一种倾转机翼太阳能无人机的制作方法

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种倾转机翼太阳能无人机。

背景技术：

随着对飞行器布局研究的进一步完善，以及研究人员对机载设备的不断创新，未来特种飞行器必然是多布局集成、多功能协同、载荷飞机一体化的综合飞行平台。

现有技术中的倾转机翼无人机续航能力差，较为先进的现有技术中在无人机表面设置了太阳能电池片为无人机提供电能，但无人机在不同飞行姿态切换过程中，使得太阳照射角发生变化，导致太阳能电池片的供电能力不稳定，限制了该技术的进一步发展。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种倾转机翼太阳能无人机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种倾转机翼太阳能无人机，包括机身、垂尾、对称连接在机身两侧的机翼、对称连接在机身两侧的尾翼，以及设置在机翼和尾翼上的旋翼，所述机翼和尾翼以能够围绕各自长边方向做旋转运动的方式连接到机身上；所述机翼包括靠近机身的固定部，以及远离机身且以可旋转方式连接到固定部远离机身一端的转动部，所述转动部的表面固设有能够为无人机提供电能的太阳能电池片。

进一步地，所述尾翼上固设有平飞尾旋翼，两侧尾翼上的平飞尾旋翼关于机身对称布置；所述机翼的内侧固设有第一前部旋翼且外侧固设有第二前部旋翼，两侧机翼上的第一前部以及第二前部旋翼均关于机身对称布置，所述平飞尾旋翼、第一前部旋翼和第二前部旋翼均朝向机身的头部。

进一步地，所述第一前部旋翼包括固设于机翼上的旋翼本体、设置在旋翼本体内的电机以及与电机的工作部以可弯折方式连接的翼片。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1.该无人机的机翼具有双自由度倾转功能，太阳能电池片布置在机翼表面，通过调整机翼两个自由度的旋转角以获得最优太阳照射角，提高飞机综合能源循环效率。

2.可通过调整机翼的旋转角，减小无人机快速爬升过程中的空气阻力，提高飞行器综合气动效率。

3.在各飞行状态下，机身始终保持水平，能够携带一些特殊载荷，高效完成高空低速目标侦察、锁定、跟踪及处置。

附图说明

图1为本发明无人机处于高空高速巡航状态的示意图；

图2为本发明无人机处于快速垂直爬升状态与高空定点悬停状态的示意图；

图3为本发明无人机处于快速垂直爬升状态与高空定点悬停状态时各旋翼的相对位置示意图；

图4为本发明无人机处于大迎角低速平飞状态的示意图。

图中：1、机身；2、机翼；3、尾翼；4、垂尾；5、低速旋翼；6、高速旋翼；7、平飞尾旋翼；8、太阳能电池片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，一种倾转机翼太阳能无人机，包括机身1、垂尾4、对称连接在机身两侧的机翼2、对称连接在机身两侧的尾翼3，以及设置在机翼和尾翼上的旋翼，其特征在于：所述机翼和尾翼以能够围绕各自长边方向做旋转运动的方式连接到机身上；所述机翼包括靠近机身的固定部2-1，以及远离机身且以可旋转方式连接到固定部远离机身一端的转动部2-2，所述转动部的表面固设有能够为无人机提供电能的太阳能电池片8。

所述机身具有较大的长细比，在垂直方向与前飞方向上均具有较小的阻力系数。

机翼对称布置在机身的两侧且位于机身的前部，尾翼对称布置在机身的两侧且位于机身的后部。

所述机翼能够相对于机身旋转，其旋转轴平行于机翼的长边方向；所述尾翼能够相对于机身旋转，其旋转轴平行于尾翼的长边方向。

如图1所示，所述尾翼上固设有平飞尾旋翼7，两侧尾翼上的平飞尾旋翼关于机身对称布置；所述机翼的内侧固设有第一前部旋翼5且外侧固设有第二前部旋翼6，两侧机翼上的第一前部旋翼以及第二前部旋翼均关于机身对称布置，所述平飞尾旋翼、第一前部旋翼和第二前部旋翼均朝向机身的头部。

本实施例具体采用2个低速旋翼和4个高速旋翼，其中第一前部旋翼为低速旋翼，第二前部旋翼为高速旋翼；平飞尾旋翼为高速旋翼；上述旋翼均为电机驱动，电机位于电机短舱内，且在机翼与尾翼倾转过程中，旋翼的拉力方向始终与机翼弦方向或尾翼弦方向平行，充分发挥旋翼推进效率的同时，可在快速爬升阶段减小机翼或尾翼所产生的压差阻力。

机身一侧的机翼上的第一前部旋翼与另一侧的机翼上的第一前部旋翼关于机身对称布置；机身一侧的机翼上的第二前部旋翼与另一侧的机翼上的第二前部旋翼关于机身对称布置；机身一侧的尾翼上的平飞尾旋翼与另一侧的尾翼上的平飞尾旋翼关于机身对称布置。

太阳能电池片布置在机翼的转动部的上表面以及尾翼的上表面，转动部通过转动方式与固定部连接，其具体实现方式可以是通过转动马达连接；可通过改变机翼的倾转角、转动部的转动角以及尾翼的倾转角，来寻找最优太阳照射角。

太阳能电池片的动态调整不需要额外的控制机构，仅需通过调整机翼倾转角度就能实现。

可小幅度随机改变上述三个角度来比较太阳能电池片的最大供电效率，并以此寻找最优的太阳照射角；也可以采用现有的其他寻找最优太阳照射角的方式。

如图1所示，所述第一前部旋翼5包括固设于机翼上的旋翼本体、设置在旋翼本体内的电机以及与电机的工作部以可弯折方式连接的翼片。

本发明飞行器能够进行快速垂直爬升、高空定点悬停、大迎角低速平飞和高空高速巡航四个基本飞行状态。

如图2和3所示，无人机处于快速垂直爬升与高空定点悬停状态时，机翼和尾翼转动，使所有的旋翼向上；在快速垂直爬升状态下，无人机所有的旋翼全速运行，以实现快速爬升，此时，两侧机翼上的第一前部旋翼的转速应相同且转向相反，以平衡垂飞状态下各自产生的反扭矩。

如图4所示，爬升过程中根可据太阳照射角可改变机翼与尾翼的倾转角，来寻找最优太阳能照射角，最大化提高太阳能发电量。

如图1所示，在高空高速巡航状态下，无人机为典型的大展弦比正常式布局，第二前部旋翼6与平飞尾旋翼7为无人机提供前飞动力。

可改变转动部的转动角实现机翼的上反与下反，从而在不影响平飞稳定性的情况下，能够动态调整太阳能电池片的太阳照射角，提高飞机综合能源循环效率。

在高空高速巡航状态下，无人机机翼内侧的低速旋翼5应停止工作，同时保持在折叠状态，以减小飞行阻力。

当然，本实施例中旋翼的分布方式与数量并不限制本发明的范围，在不同的实施例中，飞行器也可设计组合四旋翼或将旋翼布置在机翼外侧，具体布局与旋翼数量视具体总体设计方案而定。

在本实施例中，所述的机翼2应设计左右副翼，垂尾4应设计方向舵，以实现无人机平飞状态下的姿态控制。

如图4所示，在机翼和尾翼具有一定倾转角度时，无人机能够低速平飞，实现对高空低速目标进行跟踪与锁定。

无论可倾转机翼与可倾转尾翼处于何种倾转角度，均不会影响机身姿态，机身在整个垂直起降、低速平飞与高速平飞的过程中，机身可始终保持同一姿态，为一些特殊载荷提供了稳定的安装平台。

本发明的核心在于倾转机翼布局与太阳能发电管理两方面的结合；倾转机翼在提高气动效率的同时为太阳能电池片寻找最佳照射角提供了作动机构，而太阳能电池片又为该飞行器的高空长时巡航提供了能量基础，可有效延长了飞行时间。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。