一种变体飞翼式倾转旋翼无人机制造技术

本发明专利技术公开的一种变体飞翼式倾转旋翼无人机，属于航空无人飞行器技术领域。本发明专利技术将旋翼飞行器与飞翼式固定翼飞行器优势相结合，具有旋翼飞行器起降环境要求低、自由悬停、停放面积小等优点的同时；在以固定翼姿态进行平飞过程中，由于其飞翼式布局，兼具气动效率高、飞行速度快、续航能力强等优势。此外，本发明专利技术使用蜗轮蜗杆机构作为变体机构，具有如下优点：(1)蜗轮蜗杆传动比高，保证无人机变体过程的快速、平稳、对称、可靠；(2)具有自锁性，保证无人机转变工作模式后实现变体机构锁定，形成稳定可靠适于飞行的气动外形；(3)蜗轮蜗杆设置于机身内部，结构紧凑，且无需改变无人机外形，提升飞行器气动效率、续航能力。续航能力。续航能力。

【技术实现步骤摘要】
一种变体飞翼式倾转旋翼无人机


[0001]本发属于航空无人飞行器
，涉及一种飞翼式可折叠倾转旋翼无人机。
技术背景
[0002]无人机是利用无线电遥控设备和程序控制装置等来操纵的不载人飞机，近年来，无人机已经得到广泛应用，其中固定翼无人机有场地要求，而垂直起降机没有较高的场地要求，但续航能力较低。
[0003]公开号为CN208731216U的中国技术专利文件中，公开了一种飞翼式倾转旋翼无人机，该无人机能够垂直起飞和降落，从而使得该无人机的起降过程不依托跑道，进而降低了对跑道的要求，且该无人机能够固定翼飞行姿态飞行，节约了动力，从而延长了续航时间，进而提高了续航能力；公开号为CN110271678A的中国专利技术专利文件中，公开了一种飞翼式倾转旋翼无人机，相较于前者改善了续航能力，提高了飞行效率。但上述两者都属于固定结构的无人机，不能折叠，不能适应多种任务需要，不便于携带和运输。对于无人机而言，不光要能够减弱场地限制、提高续航能力，还应当增强适应不同类型任务的能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要目的是提供一种变体飞翼式倾转旋翼无人机，将旋翼飞行器与飞翼式固定翼飞行器优势相结合，具有旋翼飞行器起降环境要求低、自由悬停、停放面积小等优点的同时；在以固定翼姿态进行平飞过程中，由于其飞翼式布局，兼具气动效率高、飞行速度快、续航能力强等优势。此外，本专利技术使用蜗轮蜗杆机构作为变体机构，即使用蜗轮蜗杆机构实现无人机在旋翼与固定翼模式之间的高效转换，且具有如下优点：(1)蜗轮蜗杆传动比高，保证无人机变体过程的快速、平稳、对称、可靠；(2)利用蜗轮蜗杆机构具有自锁性，保证无人机转变工作模式后实现变体机构锁定，形成稳定可靠适于飞行的气动外形；(3)蜗轮蜗杆设置于机身内部，结构紧凑，且无需改变无人机外形，进而减少无人机的气动阻力，进一步提升飞行器气动效率、续航能力。
[0005]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0006]本专利技术公开的一种飞翼式倾转旋翼无人机，包括机身、连接于所述机身两侧的两个机翼。
[0007]所述机翼与机身两端连接，机身中设有能够倾转的螺旋桨以及倾转机构。机身内部设有变体机构，机身两端与机翼连接处设有导轨与连接机构，机身腹部设有起落架；机翼中设有螺旋桨，机翼与机身连接一端设有对应的连接机构。
[0008]所述机身包括变体机构、倾转机构、连接机构、起落架、动力装置。
[0009]所述变体机构，包括滚珠轴承、导轨、一个蜗杆、两个对称布置的蜗轮。蜗杆能够通过转动带动两蜗轮对称转动。所述滚珠轴承用于辅助变体机构中的蜗轮转动，减小蜗轮与机身的摩擦。所述导轨用于辅助对称布置的机翼沿预设固定轨迹转动。通过蜗杆蜗轮啮合带动对称布置的蜗轮转动，蜗轮通过滚珠轴承、连接装置、导轨带动机翼展开或收拢，机翼
展开状态对应平飞模式，机翼收拢状态对应四轴模式，即使用蜗轮蜗杆机构实现无人机在旋翼与固定翼模式之间的高效转换。
[0010]具体地，无人机的折叠通过蜗轮蜗杆机构控制。由电机驱动蜗杆旋转，带动蜗轮旋转，蜗轮与左右机翼固连，带动机翼沿导轨进行移动，实现变形功能。所述折叠机构中存在蜗轮与圆盘之间的摩擦的不利影响，故在两者之间设置有滚珠轴承，电机驱动蜗杆转动时，蜗杆带动蜗轮，蜗轮与机翼之间由于有滚珠轴承的存在能够大幅减小摩擦带来的影响。
[0011]作为优选，为了使变形过程更加顺利，减小摩擦，保证变形过程稳定可靠，采用左右各两组滚珠轴承。为了结构紧凑，便于携带，螺旋桨置于蜗轮内部。
[0012]所述倾转机构用于操控机身螺旋桨的倾转。机身中设有用于倾转的螺旋桨以及对应的倾转机构。螺旋桨固定于电机座上，电机座与倾转轴相连接，倾转轴两端连接舵机，舵机转动可带动倾转轴转动，从而控制螺旋桨倾转。所述螺旋桨能够倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行。
[0013]作为优选，为了便于实现飞行器姿态控制与变体过程控制，机身中设有两个螺旋桨，与机翼中的两个螺旋桨相配合。为了提高可靠性，降低倾转和变体过程控制难度，减少飞行器的活动结构和活动部件，仅设置四个螺旋桨，且仅有两个螺旋桨能够倾转。
[0014]所述连接机构，左右各若干组，每组包括机翼连接件以及对应的机身连接件，分别安装在机翼主梁和蜗轮上，并用插销进行固定。
[0015]作为优选，为了保证结构强度，保证变形过程中载荷传递合理可靠，增长飞行器使用寿命，同时减少结构冗余，便于维护，本实施例中左右各采用两组连接件，连接件材质选择碳纤维复合材料。
[0016]所述起落架，安装在机身腹部，且能够拆卸以适应不同起飞环境，应对多种任务需求。
[0017]所述机翼和机身分别装有动力装置，所述动力装置在机翼和机身上的布局根据气动需求和结构强度而定。动力装置包括螺旋桨、电机、电子调速器和电源，电源为电子调速器供电，电子调速器控制电机功率，螺旋桨随电机转动产生动力，从而实现对于动力的控制。
[0018]作为优选，根据现有技术条件，为了飞行器整体结构的复杂程度，提高飞行器有效载荷，机翼和机身共布局有四个螺旋桨机构。为了简化控制，置于机翼的螺旋桨不可倾转。为了便于实现变体过程中的控制以及旋翼和固定翼模式下飞行姿态控制，机身中的两个螺旋桨较大，提供飞行器飞行中的主要动力，机翼中的螺旋桨负责配平及辅助。
[0019]作为优选，所述机身上能够安装侦察摄像机、雷达探测装置侦察装备，用以敌情侦测、资源勘探、安全布控任务，也能够利用其垂直起降和高效平飞的优势在城市中执行物资运输、快递投送等任务，或是携带武器弹药直接对目标进行打击。由于该无人机的体型较小，能够实现单兵携带，增加使用灵活度，协助小规模突进和侦察。
[0020]本专利技术公开的一种飞翼式倾转旋翼无人机的工作方法为：
[0021]将旋翼飞行器与飞翼式固定翼飞行器优势相结合，具有旋翼飞行器起降环境要求低、自由悬停、停放面积小等优点；同时，在以固定翼姿态进行平飞过程中，由于其飞翼式布局，兼具气动效率高、飞行速度快、续航能力强等优势。此外，本专利技术使用蜗轮蜗杆机构作为变体机构，即使用蜗轮蜗杆机构实现无人机在旋翼与固定翼模式之间的高效转换，且具有
如下优点：(1)蜗轮蜗杆传动比高，保证无人机变体过程的快速、平稳、对称、可靠；(2)利用蜗轮蜗杆机构具有自锁性，保证无人机转变工作模式后实现变体机构锁定，形成稳定可靠适于飞行的气动外形；(3)蜗轮蜗杆设置于机身内部，结构紧凑，且无需改变无人机外形，进而减少无人机的气动阻力，进一步提升飞行器气动效率、续航能力。
[0022]本专利技术提供的飞翼式倾转旋翼无人机，通过将螺旋桨设置在机身的左右两侧，且螺旋桨可倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行。当该无人机欲起飞或降落时，控制装置能够控制螺旋桨桨盘面与水平面平行，螺旋桨提供竖直方向上的推力，使得该飞行器能够垂直起飞和降落，从而使得该飞行器的起降过程不依托跑道，降低对跑道的要求；当该飞行器欲以固定翼姿态飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：包括机身、连接于所述机身两侧的两个机翼；所述机翼与机身两端连接，机身中设有能够倾转的螺旋桨以及倾转机构；机身内部设有变体机构，机身两端与机翼连接处设有导轨与连接机构，机身腹部设有起落架；机翼中设有螺旋桨，机翼与机身连接一端设有对应的连接机构；所述机身包括变体机构、倾转机构、连接机构、起落架、动力装置；所述变体机构，包括滚珠轴承、导轨、一个蜗杆、两个对称布置的蜗轮；蜗杆能够通过转动带动两蜗轮对称转动；所述滚珠轴承用于辅助变体机构中的蜗轮转动，减小蜗轮与机身的摩擦；所述导轨用于辅助对称布置的机翼沿预设固定轨迹转动；通过蜗杆蜗轮啮合带动对称布置的蜗轮转动，蜗轮通过滚珠轴承、连接装置、导轨带动机翼展开或收拢，机翼展开状态对应平飞模式，机翼收拢状态对应四轴模式，即使用蜗轮蜗杆机构实现无人机在旋翼与固定翼模式之间的高效转换；所述倾转机构用于操控机身螺旋桨的倾转；机身中设有用于倾转的螺旋桨以及对应的倾转机构；螺旋桨固定于电机座上，电机座与倾转轴相连接，倾转轴两端连接舵机，舵机转动可带动倾转轴转动，从而控制螺旋桨倾转；所述螺旋桨能够倾转至其桨盘面与水平面垂直，以及复位至其桨盘面与水平面平行；所述连接机构，左右各若干组，每组包括机翼连接件以及对应的机身连接件，分别安装在机翼主梁和蜗轮上，并用插销进行固定；所述起落架，安装在机身腹部，且能够拆卸以适应不同起飞环境，应对多种任务需求；所述机翼和机身分别装有动力装置，所述动力装置在机翼和机身上的布局根据气动需求和结构强度而定；动力装置包括螺旋桨、电机、电子调速器和电源，电源为电子调速器供电，电子调速器控制电机功率，螺旋桨随电机转动产生动力，从而实现对于动力的控制。2.如权利要求1所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：无人机的折叠通过蜗轮蜗杆机构控制；由电机驱动蜗杆旋转，带动蜗轮旋转，蜗轮与左右机翼固连，带动机翼沿导轨进行移动，实现变形功能；所述折叠机构中存在蜗轮与圆盘之间的摩擦的不利影响，故在两者之间设置有滚珠轴承，电机驱动蜗杆转动时，蜗杆带动蜗轮，蜗轮与机翼之间由于有滚珠轴承的存在能够大幅减小摩擦带来的影响。3.如权利要求2所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：为了使变形过程更加顺利，减小摩擦，保证变形过程稳定可靠，采用左右各两组滚珠轴承；为了结构紧凑，便于携带，螺旋桨置于蜗轮内部。4.如权利要求2所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：为了便于实现飞行器姿态控制与变体过程控制，机身中设有两个螺旋桨，与机翼中的两个螺旋桨相配合；为了提高可靠性，降低倾转和变体过程控制难度，减少飞行器的活动结构和活动部件，仅设置四个螺旋桨，且仅有两个螺旋桨能够倾转。5.如权利要求2所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：为了保证结构强度，保证变形过程中载荷传递合理可靠，增长飞行器使用寿命，同时减少结构冗余，便于维护，本实施例中左右各采用两组连接件，连接件材质选择碳纤维复合材料。6.如权利要求2所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：根据现有技术条件，为了飞行器整体结构的复杂程度，提高飞行器有效载荷，机翼和机身共布局有四个螺旋桨
机构；为了简化控制，置于机翼的螺旋桨不可倾转；为了便于实现变体过程中的控制以及旋翼和固定翼模式下飞行姿态控制，机身中的两个螺旋桨较大，提供飞行器飞行中的主要动力，机翼中的螺旋桨负责配平及辅助。7.如权利要求2所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：所述机身上能够安装侦察摄像机、雷达探测装置侦察装备，用以敌情侦测、资源勘探、安全布控任务，也能够利用其垂直起降和高效平飞的优势在城市中执行物资运输、快递投送等任务，或是携带武器弹药直接对目标进行打击；由于该无人机的体型较小，能够实现单兵携带，增加使用灵活度，协助小规模突进和侦察。8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种飞翼式倾转旋翼无人机，其特征在于：工作方法为，将旋翼飞行器与飞翼式固定翼飞行器优势相结合，具有旋翼飞行器起降环境要求低、自由悬停、停放面积小等优点；同时，在以固定翼姿态进行平飞过程中，由于其飞翼式布局，兼具气动效率...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子超，程修妍，阎宏磊，聂明卿，崔爱雅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：