一种纯电动倾转旋翼无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种纯电动倾转旋翼无人机。

背景技术：

随着无人机技术的发展，无人机在军事和民用领域扮演着越来越重要的角色。其中，现有的倾转旋翼无人机主要有纯电动、燃油-电机混合动力以及燃油动力三种方案。其中纯电动倾转旋翼无人机从垂直起降到水平巡航飞行状态转换较为复杂，搭载载荷较少；混合动力和燃油动力无人机航时长，但使用维护不方便，操作复杂，且震动大，对任务载荷装置的测量结果有影响。

因此，亟需一种纯电动倾转旋翼无人机来解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种纯电动倾转旋翼无人机，便于控制、震动较小，而且能够快速完成从垂直起降到水平巡航飞行状态的转换。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种纯电动倾转旋翼无人机，包括：

机身，所述机身的两侧分别连接有一个机翼；

两个倾转旋翼机构，对称设置于所述机身的两侧，每个所述倾转旋翼机构连接于一个所述机翼；

两个固定旋翼机构，对称设置于所述机身的两侧，每个所述固定旋翼机构连接于一个所述机翼；

所述倾转旋翼机构能够相对所述机翼转动，具有第一状态和第二状态，所述倾转旋翼机构转动至所述第一状态时，能够与所述固定旋翼机构相配合，为无人机的垂直起降提供动力；所述倾转旋翼机构转动至所述第二状态时，能够为无人机的水平巡航提供动力；

控制系统，设置在所述机身上，与所述倾转旋翼机构以及所述固定旋翼机构连接，用于控制所述倾转旋翼机构和所述固定旋翼机构的启停以及所述转旋翼机构的状态。

可选地，还包括旋翼支臂，两根所述旋翼支臂相对所述机身对称设置，且分别与所述机翼连接，所述倾转旋翼机构设置在两根所述旋翼支臂的同一端，所述固定旋翼机构设置在两根所述旋翼支臂的另一端。

可选地，所述倾转旋翼机构包括倾转组件和旋翼驱动组件，所述倾转组件设置于所述旋翼支臂上，所述旋翼驱动组件与所述倾转组件连接，所述倾转组件能够驱动所述旋翼驱动组件在0-90°之间转动。

可选地，所述倾转组件包括舵机，所述舵机设置在所述旋翼支臂上，所述舵机的输出轴与所述旋翼驱动组件连接。

可选地，所述倾转组件包括舵机安装座，所述舵机安装座与所述旋翼支臂连接，所述舵机安装在所述舵机安装座上，所述旋翼驱动组件转动连接于所述舵机安装座。

可选地，所述旋翼驱动组件包括电机、电机安装座和旋翼，所述旋翼与所述电机的输出轴连接，所述电机安装在所述电机安装座上，所述电机安装座连接于所述舵机安装座，并且所述电机安装座与所述舵机的输出轴连接。

可选地，所述机身的下端设置有三个起落架，其中两个相对所述机身的中轴线对称设置，另一个位于所述机身的中轴线下方。

可选地，还包括快拆卡件，每个所述起落架通过一个所述快拆卡件设置在所述机身上。

可选地，所述快拆卡件包括活动扣和固定座，所述固定座的一侧与所述机身连接，另一侧设置有弹性锁扣，所述活动扣的一侧与所述起落架连接，所述活动扣与所述固定座铰接，所述弹性锁扣与所述活动扣卡接，所述弹性锁扣能够限制所述活动扣相对所述固定座转动。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的纯电动倾转旋翼无人机，通过在机身上设置倾转旋翼机构和固定旋翼机构，倾转旋翼机构与固定旋翼机构用于当无人机进行垂直起降时，为无人机提供动力；倾转旋翼机构用于当无人机进行水平巡航时，倾转旋翼机构相对机身转动一定角度为无人机提供动力，使得无人机快速完成从垂直起降到水平巡航飞行状态的转换，同时便于控制，采用纯电动，无人机的振动较小。

附图说明

图1是本实用新型一种纯电动倾转旋翼无人机一个视角的总体示意图；

图2是本实用新型一种纯电动倾转旋翼无人机另一视角的总体示意图；

图3是本实用新型一种纯电动倾转旋翼无人机中倾转旋翼机构的示意图；

图4是本实用新型一种纯电动倾转旋翼无人机中快拆卡件的示意图。

图中：

1-机身；11-机翼；12-旋翼支臂；2-倾转旋翼机构；21-舵机；22-舵机安装座；23-电机；24-电机安装座；3-固定旋翼机构；4-起落架；5-快拆卡件；51-活动扣；52-弹性锁扣；53-固定座。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了便于控制、震动较小，而且倾转旋翼无人机能够快速完成从垂直起降到水平巡航飞行状态的转换，如图1-图4所示，本实用新型提供一种纯电动倾转旋翼无人机，包括机身1、倾转旋翼机构2、固定旋翼机构3以及控制系统，其中机身1的两侧分别连接有一个机翼11；倾转旋翼机构2对称设置在机身1的两侧，每个倾转旋翼机构2连接于一个机翼11；固定旋翼机构3对称设置在机身1的两侧，每个固定旋翼机构3连接于一个机翼11，控制系统设置在机身1上，与倾转旋翼机构2以及固定旋翼机构3连接。

倾转旋翼机构2能够相对机翼11转动，具有第一状态和第二状态，倾转旋翼机构2转动至第一状态时，能够与固定旋翼机构3相配合，为无人机的垂直起降提供动力；倾转旋翼机构2转动至第二状态时，能够为无人机的水平巡航提供动力；通过上述设置，使得无人机能够快速完成从垂直起降到水平巡航飞行状态的转换，降低了控制难度。

进一步地，本无人机采用常规机翼加正常尾翼布局，机翼11展弦比较大，升阻特性良好；正常尾翼布局最为常规，能够提供较好的纵向和航向操稳特性；结构简单可靠，加工制造和装配相对简单，降低成本。本无人机还包括旋翼支臂12，两根旋翼支臂12相对机身1对称设置，且分别与机翼11固定连接，倾转旋翼机构2设置在两个旋翼支臂12朝向机头的一端，固定旋翼机构3设置在旋翼支臂12背离机头的一端。通过设置旋翼支臂12方便了倾转旋翼机构2和固定旋翼机构3的布置，降低了组装难度。

进一步地，倾转旋翼机构2包括倾转组件和旋翼驱动组件，倾转组件设置于旋翼支臂12上，旋翼驱动组件与倾转组件连接，倾转组件能够驱动旋翼驱动组件在0-90°之间转动。具体地，倾转组件包括舵机21，舵机21设置在旋翼支臂12上，舵机21的输出轴与旋翼驱动组件连接。通过调控舵机21的输出角度，使得旋翼驱动组件相对机身1产生一定的旋转，从而为无人机水平巡航提供动力。为了便于将舵机21与旋翼支臂12连接，可选地，倾转组件包括舵机安装座22，舵机安装座22与旋翼支臂12连接，舵机21安装在舵机安装座22上，旋翼驱动组件转动连接于舵机安装座22。

进一步地，旋翼驱动组件包括电机23、电机安装座24和旋翼，旋翼与电机23的输出轴连接，电机23安装在电机安装座24上，电机安装座24连接于舵机安装座22并且电机安装座24与舵机21的输出轴连接。通过舵机21驱动电机安装座24转动，从而带动电机23转动。当无人机处于升降过程，旋翼驱动组件保持垂直状态，为无人机提供升力；当无人机处于水平巡航状态，旋翼驱动组件保持水平状态，为无人机提供飞行动力。舵机21与电机安装座24直接连接，无齿轮或皮带传动，能够有效减小结构间隙，提高控制精度。

进一步地，机身1的下端设置有三个起落架4，其中两个相对机身1的中轴线对称设置，另一个位于机身1的中轴线下方。起落架4与机身1之间采用融合设计，有效减小干扰阻力。机身1外形采用飞行阻力小的流线型设计，机头为钝头体，保证充足的机体内部空间，尾部按流线型轮廓收敛，能够有效减小机身1部分的压差阻力。

机翼11采用较大展弦比，前缘为s形曲线，机翼11根部与机身1融合设计，减小部件间的干扰阻力；在翼尖处收敛，有效降低机翼11的诱导阻力；机翼11后缘平直，便于舵面的安装和旋转，舵面采用无连杆设计，在翼面外部无外露的结构件，保证上下翼面的完整光滑，舵面前缘与翼面内嵌设计，保证气流顺滑流过，降低气动阻力。通过上述设置，有效降低巡航飞行空气阻力，升阻比可提高至15以上。

进一步地，本无人机还包括快拆卡件5，每个起落架4通过一个快拆卡件5设置在机身1上。可选地，在本实施例中，快拆卡件5包括活动扣51以及固定座53，固定座53的一侧与机身1连接，另一侧设置有弹性锁扣52，活动扣51的一侧与起落架4连接，活动扣51与固定座53铰接，活动扣51与弹性锁扣52卡接，弹性锁扣52能够限制活动扣51相对固定座53转动。具体地，于活动扣51的两侧设置有定位销，固定座53上设置有与定位销配合的定位孔，活动扣51通过定位销与定位孔配合，确定活动扣51与固定座之间的相对位置，同时实现活动扣51与固定座53铰接。通过设置快拆卡件5方便对起落架4进行维护。当然，在其他实施例中，机身1与机翼11、机身1与尾翼之间均采用快拆卡件5连接。该快拆卡件5具备弹性锁扣52，在闭合状态，活动扣51会被弹性锁扣52锁定，需要用力扳动弹性锁扣52才能解锁，保证飞行过程中快拆卡件5不会意外解锁导致坠机。

倾转旋翼无人机的旋翼向上倾转，可实现垂直起飞和降落，倾转旋翼机构2向前倾转，可实现水平巡航飞行。在垂直起降阶段，四个旋翼产生的升力需要完全克服全机重力，因此电机23的电流较大，需用功率约900w/台，总功率3600w，总电流75a；平飞巡航飞行时，由于优良的气动设计，巡航升阻比较大，因此平飞需用功率约为150w/台，总功率300w，总电流6.25a，因此垂直起降和平飞巡航两个阶段对电功率和电流的需求差异较大。

因此，本实施例还提供了了一种纯电动倾转旋翼无人机的控制方法，用于控制如上的纯电动倾转旋翼无人机，兼顾垂直起降和平飞巡航两中无人机的用电需求。包括如下步骤：

s1、控制系统接收无人机的作业信号，当接收到垂直起降信号时，则执行步骤s2，当接收到垂直起降信号时，则执行步骤s3；

s2、控制系统首先控制倾转旋翼机构2转动至第一状态，然后控制主电池和辅助电池同时工作为倾转旋翼机构2与固定旋翼机构3供电；

s3、控制系统首先控制倾转旋翼机构2转动至第二状态，然后控制主电池为倾转旋翼机构3供电。

其中，主电池采用高压版的锂电池，能量密度比常规锂电池高，但最大放电电流较小，约30a，能够满足平飞巡航用电需求，不满足垂直起降的大电流大功率用电需求。辅助电池采用常规锂电池，最大放电电流为120a，能量密度一般。

另外，控制系统监测辅助电池的剩余电量，若剩余电量小于警戒值，将启动充电功能，利用主电池为辅助电池补充电量，保证能够实现一次安全垂直降落的电量。对于飞控和机载设备，控制系统对其独立供电，根据设备用电需求实时分配功率，保证供电电压和电流的稳定，确保长航时用电安全。通过设计控制系统，有效提升电池整体的精确用电，降低无人机用于垂直起降的电池重量，有效提升续航时间，最大可达3h以上。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。