【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消防无人机，具体为一种可快速部署垂直起降消防无人机。
技术介绍
1、森林、矿山、石油化工厂等火灾具有突发性强、破坏性大、处置救援较为困难等特点，采用人力消防灭火时，存在灭火速度慢、人员风险极大等问题。
2、目前采用消防无人机进行灭火，已经提出有众多技术方案，主要包括四旋翼形式和固定翼形式。其中四旋翼形式消防无人机主要用于城市消防，如高层火灾等，具有不受空间限制，可在狭小空间内飞行等特点，但其续航能力弱，抗风干扰能力弱，难以应用在森林、矿山火灾消防救援中。
3、固定翼消防无人机具有航程远，抗风干扰能力强的特点，可应用在森林、矿山火灾消防救援中，如公告号为(cn211996145u)的技术专利提出了一种具有精确灭火功能的察打一体森林消防固定翼无人机，采用双尾撑布局，翼下吊装灭火弹；又如公告号为(cn214690187u)的技术专利提出了一种消防无人机，采用多旋翼和固定翼相结合，通过旋翼倾转，完成多旋翼模式向固定翼模式转换，并采用发射机载灭火弹方式参与消防救援。
4、但上述两种固定翼消防无人机存在以下问题：
5、公告号为(cn211996145u)的技术专利提出的具有精确灭火功能的察打一体森林消防固定翼无人机需要跑道才能起飞，对场地要求高，使用成本高；而且在该方案公开的使用方法中，是该型无人机要处于值班巡逻状态，说明该方案中的固定翼无人机属于中大型无人机，难以配备在基层消防队伍中使用。
6、公告号为(cn214690187u)的技术专利提出的消防无人机采用倾转旋
技术实现思路
1、为了提高森林、矿山等区域的消防任务效率，并针对目前已有消防无人机存在的问题，本专利技术提出一种可快速部署垂直起降消防无人机。
2、本专利技术的技术方案为：
3、所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，包括翼身融合式机身、大展弦比机翼、垂直起降动力系统、推进动力系统、尾翼组件和飞行操纵舵面；
4、所述翼身融合式机身在机身中后部与大展弦比机翼之间通过连续曲面平滑过渡；机身中前部下侧布置有八字支撑，作为无人机前起落架；
5、所述推进动力系统采用双发对置抗反扭推进系统，布置在机身前后端；
6、所述大展弦比机翼上具有设计分离面；在机翼下翼面上设计有挂载点，且通过挂载点位置设计，使得挂载的消防弹重心在机翼上的投影点位于机翼平均气动弦长的0.25倍弦长位置处；
7、在所述大展弦比机翼的设计分离面位置处，采用快插方式连接安装杆；
8、所述垂直起降动力系统采用四组旋翼，固定在安装杆上，并处于大展弦比机翼前后两侧；
9、所述尾翼组件包括向内倾斜的八字型尾翼和垂直尾翼；所述八字型尾翼固定在安装杆尾部上侧；所述垂直尾翼固定在安装杆尾部底侧；
10、所述飞行操纵舵面包括襟翼、副翼和方向升降混控舵面；襟翼和副翼位于大展弦比机翼后缘位置；方向升降混控舵面位于八字型尾翼后缘位置；
11、所述垂直尾翼底部还作为无人机后起落架。
12、进一步的，翼身融合式机身在机身中后部与大展弦比机翼之间通过二次连续曲面平滑过渡。
13、进一步的，所述设计分离面位于距翼根0.38倍半展长位置。
14、进一步的，所述大展弦比机翼采用大弯度高升力低速翼型或层流翼型。
15、进一步的，所述大展弦比机翼前缘后掠角为8度，上反角为0度。
16、进一步的，所述翼身融合式机身、大展弦比机翼、垂直尾翼和八字型尾翼均采用轻质高强度复合材料。
17、进一步的，所述推进动力系统采用电池驱动或涡轮螺旋桨发动机驱动。
18、进一步的，所述襟翼位于大展弦比机翼中间及内侧后缘位置，用于无人机从垂直起降到改平飞阶段提高升力的增升装置；副翼位于大展弦比机翼外侧后缘位置，用于无人机平飞阶段的滚转操纵和控制；升降混控舵面位于八字型尾翼后缘位置，用于无人机平飞阶段的俯仰操作，并辅助实现偏航操作。
19、有益效果
20、本专利技术提出的可快速部署垂直起降消防无人机采用四旋翼垂直起降+大展弦比双尾撑式固定翼飞行结构，垂直起降阶段使用垂直起降动力系统，达到预定高度时推进系统启动，使无人机从垂直起降模态转为平飞模态，使无人机在大大节省能耗的同时快速到达消防任务地点，从而开展相关高空消防任务。
21、并且本专利技术中大展弦比机翼具有设计分离面，垂直起降动力系统以及尾翼部分安装在可快速拆装的安装杆上，便于无人机携带和快速组装，也提高了部署速度。
22、此外，针对森林、矿山这些区域的火灾存在流场变化剧烈，灭火弹投放时，对无人机干扰较大的问题，本专利技术采用翼身融合式机身和大展弦比机翼加双尾撑式结构布局形式，在固定翼模式下减小整机的浸润面积，降低飞行阻力，同时提高整机升力，增加各航向稳定性，并且设计了机翼下翼面挂载点位置位于机翼平均气动弦长的0.25倍弦长位置处，确保灭火弹投放时，不会对无人机控制产生额外的扰动力矩。
23、综上，本专利技术提出的消防无人机属于中小型无人机，采用可快速拆装结构，并且通过垂直起降+固定翼飞行模式，能够快速部署；且针对中小型无人机易受气流干扰影响的问题，本专利技术在布局上进行了针对性设计，实现了该型无人机在森林、矿山等区域火灾消防灭火应用。
24、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：包括翼身融合式机身、大展弦比机翼、垂直起降动力系统、推进动力系统、尾翼组件和飞行操纵舵面；
2.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：翼身融合式机身在机身中后部与大展弦比机翼之间通过二次连续曲面平滑过渡。
3.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述设计分离面的位置通过以下过程得到：在收纳空间约束下，以尾翼控制最优作为优化目标，优化设计得到设计分离面位置。
4.根据权利要求3所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述设计分离面位于距翼根0.38倍半展长位置。
5.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述大展弦比机翼采用大弯度高升力低速翼型或层流翼型。
6.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述大展弦比机翼前缘后掠角为8度，上反角为0度。
7.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述翼身融合式机身、大展弦比机翼、
8.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述推进动力系统采用电池驱动或涡轮螺旋桨发动机驱动。
9.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述襟翼位于大展弦比机翼中间及内侧后缘位置，用于无人机从垂直起降到改平飞阶段提高升力的增升装置；副翼位于大展弦比机翼外侧后缘位置，用于无人机平飞阶段的滚转操纵和控制；升降混控舵面位于八字型尾翼后缘位置，用于无人机平飞阶段的俯仰操作，并辅助实现偏航操作。
...【技术特征摘要】
1.一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：包括翼身融合式机身、大展弦比机翼、垂直起降动力系统、推进动力系统、尾翼组件和飞行操纵舵面；
2.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：翼身融合式机身在机身中后部与大展弦比机翼之间通过二次连续曲面平滑过渡。
3.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述设计分离面的位置通过以下过程得到：在收纳空间约束下，以尾翼控制最优作为优化目标，优化设计得到设计分离面位置。
4.根据权利要求3所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述设计分离面位于距翼根0.38倍半展长位置。
5.根据权利要求1所述一种可快速部署垂直起降消防无人机，其特征在于：所述大展弦比机翼采用大弯度高升力低速翼型或层流翼型。
【专利技术属性】
技术研发人员：张璇，魏晨，何一江，
申请(专利权)人：西咸新区天枢航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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