CN102133926A - 一种尾坐式垂直起降无人飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种尾坐式垂直起降无人飞行器,机身头部安装一俯仰风扇,尾部与机翼相连,机翼上下左右对称分布四个垂直尾翼,尾翼后安装有偏航舵和起落架,机翼与垂直尾翼交汇处固定两个相互独立的螺旋桨。本发明采用尾坐式固定翼垂直起降技术,既能够像直升机一样垂直起降和悬停,又能够像固定翼飞机一样高速巡航,而且结构简单、动力简化、操控灵活。机身头部的俯仰风扇使得飞行器飞行更具有主动性,尤其在垂直到水平、水平到垂直的过渡飞行中更显其优势,只需上升很短的距离或在旋停状态下即可完成垂直到水平的转换。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人飞行器,尤其是一种尾坐式垂直起降无人飞行器。
背景技术
随着计算机技术、通信技术和电子技术的蓬勃发展,世界上对无人飞行器的研究逐渐形成热潮。相对直升机而言,固定翼飞行器具有飞行效率高、飞行速度快、飞行距离远、系统结构简单、重量轻、成本与使用费低等优点,但固定翼飞行器也有自身不可避免的缺陷,那就是在起飞和降落时需要滑跑或者利用特殊的发射回收装置。
垂直起降技术使得飞行器具有集直升机与固定翼的性能、优点于一身的可能。目前应用较成功的垂直起降方案主要有:倾转旋翼式、倾转涵道式、倾转机身式和旋翼/机翼转换式。其中前两种方案中推力方向可绕机身横轴转动, 而机身在飞行中基本保持水平,倾转机身式只能实现短距起降,旋翼/机翼转换式在水平飞行模式下旋翼停转,改为由螺旋桨或喷气等其它方式提供推力。这些方案均具有推力转换机构或动力装置复杂、附件质量大的缺点,不利于飞行器的轻小型化和飞行效率的提高。
尾坐式作为另一种垂直起降方案,应用较少。早期有波音公司的Heliwing,Heliwing需要达到一定高度具有速度才可以从垂直转为水平飞行,因而其飞行受到一些限制;而从垂直到水平的过渡飞行中还会伴有一个“失速翻滚”动作,这就给飞行带来了一定危险。最终首架Heliwing在飞行测试中的坠毁,使得该项目被取消。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种尾坐式垂直起降无人飞行器,兼顾直升机垂直起降与固定翼飞机高速巡航的特点,而且结构简单、动力简化、操控灵活、飞行轨迹更加平滑、受限制更少的无人飞行器。
基于上述目的,本发明是通过以下技术方案实现:
一种尾坐式垂直起降无人飞行器,包括机身、机翼和垂直尾翼,所述机身头部有一个支撑架,该支撑架上安装一个俯仰风扇,所述机身中部有机舱,尾部内置蓄电池;所述机翼与所述机身尾部相连接,上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼,所述机翼后部安装有滚转俯仰控制舵面;所述机翼与所述垂直尾翼交汇处固定两个相互独立的马达,马达各驱动相应的螺旋桨;或者所述机翼与所述垂直尾翼交汇处固定两个相互独立的发动机,发动机各驱动相应的螺旋桨;所述四个垂直尾翼后部各安装有一个偏航控制舵面和一个起落架,每个起落架后部安装有一个万向滚轮。
所述俯仰风扇采用蓄电池驱动。
所述机翼和垂直尾翼都采用对称翼型。
本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出特点和显著优势:本发明采用尾坐式固定翼垂直起降技术,即能够像直升机一样垂直起降和悬停,又能够像固定翼飞机一样高速巡航,而且结构简单、动力简化、操控灵活。机身头部的俯仰风扇使得飞行器飞行更具有主动性,尤其在垂直到水平、水平到垂直的过渡飞行中更显其优势,只需上升很短的距离或在旋停状态下即可完成垂直到水平的转换。
附图说明
图1是本发明一种尾坐式垂直起降无人飞行器一种结构示意图;
图2是本发明一种尾坐式垂直起降无人飞行器另一种结构示意图;
图3是本发明一种尾坐式垂直起降无人飞行器飞行过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
实施例一:参见图1,一种尾坐式垂直起降无人飞行器,包括机身1、机翼5和垂直尾翼10,所述机身1头部有一个支撑架2,该支撑架2上安装一个俯仰风扇3,所述机身1中部有机舱13,尾部内置蓄电池11;所述机翼5与所述机身1尾部相连接,上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼10,所述机翼5后部安装有滚转俯仰控制舵面6;所述机翼5与所述垂直尾翼10交汇处固定两个相互独立的马达12A,该两个马达12A各驱动一个螺旋桨4;所述四个垂直尾翼10后部各安装有一个偏航控制舵面9和一个起落架8,每个起落架8后部安装有一个万向滚轮7;所述俯仰风扇3采用蓄电池11驱动;所述机翼5和所述垂直尾翼10都采用对称翼型。
上述尾坐式垂直起降无人飞行器的工作过程是:起飞时,尾坐式垂直起降无人飞行器四个万向滚轮7着地,机身1与地面垂直,由蓄电池11驱动马达12A,并带动螺旋桨4转动,产生向上的拉力,克服重力起飞。当上升到一定高度后,蓄电池11驱动俯仰风扇3,产生俯仰力矩,使得飞行器绕横轴向前倾转,飞行器进入竖直飞行向水平飞行过渡阶段。随着螺旋桨4产生的拉力逐渐转变为水平飞行动力,飞行器进入高速水平飞行阶段。当飞行器需要降落时,蓄电池11驱动俯仰风扇3,产生俯仰力矩,使得飞行器绕横轴向后倾转,飞行器进入水平飞行向竖直飞行过渡阶段。随着螺旋桨4提供的水平飞行动力逐渐转变为向上的拉力,机翼5产生的升力逐渐减小,最终螺旋桨4产生的升力与飞行器自身重力在一条线上,飞行器缓缓垂直降落。纵向平面内的飞行轨迹如图3所示。当飞行器需要偏航飞行时,可以调节垂直尾翼10后面的偏航控制舵面9。当飞行器需要滚转飞行时,可以调节机翼5后面的滚转俯仰控制舵面6。
实施例二:参见图2,一种尾坐式垂直起降无人飞行器,包括机身1、机翼5和垂直尾翼10,所述机身1头部有一个支撑架2,该支撑架2上安装一个俯仰风扇3,所述机身1中部有机舱13,尾部内置蓄电池11;所述机翼5与所述机身1尾部相连接,上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼10,所述机翼5后部安装有滚转俯仰控制舵面6;所述机翼5与所述垂直尾翼10交汇处固定两个相互独立的发动机12B,该两个发动机12B各驱动一个螺旋桨4;所述四个垂直尾翼10后部各安装有一个偏航控制舵面9和一个起落架8,每个起落架8后部安装有一个万向滚轮7;所述俯仰风扇3采用蓄电池11驱动;所述机翼5和所述垂直尾翼10都采用对称翼型。
上述尾坐式垂直起降无人飞行器的工作过程是:起飞时,尾坐式垂直起降无人飞行器四个万向滚轮7着地,机身1与地面垂直,发动机12B驱动螺旋桨4转动,产生向上的拉力,克服重力起飞。当上升到一定高度后,蓄电池11驱动俯仰风扇3,产生俯仰力矩,使得飞行器绕横轴向前倾转,飞行器进入竖直飞行向水平飞行过渡阶段。随着螺旋桨4产生的拉力逐渐转变为水平飞行动力,飞行器进入高速水平飞行阶段。当飞行器需要降落时,蓄电池11驱动俯仰风扇3,产生俯仰力矩,使得飞行器绕横轴向后倾转,飞行器进入水平飞行向竖直飞行过渡阶段。随着螺旋桨4提供的水平飞行动力逐渐转变为向上的拉力,机翼5产生的升力逐渐减小,最终螺旋桨4产生的升力与飞行器自身重力在一条线上,飞行器缓缓垂直降落。纵向平面内的飞行轨迹如图3所示。当飞行器需要偏航飞行时,可以调节垂直尾翼10后面的偏航控制舵面9。当飞行器需要滚转飞行时,可以调节机翼5后面的滚转俯仰控制舵面6。
Claims (3)
1.一种尾坐式垂直起降无人飞行器,包括机身(1)、机翼(5)和垂直尾翼(10),其特征在于:所述机身(1)头部有一个支撑架(2),该支撑架(2)上安装一个俯仰风扇(3),所述机身(1)中部有机舱(13),尾部内置蓄电池(11);所述机翼(5)与所述机身(1)尾部相连接,上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼(10),所述机翼(5)后部安装有滚转俯仰控制舵面(6);所述机翼(5)与所述垂直尾翼(10)交汇处固定两个相互独立的马达(12A),该两个马达(12A)各驱动一个螺旋桨(4);或者所述机翼(5)与所述垂直尾翼(10)交汇处固定两个相互独立的发动机(12B),该两个发动机(12B)各驱动一个螺旋桨(4);所述四个垂直尾翼(10)后部各安装有一个偏航控制舵面(9)和一个起落架(8),每个起落架(8)后部安装有一个万向滚轮(7)。
2.根据权利要求1所述的一种尾坐式垂直起降无人飞行器,其特征在于,所述俯仰风扇(3)采用蓄电池(11)驱动。
3.根据权利要求1所述的一种尾坐式垂直起降无人飞行器,其特征在于,所述机翼(5)和所述垂直尾翼(10)都采用对称翼型。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130508 Termination date: 20170308 |