一种复合多旋翼无人飞行器及机翼连接装置的制作方法

本发明涉及无人飞行器技术领域，特别涉及一种复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置。还涉及一种复合多旋翼无人飞行器。

背景技术：

近年来，无人飞行器在军事、民用领域发挥着显著作用，但是常规无人飞行器在应对多种不同任务需求时，常表现出一定的局限性。

多旋翼与固定翼复合无人飞行器，通过综合固定翼飞行器和多旋翼飞行器获得独特的垂直起降性能优势，较大限度地保持固定翼飞机平台的飞行性能，使得多旋翼与固定翼复合飞行器相对于其他无人机系统，具有速度包线大、无需跑道、无需发射回收系统、巡航发动机耗油率小等优点。通常复合多旋翼无人飞行器在固定翼无人飞行器平台上增加多旋翼垂直起降系统，安装在机翼或尾撑的多旋翼系统在起降阶段提供升力；然而通过安装结构向机翼传递载荷时，机翼受载和传力路线发生较大变化，容易导致机翼在连接处破坏。

因此，如何能够提供一种结构受载和传力路线合理、连接安全可靠、结构简单、装拆方便、可根据任务需要选择安装或拆卸以实现固定翼飞行器或复合多旋翼飞行器模式飞行的复合多旋翼无人飞行器是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置，结构简单，装拆方便，可根据任务需要选择安装或拆卸旋翼动力系统以实现固定翼飞行器或复合多旋翼飞行器模式飞行。本发明的另一目的是提供一种复合多旋翼无人飞行器。

为实现上述目的，本发明提供一种复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置，包括一对用以对称设于两个机翼的旋翼动力系统，所述旋翼动力系统设有多个旋翼，所述旋翼动力系统的两侧用以分别与机翼的外机翼段以及内机翼段可拆卸式固定连接。

优选地，所述旋翼动力系统用以与外机翼段以及内机翼段通过多组叉耳和紧固件相连。

优选地，所述旋翼动力系统的一侧设有用以与外机翼段的第一翼梁接头和第一翼墙接头对应相连的两组所述叉耳，所述旋翼动力系统的另一侧设有用以与内机翼段的第二翼梁接头和第二翼墙接头对应相连的两组所述叉耳。

优选地，所述叉耳内设有偏心衬套，所述叉耳与所述紧固件之间、所述叉耳与所述偏心衬套之间均设有耐磨件。

优选地，所述旋翼动力系统包括贯穿悬臂翼梁转接板和悬臂翼墙转接板的悬臂撑杆。

优选地，所述悬臂翼梁转接板用以于第二翼梁接头处设有托板螺母。

优选地，所述悬臂翼墙转接板用以于第二翼墙接头处设有自锁螺母。

优选地，所述旋翼的数量为两组，所述旋翼包括设于所述旋翼动力系统两端的电机安装座以及于所述电机安装座处安装固定的电机和旋翼桨。

优选地，所述旋翼动力系统最外层设有整流罩。

本发明还提供一种复合多旋翼无人飞行器，包括机身、设于所述机身两侧的机翼以及如上述所述的复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置，所述机翼包括外机翼段和内机翼段，所述复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的旋翼动力系统可拆卸式固定于所述外机翼段和所述内机翼段之间。

相对于上述背景技术，本发明所提供的复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置包括一对旋翼动力系统，旋翼动力系统对称设于两个机翼上，旋翼动力系统设有多个旋翼，旋翼动力系统的两侧分别与机翼可拆卸式固定连接，其中，一侧与机翼的外机翼段相连，另一侧与机翼的内机翼段相连，该复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置，通过于机翼处安装旋翼动力系统以实现复合多旋翼飞行器模式飞行，通过于机翼处拆卸旋翼动力系统以实现固定翼飞行器模式飞行，安装时旋翼动力系统的两侧分别与外机翼段和内机翼段可拆卸式固定连接，形成稳定可靠的可传力的连接结构，既能综合多旋翼飞行器的垂直起降性能，又能保持固定翼飞行器的飞行性能，可根据不同任务场地选择安装或拆卸，使用范围广，装拆方便，结构简单，结构受载和传力路线合理，连接安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的复合多旋翼无人飞行器的旋翼状态的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的复合多旋翼无人飞行器的固定翼状态的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的安装示意图；

图4为图3中复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的外机翼段的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的内机翼段的结构示意图。

其中：

1-外机翼段、2-旋翼动力系统、3-内机翼段、4-叉耳、5-第一螺栓、6-第一铜套、7-托板螺母、8-第二螺栓、9-偏心衬套、10-第二铜套、11-自锁螺母、12-悬臂翼梁转接板、13-悬臂翼墙转接板、14-整流罩、15-电机安装座、16-悬臂撑杆、17-电机、18-旋翼桨、19-蒙皮、20-翼肋、21-第一翼梁、22-第一翼墙、23-第一翼梁接头、24-第一翼墙接头、25-第二翼梁、26-第二翼墙、27-加强板、28-尾撑杆、29-尾撑杆接头、30-第二翼墙接头、31-第二翼梁接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，其中，图1为本发明实施例提供的复合多旋翼无人飞行器的旋翼状态的结构示意图，图2为本发明实施例提供的复合多旋翼无人飞行器的固定翼状态的结构示意图，图3为本发明实施例提供的复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的安装示意图，图4为图3中复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的结构示意图，图5为本发明实施例提供的外机翼段的结构示意图，图6为本发明实施例提供的内机翼段的结构示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置可拆卸式设于机翼，包括一对旋翼动力系统2，一对旋翼动力系统2对称设于两个机翼上。其中，旋翼动力系统2设有多个旋翼，机翼分为外机翼段1和内机翼段3两部分，旋翼动力系统2的两侧分别与外机翼段1和内机翼段3可拆卸式固定连接，从而实现旋翼动力系统2的独立拆卸的效果。

在本实施例中，旋翼动力系统2可独立拆卸，该复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置可拆卸式设于机翼；当飞行器的机翼安装该复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置时，飞行器兼具多旋翼和固定翼的飞行特性，从而实现复合多旋翼飞行器模式飞行，当飞行器的机翼拆卸该复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置时，飞行器调整为仅具有固定翼的飞行特性，从而实现固定翼飞行器模式飞行。

示例性的，针对安装结构向机翼传递载荷、机翼受载和传力路线发生较大变化容易导致机翼在连接处破坏的问题，本实施例中采用叉耳4进行连接和传力，其中，旋翼动力系统2的两侧均设有多组叉耳4，外机翼段1和内机翼段3也设有对应的叉耳4，旋翼动力系统2通过叉耳4和紧固件的方式与外机翼段1以及内机翼段3相连。

更进一步的，旋翼动力系统2的一侧设有两组叉耳4，两组叉耳4分别与外机翼段1的第一翼梁接头23和第一翼墙接头24对应相连；旋翼动力系统2的另一侧设有两组叉耳4，两组叉耳4分别与内机翼段3的第二翼梁接头31和第二翼墙接头30对应相连。

具体而言，旋翼动力系统2两侧的两个第一组叉耳4为第一对，两个第二组叉耳4为第二对，第一对叉耳4与第一翼梁接头23和第二翼梁接头31的叉耳4通过第一螺栓5相连，从而实现与外机翼段1和内机翼段3沿外机翼段1的第一翼梁21和内机翼段3的第二翼梁25的固定；第二对叉耳4与第一翼墙接头24和第二翼墙接头30通过第二螺栓8相连，从而实现与外机翼段1和内机翼段3沿外机翼段1的第一翼墙22和内机翼段3的第二翼墙26的固定。

在本实施例中，旋翼动力系统2包括贯穿悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13的悬臂撑杆16。

除此以外，旋翼动力系统2最外层设有整流罩14；为便于装拆，在悬臂翼梁转接板12和内机翼段3的第二翼梁接头31处设置有托板螺母7，在悬臂翼墙转接板13和内机翼段3的第二翼墙接头30处设置自锁螺母11；考虑到装配可调和运动协调，叉耳4内设有偏心衬套9，也即偏心衬套9设于外机翼段1的第一翼墙接头24和悬臂翼梁转接板12的叉耳4内；考虑到摩擦磨损，叉耳4与紧固件之间、叉耳4与偏心衬套9之间均设有耐磨件，也即第一螺栓5和第二螺栓8与叉耳4之间设置有第一铜套6，偏心衬套9与叉耳4之间设有第二铜套10。

示例性的，悬臂撑杆16贯穿悬臂翼梁转接板12、悬臂翼墙转接板13和电机安装座15，旋翼的数量为两组，旋翼包括位于旋翼动力系统2两端并于悬臂撑杆16固定的电机安装座15，电机17通过螺栓安装于电机安装座15，旋翼桨18与电机17同轴或错轴相连。

需要再次强调的是，本实施例中的旋翼动力系统2可独立拆卸，也即该复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置可拆卸，在使用时，根据任务需要，可选择安装旋翼动力系统2构成复合多旋翼无人飞行器，或不安装旋翼动力系统2构成固定翼无人飞行器。

现给出安装旋翼动力系统2后整机的传力过程，分别包括垂直起降状态、过渡飞行状态和固定翼飞行状态。

在垂直起降状态时，外机翼段1和内机翼段3均不提供升力。旋翼动力系统2产生的升力通过悬臂撑杆16，以弯矩的形式传到悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13处；悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传到内机翼段3的第二翼梁接头31和第二翼墙接头30处；再分别以拉力或压力和剪力的形式传到内机翼段3的蒙皮19和第二翼梁25、第二翼墙26腹板处，从而将旋翼产生的力传递到整个机体结构。

在过渡飞行状态时，外机翼段1、内机翼段3和旋翼动力系统2同时提供升力。外机翼段1受气动力作用产生的弯矩和扭矩通过外机翼段1的第一翼梁接头23和第一翼墙接头24，通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传递到悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13处；旋翼动力系统2产生的升力通过悬臂撑杆16，以弯矩的形式传到悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13处；再通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传到内机翼段3的第二翼梁接头31和第二翼墙接头30处，同时，内机翼段3受气动力作用产生弯矩和扭矩，最终均以内机翼段3的蒙皮19受拉力或压力和第二翼梁25、第二翼墙26腹板剪力的形式传到整个机体结构。

在固定翼飞行状态时，外机翼段1和内机翼段3提供升力。外机翼段1受气动力作用产生的弯矩和扭矩通过外机翼段1的第一翼梁接头23和第一翼墙接头24，通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传递到悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13处；再通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传到内机翼段3的第二翼梁接头31和第二翼墙接头30处，同时，内机翼段3受气动力作用产生弯矩和扭矩，最终均以内机翼段3的蒙皮19受拉力或压力和第二翼梁25、第二翼墙26腹板剪力的形式传到整个机体结构。

本发明还提供一种包括上述复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的复合多旋翼无人飞行器，包括机身、设于机身两侧的机翼以及复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置，机翼包括外机翼段1和内机翼段3，复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的旋翼动力系统2可拆卸式固定于外机翼段1和内机翼段3之间。

示例性的，外机翼段1为具有翼型剖面的大展弦比机翼，内机翼段3为具有翼型剖面的直机翼。

在本实施例中，通过将部件模块化，外机翼段1、旋翼动力系统2和内机翼段3均能够独立拆卸，拆装和运输方便。该飞行器可根据不同任务场地，选择安装或拆卸复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置，实现固定翼或复合多旋翼模式起降，使用范围广，并且结构受载和传力路线合合理，连接安全可靠，主承力结构件少，飞行前检查项目少，可维护性好。

其中，外机翼段1由翼肋20、第一翼梁21、第一翼墙22、第一翼梁接头23和第一翼墙接头24组成，内机翼段3由第二翼梁25、第二翼墙26、加强板27、尾撑杆28、尾撑杆接头29、第二翼墙接头30和第二翼梁接头31组成，外机翼段1和内机翼段3的蒙皮19为复合材料蜂窝夹芯结构。

当不安装上述复合多旋翼无人飞行器机翼连接装置的旋翼动力系统2时，构成固定翼无人飞行器。飞行器仅能以固定翼状态飞行，飞行所需的升力由外机翼段1和内机翼段3提供。外机翼段1受气动力作用产生的弯矩和扭矩通过外机翼段1的第一翼梁接头23和第一翼墙接头24，通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传递到悬臂翼梁转接板12和悬臂翼墙转接板13处；再通过第一螺栓5和第二螺栓8受剪，以拉力或压力的形式传到内机翼段3的第二翼梁接头31和第二翼墙接头30处，同时，内机翼段3受气动力作用产生弯矩和扭矩，最终均以内机翼段3的蒙皮19受拉力或压力和第二翼梁25、第二翼墙26腹板剪力的形式传到整个机体结构。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的复合多旋翼无人飞行器及机翼连接装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。