CN103010458A

CN103010458A - 矢量推力型无人机

Info

Publication number: CN103010458A
Application number: CN2012105582245A
Authority: CN
Inventors: 权军; 田凯
Original assignee: CHINA-TIMES AEROSPACE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHINA-TIMES AEROSPACE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及一种矢量推力型无人机，包括螺旋桨、机身、机翼以及尾翼，螺旋桨同轴安装在机身纵轴前端，机身中部两侧对称安装机翼，机身尾部两侧对称安装有尾翼，所述机身纵轴尾部安装有一矢量推力装置，该矢量推力装置包括电动机和喷管，所述电动机安装在机身内部，喷管前端连接电动机，喷管尾端伸出机身尾端。本发明设计科学、结构合理、可控性强、起落速度快、安全性好，可以保证在无人机作低速、大攻角状态机动飞行，体积小，质量轻，机动性能好，不仅有效提升无人机的机动性，而且可以缩短无人机起、落过程的滑跑距离。

Description

矢量推力型无人机

技术领域

本发明属于无人机领域，尤其是一种矢量推力型无人机。

背景技术

作用在无人机上的推力是一个有大小、有方向的量，这种量被称为矢量，推力矢量技术就是通过偏转电动机喷流的方向,从而获得额外操纵力矩的技术。

目前，普通无人机运行中的飞行迎角是比较小的，在这种状态下无人机的机翼和尾翼都能够产生足够的升力，可以保证无人机的正常飞行。但是，当无人机攻角逐渐增大，无人机的尾翼将陷入机翼的低能尾流中，可能造成尾翼失速，甚至使无人机进入尾旋而导致坠毁，此时，纵然电动机工作正常，也无法使无人机保持平衡并停留在空中。

经过检索发现以下相关技术：

潜水器用三维矢量推进装置（CN202226050U），包括原动机、机座、至少三组相同结构的推力机构并均布于机座的周边，主轴由原动机驱动，主轴与机座转动配合，主轴外端穿过机座的外壁后与转动盘的内底面固接；主轴呈中空状，其内部沿轴向穿伸传动轴，传动轴的内端伸出主轴及机座的内壁之外，并与推力方向控制器相连，另一端穿过转动盘的内底后与中心齿轮连动，该端转动地装于转动盘的外底部；中心齿轮处于转动盘内，转动盘内转动配合数根桨叶轴，桨叶轴穿过桨叶齿轮连动，桨叶齿轮通过传动件与中心齿轮相连，桨叶轴伸出转动盘的外底部与桨叶的一端固接；转动盘转动一周，桨叶绕自身轴线旋转半周。本发明推力的大小及方向可在三维空间内任意变化。

一种水空两用无人机的动力装置（CN202226062U），装有动力装置的无人机密封机身内端面连有机油箱支架，机油箱支架内固定装有油箱，油箱经过油管连接到单缸活塞发动机，单缸活塞发动机的输出轴啮合齿轮，齿轮传动到机身外的传动轴，传动轴端部连有可折叠式空气螺旋桨，密封机身上设置有进气口和出气口，它们由进排气装置的进排气阀来实现对密封机身的开合，机身内端面还连有动力锂电池支架。本发明的技术效果是：通过电机带动螺杆，螺杆的转动带动连接有进气阀和排气阀的螺母，有效控制进气阀和排气阀的开合，使其实现无人机在空中航行时需要空气的单缸活塞发动机可以得到足够空气而正常工作，同时在水下航行时有效避免水进入无人机机身而影响航行。

无人机用双自动驾驶飞行控制装置（CN202226055U），分为主自动驾驶控制装置和备份自动驾驶控制装置，主自动驾驶控制装置正常连接在无人机的控制电路中，同时通过数据传输电台与主地面站终端通讯。备份自动驾驶控制装置控制主自动驾驶控制装置的电源，同时备份自动驾驶控制装置通往各个舵机的信号线路处于受开关控制的物理断开的状态，仅接通１路任务舵机或继电器。本发明将过去单套的自动驾驶控制装置替换为双套的自动驾驶控制装置。双套自动驾驶控制装置同时发生故障的几率非常低，当一套自动驾驶控制装置发生故障时，备份自动驾驶控制装置便可接替其完成飞行任务。

经过对比，以上专利文献与本专利申请的技术存在较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计科学、结构合理、可控性强、起落速度快、机动性好的矢量推力型无人机。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种矢量推力型无人机，包括螺旋桨、机身、机翼以及尾翼，螺旋桨同轴安装在机身纵轴前端，机身中部两侧对称安装机翼，机身尾部两侧对称安装有尾翼，其特征在于：所述机身纵轴尾部安装有一矢量推力装置，该矢量推力装置包括电动机和喷管，所述电动机安装在机身内部，喷管前端连接电动机，喷管尾端伸出机身尾端。

而且，所述喷管尾端由喷管转向器控制摆转角度。

而且，所述机翼后侧均铰装有副翼。

本发明的优点和积极效果是：

1、本无人机在尾部安装矢量推力装置，电动机的喷管不仅可以上下偏转，还能够左右偏转，那么推力不仅能够提供无人机的俯仰力矩，还能够提供偏航力矩，可以保证在无人机作低速、大攻角状态机动飞行，甚至在操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制无人机正常飞行。

2、本无人机采用推力矢量技术提高了无人机的控制效率，使无人机的气动控制面，如垂尾和立尾可以大大缩小，从而减轻无人机的重量，另外，垂尾和立尾形成的角反射器也因此缩小，无人机的隐身性能也得到了改善。

3、本无人机采用推力矢量技术，可以控制容易实现反向推力，不仅有效提升无人机的机动性，而且可以缩短无人机的滑跑距离，使无人机具有前所未有的短距起落能力。

4、本发明设计科学、结构合理、可控性强、起落速度快、安全性好，可以保证在无人机作低速、大攻角状态机动飞行，体积小，质量轻，机动性能好，不仅有效提升无人机的机动性，而且可以缩短无人机起、落过程的滑跑距离。

附图说明

图1为本发明结构主视图（尾部局部剖视）；

图2为图1的仰视图（尾部局部剖视）。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种矢量推力型无人机，包括螺旋桨1、机身2、机翼3以及尾翼9，螺旋桨同轴安装在机身纵轴前端并由安装在机身内的无刷电机驱动控制，机身中部两侧对称安装机翼，机身纵轴尾部两侧对称安装有尾翼，本发明的创新点在于：

所述机身纵轴尾部同轴安装有一矢量推力装置，该矢量推力装置包括电动机4、喷管5以及喷管转向器6，所述电动机安装在机身内部，喷管前端连接电动机，喷管尾端7伸出机身尾端并偏转一定角度，工作时所述喷管转向器随时调节喷管尾端的偏转方向，从而控制推力方向，该喷管尾端既可以上下偏转，也可以左右偏转。

为了提升无人机的控制机动性，所述机翼后侧均铰装有副翼8。

本发明的工作原理为：

本无人机采用推力矢量技术，是通过喷管偏转控制电动机产生的推力方向，从而获得控制力矩，实现对无人机的姿态控制。推力矢量技术的特点在于控制力矩由电动机控制不受无人机本身姿态的影响，因此，可以保证在无人机作低速、大攻角机动飞行而操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制无人机机动。

当无人机采用了推力矢量技术之后，电动机喷管上下偏转，产生的推力不受无人机的重心的影响，直接产生绕无人机重心的俯仰力距，这时推力就发挥了和无人机操纵面一样的作用。由于推力的产生只与电动机有关系，这样就算无人机的迎角超过了失速迎角，推力仍然能够提供力矩使无人机配平，机翼还能产生足够大的升力，就能保证无人机继续在空中正常飞行。而且，通过实验还发现推力偏转之后，不仅推力能产生直接的投影升力，还能通过超环量效应令机翼产生诱导升力，使总的升力提高。

推力矢量技术不仅使无人机的机动性大大提高，这是因为使用推力矢量技术的无人机的超环量升力和推力在升力方向的分量都有利于减小无人机的离地和接地速度，无人机在降落之后的制动力也大幅提高，缩短无人机的滑跑距离，显著提升了无人机具有短距起落能力。

本专利申请中对电控部分未作详细描述。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims

1.一种矢量推力型无人机，包括螺旋桨、机身、机翼以及尾翼，螺旋桨同轴安装在机身纵轴前端，机身中部两侧对称安装机翼，机身尾部两侧对称安装有尾翼，其特征在于：所述机身纵轴尾部安装有一矢量推力装置，该矢量推力装置包括电动机和喷管，所述电动机安装在机身内部，喷管前端连接电动机，喷管尾端伸出机身尾端。

2.根据权利要求1所述的矢量推力型无人机，其特征在于：所述喷管尾端由喷管转向器控制摆转角度。

3.根据权利要求1所述的矢量推力型无人机，其特征在于：所述机翼后侧均铰装有副翼。