一种变体机翼垂直起降无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种变体机翼垂直起降无人机，包括无人机本体及安装在无人机本体上的多个动力组件，所述无人机本体包括机翼，所述动力组件用于产生沿着无人机本体纵向方向的推力或拉力，所述动力组件沿着无人机本体的横向方向排布；在无人机本体的横向方向上，无人机本体由多个分部依次串联而成，任意相邻的两分部均可相对翻转，且所述翻转的翻转轴的朝向为：一端朝向无人机本体的前端、另一端朝向无人机本体的后端；所述动力组件至少有三个，且动力组件分布在不同的分部上。本无人机不仅可克服无人机起降的机动性问题，同时可优化无人机起、降过程中的稳定性和操纵性能。

A Variant Wing Vertical Takeoff and Landing UAV

【技术实现步骤摘要】
一种变体机翼垂直起降无人机
本专利技术涉及无人机
，特别是涉及一种变体机翼垂直起降无人机。
技术介绍
无人机的应用领域极其广泛，尤其在监控、侦查及测绘领域。目前无人机大致可以分为固定翼无人机，无人直升机，多旋翼无人机以及垂直起降无人机(VTOL)。固定翼无人机及垂直起降无人机(VTOL)是通过机翼产生气动升力，在航程，速度，升限上优于旋翼类无人机，但固定翼无人机对于起飞和着陆场地要求较高，限制较多，垂直起降无人机(VTOL)虽然可满足固定翼垂直起降的功能，但固定翼状态下悬停动力组件会造成较大的死重及气动阻力，降低了固定翼状态的效率。对现有无人机的结构设计作进一步优化，以提升无人机的效率和提升其飞行过程中稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述提出的对现有无人机的结构设计作进一步优化，以在满足高效气动的条件下，解决无人机起、降难的问题，本专利技术提供了一种变体机翼垂直起降无人机。本无人机不仅可克服无人机起降机动性问题，同时巡航状态下可保证较高的气动特性，同时提升了无人机起、降过程中的稳定性和操纵性能。针对上述问题，本专利技术提供的一种变体机翼垂直起降无人机通过以下技术要点来解决问题：一种变体机翼垂直起降无人机，包括无人机本体及安装在无人机本体上的多个动力组件，所述无人机本体包括机翼，所述动力组件用于产生沿着无人机本体纵向方向的推力或拉力，所述动力组件沿着无人机本体的横向方向排布；在无人机本体的横向方向上，无人机本体由多个分部依次串联而成，任意相邻的两分部均可相对翻转，且所述翻转的翻转轴的朝向为：一端朝向无人机本体的前端、另一端朝向无人机本体的后端；所述动力组件至少有三个，且动力组件分布在不同的分部上。针对现有传统的固定翼无人机：虽然固定翼无人机相对旋翼无人机具有飞行效率高，航程远，速度快等优势，但需要复杂苛刻的起飞降落条件，操作人员具备丰富的起降经验等，极易在起降过程中发生坠机事故造成极大的经济损失。其现有的依靠机腹安装降落伞伞将的技术方案，极易在下滑降落时受到侧风影响导致飞机落点偏移且不可控，包括天钩回收，撞网等方式都伴随着极大的风险和对操作人员极高的要求；针对现有的飞翼布局无人机：无人机采用飞翼布局可以拥有更好地气动效率，但缺少尾翼导致操纵性能方面比较差，影响其发展的最大障碍是航向稳定性和操纵性；针对现有的复合翼垂直起降固定翼无人机：虽然复合翼垂直起降固定翼无人机结合了多旋翼及固定翼的特点解决了固定翼垂直起降的问题，但所增加的旋翼臂等部件在固定翼模式下成为了死重，降低了无人机的载荷能力，且旋翼部件在固定翼巡航状态下会造成很大的气动阻力，进一步降低飞行性能；针对现有的尾座式无人机：尾座式无人机解决了固定翼垂直起降的问题，但也有其固有的缺点：1、串列式的旋翼布局在垂直起降阶段稳定性及抗风性较差，2、尾座式构型无人机为了保证起降的安全性和抗风性决定了其不能拥有过大的展弦比，使得在固定翼巡航阶段效率较低，3、用于起降的尾座支撑位置相对全机重心分布不够合理，多为延机翼展向分布，在降落着地过程中极易向机翼的俯仰方向倾覆。本方案中，所述动力组件即为无人机上的动力单元，可采用如由无刷电机和连接在无刷电机上的螺旋桨组成。所述横向方向即为无人机左、右侧的连线方向，即宽度方向；所述纵向方向即为无人机前、后侧的连线方向，即长度方向。本方案中，设置为无人机本体包括机翼，即旨在说明本无人机可利用机翼产生的升力，以固定翼姿态飞行。本方案中，限定为在无人机本体的横向方向上，无人机本体由多个分部依次串联而成，任意相邻的两分部均可相对翻转，且所述翻转的翻转轴的朝向为：一端朝向无人机本体的前端、另一端朝向无人机本体的后端，即旨在说明在无人机本体的宽度方向，由无人机的一侧至另一侧，无人机本体包括多个分部，且相邻分部可相对翻转，所述翻转轴的一端朝向无人机的前端，另一端朝向无人机的后端。但作为本领域技术人员，以上对翻转轴朝向的限定，应当理解为不局限于正对前方和后方的情况，如翻转轴的轴线方向相对于无人机纵向方向倾斜，即在非垂直的情况下，也应当理解为包含在本方案内。而针对以上分部，根据现有无人机形式，应当理解为所述分部包括仅包括机翼的情况，如现有飞翼形式的无人机；亦包括机身和机身两侧设置机翼的情况，如现有传统的固定翼无人机。本方案中，设置为任意相邻的两分部均可相对翻转、所述动力组件至少有三个，且动力组件分布在不同的分部上，这样，可通过以上相对翻转，改变无人机的翼展情况，同时翼展情况改变过程中，动力组件的相对布置发生相对变化。这样，本方案在具体运用时，针对无人机以飞翼布局的固定翼飞行姿态情况，由于组成机翼的分部之间可翻转，即机翼可变形，在无人机起降过程中，可通过所述翻转，使得无人机以多旋翼的方式起飞和降落，这样，可解决尾座起降式固定翼飞翼布局无人机起飞、降落过程中航向稳定性差和操纵难度大的问题：通过起降模式改变和起降时侧面来风迎风面积减小的方式达到相应目的；同时可实现垂直起降。针对无人机以传统固定翼无人机平飞的方式，由于机翼可变形，故通过所述变形，能实现固定翼模式到旋翼模式间的相互转换，以多旋翼模式起飞和降落可以解决固定翼无人机起降方式风险高，对于场地依赖大的问题，同时兼顾固定翼较高的巡航效率。针对复合翼垂直起降固定翼无人机，本方案公开的方案中，通过所述翻转、限定动力组件的出力方向等，在实现固定翼和旋翼模式间可以自由切换的基础上，由于固定翼模式下没有作为旋翼的动力组件引入的死重、阻力等，气动效率相对复合翼垂直起降固定翼无人机更佳，使得本无人机可以加载更多载荷等。针对尾座式无人机，如上所述，本方案中无人机横向方向串列式的结构设计，通过以上翻转，在垂直起降阶段为多旋翼模式，相对于固定的串列式的旋翼布局，各方向的控制力矩分布更合理，稳定性高，抗风性更好；机翼为延展向可折叠或展开的大展弦比机翼，因此在固定翼模式下会有更高的气动效率可以实现高空长航时任务，同时在降落过程中机翼折叠构成多旋翼模式，机翼折叠以后迎风面积大大减小，在保证固定翼高效气动的同时也增加了无人机降落时的抗风性能，多旋翼模式下无人机用于起降的尾座支撑位置位于无人机尾部，通过降落时机翼折叠，多旋翼方式使得所述尾部与地面形成面接触，相对于现有技术中的线接触，极大地提高了降落时的结构稳定性。同时，本方案提供的无人机在进行固定翼飞行时，由于机翼沿展向可折叠变形，能够改变翼展和翼面积，从而适应不同条件下的飞行需求。比如飞机在巡航时通常需要机翼具有高展弦比和大机翼面积，想要高速飞行，需要低展弦比和小的机翼面积。另外，通过机翼的折叠在一定程度上能起到传统固定翼垂直起尾翼的作用，针对采用如飞翼布局时，可增加飞翼布局无人机的横向稳定性。同时作为本领域技术人员，在实际运用时，以上相对翻转只要能够发生即可改变翼展形状和动力组件之间的布局，针对多旋翼飞行、固定翼飞行均是有必然影响的，故以上相对翻转对无人机起降过程的可控性、稳定性、气动阻力、死重、降落时对其支撑的可靠性等是有必然影响的。综上，本无人机不仅可克服无人机起降的机动性问题，同时可优化无人机起、降过程中的稳定性和操纵性能。更进一步的技术方案为：作为所述分部的具体实现形式，所述分部包括沿着无人机本体横向方向依次排布的第一机翼、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变体机翼垂直起降无人机，包括无人机本体及安装在无人机本体上的多个动力组件，所述无人机本体包括机翼，所述动力组件用于产生沿着无人机本体纵向方向的推力或拉力，其特征在于，所述动力组件沿着无人机本体的横向方向排布；在无人机本体的横向方向上，无人机本体由多个分部依次串联而成，任意相邻的两分部均可相对翻转，且所述翻转的翻转轴的朝向为：一端朝向无人机本体的前端、另一端朝向无人机本体的后端；所述动力组件至少有三个，且动力组件分布在不同的分部上。

【技术特征摘要】
1.一种变体机翼垂直起降无人机，包括无人机本体及安装在无人机本体上的多个动力组件，所述无人机本体包括机翼，所述动力组件用于产生沿着无人机本体纵向方向的推力或拉力，其特征在于，所述动力组件沿着无人机本体的横向方向排布；在无人机本体的横向方向上，无人机本体由多个分部依次串联而成，任意相邻的两分部均可相对翻转，且所述翻转的翻转轴的朝向为：一端朝向无人机本体的前端、另一端朝向无人机本体的后端；所述动力组件至少有三个，且动力组件分布在不同的分部上。2.根据权利要求1所述的一种变体机翼垂直起降无人机，其特征在于，所述分部包括沿着无人机本体横向方向依次排布的第一机翼(2)、第二机翼(1)及第三机翼(3)，所述第一机翼(2)、第二机翼(1)及第三机翼(3)上均固定有动力组件；所述翻转轴的轴线方向沿着无人机本体的纵向方向，且所述相对翻转可翻转至第一机翼(2)、第二机翼(1)、第三机翼(3)三者位于同一平面上。3.根据权利要求2所述的一种变体机翼垂直起降无人机，其特征在于，所述无人机本体仅由第一机翼(2)、第二机翼(1)及第三机翼(3)组成。4.根据权利要求2所述的一种变体机翼垂直起降无人机，其特征在于，所述动力组件包括第一动力组件(4)、第二动力组件(5)、第三动力组件(6)及第四动力组件(7)，所述第一动力组件(4)安装在第一机翼(2)的自由端，所述第四动力组件(7)安装在第三机翼(3)的自由端，所述第二动力组件(5)安装在第二机翼(1)与第一机翼(2)的连接位置，所述第三动力组件(6)安装在第三机翼(3)与第二机翼(1)的连接位置。5.根据权利要求1所述的一种变体机翼垂直起降无人机，其特征在于，还包括用于实现所述相对翻转的机翼折叠机构，所述机翼折叠机构包括舵机(8)、连杆(10)及第一连接耳片(11)；通过机翼折叠机构相连的两分部中，各分部上均设置有第一连接耳片(11)，两分部上的第一连接耳片(11)铰接连接；舵机(8)安装在其中一个分部上，连杆(10)的一端与舵机(8)的舵机臂(9)铰接连接，连杆(10)的另一端与另一个分部上的第一连接耳片(11)铰接连接，且用于完成同一机翼折叠机构在无人机本体上安装的铰接连接用转轴(12)的轴线相互平行。6.根据权利要求1所述的一种变体机翼垂直起降无人机，其特征在于，还包括用于实现所述相对翻转的机翼折叠机构，所述机翼折叠机构包括驱动电机(13)、传动轴(15)及蜗轮蜗杆机构，所述传动轴(15)与驱动电机(13)的输出端相连，在驱动电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利光，田裕夫，
申请(专利权)人：成都纵横大鹏无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51