【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人机，特别涉及一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，如火星无人机或25km以上高度飞行的临近空间无人机。
技术介绍
1、火星是与地球最为相近的行星，是深空探测最重要的目标之一。火星车是探索火星地表最常见的载具形式。然而，火星地表极为崎岖，火星车的行进速度很慢，探索范围受到地形和速度的双重限制，对火星的探索效率很低。火星无人机的飞行速度高，且不受地形地貌限制，可大幅增加对火星的探索效率。
2、但火星无人机的研制仍存在诸多困难，1)火星表面的大气密度极低，仅为地球表面的百分之一左右，尽管火星表面的重力为地球的40％，常规的飞行器仍难以提供足够的升力来克服重力。为此，火星无人机必须具有极轻质的结构和较大的升力面积，降低重力、提高升力，以维持飞行；2)火星表面的声速显著低于地球表面，这使得火星无人机，尤其是旋翼无人机飞行时极易达到声速屏障，这进一步限制了火星无人机的设计，现有方案的升力仅能达到千克级；3)由于火星表面空气极为稀薄且不含氧气，飞机上最常用的吸气式动力难以在火星无人机上使用；4)火星无人机的设计受到运载火箭系统的限制，无人机需要收纳在火箭较为狭小的空间内，且需要承受火箭发射时较大的载荷。
3、受以上设计约束的限制，现有火星无人机的性能十分受限，以世界上唯一一款火星无人机“机智号”为例，其重量仅1.8kg，载荷能力十分有限，充电数周才能飞行一次，飞行时间仅2-3分钟，飞行距离仅100-300m左右，对火星的探测能力十分有限。为此，有必要提供一种新型无人机，适用火星探测需求。
>技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，该无人机在发射过程中可实现在火箭内部的高效折叠，在火星表面可实现高效飞行，其载荷能力、续航能力和飞行范围将显著优于现有常规布局的火星飞行器。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，包括充气旋翼、螺旋桨、中心刚性骨架和舵面；中心刚性骨架为分瓣式骨架结构，具有中间支撑和多个均布的旋翼支撑，旋翼支撑一端连接充气旋翼，另一端与中间支撑转动连接；中间支撑下部吊挂任务载荷；充气旋翼的迎风面分布式安装有螺旋桨，背风面安装舵面，充气旋翼的内部安装电机、电源和舵机，电源为电机和舵机供电，电机运转带动螺旋桨转动，产生无人机移动或悬停的动力，舵机带动舵面偏转，改变充气旋翼局部的升力大小，控制无人机俯仰运动。
4、进一步地，所述充气旋翼的数量为3～6扇。
5、进一步地，所述充气旋翼自中心刚性骨架向外，扇面逐渐增大。
6、进一步地，所述充气旋翼包括蒙皮、多个隔膜和多个充气加强筋，蒙皮为密封结构，多个隔膜连和充气加强筋接在蒙皮内表面上，隔膜将蒙皮沿长度方向分割为多个空间，隔膜上加工有通气孔，充气加强筋为气泡膜结构，沿蒙皮长度方向分布，对蒙皮高度或宽度支撑。
7、进一步地，所述充气旋翼前缘靠外侧分布式安装有多个螺旋桨。
8、进一步地，所述充气旋翼后缘靠外侧布置有一组或多组舵面，舵面能够绕充气旋翼后缘偏转。
9、进一步地，所述无人机通过增大或减小螺旋桨的推力来增加或减少充气旋翼转速，增加或减少飞行器的推力，控制飞行器上升或下降。
10、进一步地，所述无人机通过螺旋桨桨叶周期性的按相位变推力来产生侧向力，控制飞行器水平飞行。
11、根据本专利技术提供的一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，具有以下有益效果：
12、(1)本专利技术提供的一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，充气旋翼采用柔性蒙皮制作，充气旋翼面积可达数百平米量级，使无人机最大升力可达1吨级以上，通过超大充气旋翼实现较大的气动升力；充气旋翼可高效折叠安放在运载火箭内部，同时自重极轻，能够大幅提高无人机的载荷能力和能源携带，气动效率较高，留空时间长，可大幅提升对火星的探索效率；
13、(2)本专利技术提供的一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，使用离心力减少翼根弯矩，通过离心力、旋翼重力、升力和旋翼拉力的平衡，将旋翼弯矩转换为拉力，大幅减少了旋翼上传递的弯矩，进而以轻质的柔性充气旋翼实现高升力承载；
14、(3)本专利技术提供的一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，利用分布式动力抵消旋翼阻力，降低因阻力产生的旋翼弯矩和扭矩；
15、(4)本专利技术提供的一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，该无人机通过增大或减小分布式螺旋桨的推力来增加或减少充气旋翼转速，进而增加或减少飞行器的推力，控制飞行器上升或下降；通过分布式螺旋桨周期性的按相位变推力来产生侧向力，控制飞行器水平飞行；舵面安装在螺旋桨后方，通过螺旋桨滑流增加舵效，通过舵面偏转可改变旋翼局部的升力大小，控制飞行器俯仰运动。
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1.一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，包括充气旋翼(1)、螺旋桨(2)、中心刚性骨架(3)和舵面(5)；
2.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)的数量为3～6扇。
3.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)自中心刚性骨架向外，扇面逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)包括蒙皮、多个隔膜和多个充气加强筋，蒙皮为密封结构，多个隔膜和充气加强筋连接在蒙皮内表面上，隔膜将蒙皮沿长度方向分割为多个空间，隔膜上加工有通气孔；充气加强筋为气泡膜结构，沿蒙皮长度方向分布，对蒙皮高度或宽度支撑。
5.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)的前缘靠外侧分布式安装有多个螺旋桨(2)。
6.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)的后缘靠外侧布置有一组或多组舵面(5)，舵面能够绕充气旋翼后缘偏转。
7.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述无人机通过增大或减小螺旋桨的推力来增加或减少充气旋翼转速，增加或减少飞行器的推力，控制飞行器上升或下降。
8.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述无人机通过螺旋桨桨叶周期性的按相位变推力来产生侧向力，控制飞行器水平飞行。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，包括充气旋翼(1)、螺旋桨(2)、中心刚性骨架(3)和舵面(5)；
2.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)的数量为3～6扇。
3.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)自中心刚性骨架向外，扇面逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的基于分布式动力充气旋翼的无人机，其特征在于，所述充气旋翼(1)包括蒙皮、多个隔膜和多个充气加强筋，蒙皮为密封结构，多个隔膜和充气加强筋连接在蒙皮内表面上，隔膜将蒙皮沿长度方向分割为多个空间，隔膜上加工有通气孔；充气加强筋为气泡膜结构，沿蒙皮长度方向分布，对蒙皮高度...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭廷宇，解春雷，汪韧，闫溟，杨毅，陈聪聪，
申请(专利权)人：中国航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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