多旋翼无人机、固定翼无人机及两种结构结合的复合翼无人机。固定翼无人机的升力来自机翼与空气的相对运动，因此固定翼无人机必须要有一定的速度才能正常飞行。其优点是可实现长航时、大航程飞行作业，但缺点在于起降条件高，需要较开阔的空场及跑道等。多旋翼无人机升力来着多个旋翼，姿态控制通过改变不同旋翼的转速实现，因此能够垂直起降，不受场地条件限制，并可以悬停或慢速飞行，实现精细作业。其缺点是能效差、作业范围小。复合翼无人机的旋翼模式主要用于起降过程，作业时以固定翼模式飞行。

目前的无人机针对性较强，一般是在实际作业时，根据具体需要选择无人机类型。如果能进一步优化无人机的设计，实现一机多用，将可拓展无人机的使用场景，提高使用效率。

现有技术中，专利cn206914636u公开了一种两用无人机，其包括机身、副翼、尾翼和水平动力电机；副翼为两个位于机身的两侧，可以拆卸安装；尾翼设置在机身后部可以拆卸安装；水平动力电机在机身后部，其可分别采用复合翼和多旋翼两种方式作业。但该案并未公开更多的可行技术细节，并且由其附图可知，其设置在机身后部的水平动力电机及尾翼相互限制。应采取更优的解决方案提升固定翼模式的气动性能以及机体结构的可靠性。

技术实现要素：

本发明公开了一种组合式两用无人机，可实现复合翼和多旋翼两种模式进行飞行作业。所采用的技术方案是：

一种组合式两用无人机，其包括一个四轴结构的机身，以及一个尾翼和两个副翼；所述机身由碳管构成骨架，其包括并排的两根横向碳管，横向碳管的两侧端分别固定设置纵向碳管，纵向碳管的各端分别设置四轴结构的各个电机；

所述机身的后部设有水平推力的电机，位于两根纵向碳管之间；

所述副翼，其设有并排的两根副翼碳管作为骨架；所述副翼碳管，其外径与机身的横向碳管内径匹配，并与之位置对应，使副翼可分别插接到所述机身的两侧；

所述尾翼，其包括并排的两根尾翼碳管及固定于尾翼碳管之间的翼面；所述尾翼碳管，其外径与机身的纵向碳管内径匹配，并与之位置对应，使尾翼可插接到所述机身的后端；

拆卸副翼及尾翼后为多旋翼模式；连接副翼及尾翼为固定翼模式。

进一步地，所述尾翼，其包括两个翼面组成倒v形状/正v形状，两侧端与所述的尾翼碳管固定连接，构成倒v尾结构/正v尾结构。

进一步地，所述尾翼的两个翼面，其后沿边分别设有尾翼舵面，用以控制固定翼模式时的升降及方向；所述的尾翼舵面的动作由舵机控制，尾翼的舵机的连线绑定于尾翼碳管的外侧，机身后部留有对应接口。

进一步地，所述的两个副翼，其后沿边分别设有副翼舵面，用以控制固定翼模式时的转弯；所述副翼舵面的动作由舵机控制，舵机的连线埋入副翼中并从临近机身的端面伸出，机身的两侧留有对应接口。

进一步地，所述副翼与所述机身的连接处分别设有位置相对并极性相反的强磁铁，使所述副翼分别插接到所述机身的两侧后由强磁铁吸合。

进一步地，所述尾翼，其尾翼碳管插入连接所述机身的纵向碳管后，使用螺栓从横向贯穿其重叠部分并由螺母锁紧，使尾翼不脱离机身。

进一步地，所述机身，其中各部件的位置分布使满足固定翼模式时无人机的整体重心位置位于所述副翼的升力轴线上；并以该重心位置决定所述纵向碳管的前后位置，使四轴结构的各个电机的对角连线中心点与该重心位置重合。

进一步地，所述副翼为epo材质。

进一步地，所述尾翼的翼面为epo材质。

本发明具有以下有益效果：本案通过合理设计，实现一机多用，拓展无人机的使用场景，可满足更加多样化的任务需求。并保障结构的可靠性，降低故障率；可拆装，方便收纳携带；多旋翼模式时拆卸多余部件，减轻重量，提升续航；提升固定翼模式的气动性能，提高飞行效率，充分发挥了复合式无人机的优势。

附图说明

附图1为本发明的组合式两用无人机的拆分结构示意图；

附图2为本发明的组合式两用无人机的后视图；

附图3为本发明的副翼端面结构示意图；

附图4为本发明的组合式两用无人机的侧视图；

附图5为本发明的尾翼碳管连接示意图；

附图6为本发明的组合式两用无人机的多旋翼模式示意图；

附图7为本发明的组合式两用无人机的固定翼模式示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本案做进一步的说明：

如附图1中所示，该组合式两用无人机包括机身（2）、尾翼（4）和两个副翼（1）。机身（2）为一个基本的四轴结构，其骨架构成包括并排的两根横向碳管（5），横向碳管（5）的两侧端分别固定设置有纵向碳管（7），纵向碳管（7）的各端设置四轴结构的各电机。

机身（2）的后部两根纵向碳管（7）之间设有水平推力的电机，四轴模式飞行时可将其螺旋桨（3）卸掉。

如附图1及2中所示，副翼（1）设有与机身横向碳管（5）位置对应的并排两根副翼碳管（6）作为骨架；副翼碳管（6）外径与横向碳管（5）内径匹配，使副翼（1）可分别插接到机身（2）的两侧。

如附图3中所示，副翼（1）与机身（2）的连接处的端面分别设置位置相对并极性相反的强磁铁（9），使副翼（1）和机身（2）直接吸合。因副翼主要提供向上的升力，旁向作用力几乎没有，所以强磁铁的吸力足以保障飞行时副翼不脱落，并又能保障灵活的拆装性能。

如附图1、2及4中所示，尾翼（4）为倒v尾结构，包括组成倒v形状的两个翼面，倒v形翼面的两侧端固定于并排的两根尾翼碳管（8）；同样，尾翼碳管（8）与机身的纵向碳管（7）对应，使尾翼（4）可插接到机身（2）的后端。

如附图5中所示，尾翼碳管（8）插入连接机身的纵向碳管（7）后，在两碳管的重叠部分使用螺栓（10）从横向贯穿并用螺母（11）锁紧，使飞行时尾翼不脱落。

尾翼（4）的翼面及副翼（1）的后沿边均设有舵面，各舵面的动作由舵机控制，尾翼（4）控制固定翼模式时的升降及方向，副翼（1）用以实现转弯。尾翼舵机的连线绑定于尾翼碳管（8）的外侧，机身后部留有对应接口。副翼舵机的连线埋入副翼（1）中并从临近机身的端面伸出，机身的两侧留有对应接口。

机身（2）中的飞控系统、各传感器、电池等各部件的位置沿纵向合理排布，使满足加上副翼（1）、尾翼（4）等部件后的固定翼模式时，整体重心位置位于副翼的升力轴线上；并以该重心位置决定所述纵向碳管（7）的前后位置，使四轴结构的各个电机的对角连线中心点与该重心位置重合。

即使四轴结构的飞行结构更符合固定翼模式，以利于固定翼模式的垂直起降和悬停控制。尽管多旋翼模式时，尾翼（4）的拆卸造成重心前移（副翼的拆装几乎不影响重心位置），因已减少副翼（1）及尾翼（4）的重量以及其受到的风扰，也完全在四轴电机的控制范围内。

副翼（1）及尾翼（4）的翼面均为epo材质，以减少增重，并尽量减少加上尾翼（4）后的重心后移。

如附图6所示，拆卸副翼及尾翼后为多旋翼模式，与普通多旋翼无人机无异。可适当往前调整电池位置，使重心得到修正，进一步提升四轴飞行性能。

如附图7所示，连接各个舵机线，连接副翼及尾翼并固定，上水平推力电机的螺旋桨后，保留多旋翼模式的垂直起降功能，并能够切换为平飞的固定翼模式。

以上描述只是本发明的具体实施方式，各举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的技术人员对前述的具体实施方式做修改或变形，不背离本发明的实质。