CN103600843A - 手掷起飞的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手掷起飞的无人机，包括螺旋桨、机身、机翼及尾翼，其采用电动动力系统，所述螺旋桨采用大直径前拉式螺旋桨，所述机翼采用大展弦比机翼，所述尾翼采用十字形尾翼；所述机翼的展弦比为13.1；所述机翼分为内外两段，内段翼为矩形，无上反角和扭转；外段翼为梯形，根梢比为1.49，有10°的上反角，无扭转；所述内段翼与所述外段翼均在其后缘布置有全翼展副翼；所述机翼的翼型为WortmannFX63-137。本发明动力强劲，结构死重小，推重比高，起飞容易，具备手掷起飞能力。
Description
技术领域
本发明涉及固定翼无人飞行平台，具体地说是一种手掷起飞的无人机，属于飞行器设计领域。
背景技术
与载人飞机相比，无人机具有体积小、造价低、使用方便的优点。在军事上，无人机对作战环境要求低、战场生存能力较强，备受世界各国军队的青睐。在民用方面，无人机系统成本和使用成本远低于载人飞机，使用方便。
微小型无人机体积小，使用方便灵活，一般对起降场地没有要求；但是起飞重量小，续航时间受限；有效载荷低，机载设备也受限较多，无法使用大型、大功率机载设备。大型无人机虽有较高的载荷，但是大型固定翼无人机对起降场地的要求较高，一般需要跑道才能起降，失去了使用的灵活性与机动性。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种手掷起飞的无人机，该无人机对起降场地没有要求，并且载荷能力高。
按照本发明的技术方案：一种手掷起飞的无人机，包括螺旋桨、机身、机翼及尾翼，其采用电动动力系统，所述螺旋桨采用大直径前拉式螺旋桨，所述机翼采用大展弦比机翼，所述尾翼采用十字形尾翼。
所述机翼的展弦比为13.1。
所述机翼分为内外两段，内段翼为矩形，无上反角和扭转；外段翼为梯形，根梢比为1.49，有10°的上反角，无扭转。
所述内段翼与所述外段翼均在其后缘布置有全翼展副翼。
所述机翼的翼型为Wortmann FX63-137。
所述机翼为可拆卸结构，其通过插销插入连接在所述机身上。
所述尾翼的水平尾翼为全动式，布置在所述机身的上方，转轴位于垂直尾翼结构上。
所述水平尾翼的展弦比为6；所述垂直尾翼的展弦比为2。
所述机身的舱室划分为上下两层；上层舱室自前而后包括电子调速器和电子设备电池舱、动力电池舱及降落伞舱，所述电子调速器和电子设备电池舱内布置有电子设备电池与电子调速器，所述电子调速器和电子设备电池舱的前部布置有电动机，所述动力电池舱设置在所述机身的中部，所述动力电池舱内布置有动力电池组；下层舱室为任务舱，所述任务舱布置在所述动力电池舱与所述降落伞舱的下方。
所述任务舱为可拆卸结构，包括任务舱连接支柱与任务舱固定插销，所述任务舱连接支柱设置在所述任务舱的顶部并向上插入所述机身，所述任务舱固定插销分别从所述机身的两侧插入并穿过所述任务舱连接支柱。
本发明的技术效果在于：本发明动力强劲，结构死重小，推重比高，起飞容易，具备手掷起飞能力，在手掷起飞方式下，具有6kg以上的载荷能力，或3小时以上的续航时间；机翼为可拆卸结构，制造组装方便；任务舱为可拆卸结构，可根据任务不同任意更换。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图，图中没有包含螺旋桨。
图2为本发明的主视图。
图3为图1的纵剖视图。
图4为图3中的可拆卸结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1～图4中，包括电动机1、电子调速器和电子设备电池舱2、动力电池舱3、任务舱连接支柱4、任务舱5、降落伞舱6、任务舱固定插销7、副插销8、主插销9、电子设备电池10、电子调速器11、动力电池组12、任务载荷13、尾翼14、尾撑15、机翼16、机身17等。
如图1～图4所示，本发明是一种手掷起飞的无人机，为正常式布局固定翼飞机，采用电动动力系统。其包括螺旋桨、机身17、机翼16及尾翼14。
螺旋桨采用大直径前拉式螺旋桨，飞机通过将气动舵面布置在螺旋桨滑流区中实现对飞机姿态的控制。
机翼16采用大展弦比机翼，展弦比为13.1。机翼16分为内外两段，内段翼为矩形，无上反角和扭转；外段翼为梯形，根梢比为1.49，有10°的上反角，无扭转。内段翼与外段翼均在其后缘布置有全翼展副翼，以实现滚转控制。
飞机的翼载荷一般，飞行速度设计较低。机翼16的翼型为Wortmann FX63-137，以提高飞机低速下的升力性能。飞机使用低雷诺数高升力翼型，低速下气动效率高，起飞容易，省去了增升机构。
机翼16为可拆卸结构，其通过插销插入连接在机身17上，制造组装方便。可拆卸结构包括2个连接在机翼主梁上的主插销9和1个连接在机翼副梁上的副插销8，每个插销对应一个机身17上的孔。连接时机翼16插入孔中固定，形成可靠的连接。
尾翼14采用十字形尾翼。尾翼14的水平尾翼为全动式，布置在机身17的上方，转轴位于垂直尾翼结构上。水平尾翼的展弦比为6；垂直尾翼的展弦比为2。水平尾翼位置较低，以实现俯仰控制。水平尾翼位于机身上方，有效避免了手掷起飞时伤及人员的状况发生。
飞机的飞行部分与任务载荷部分分开设置，机身17的舱室划分为上下两层。
上层舱室自前而后包括电子调速器和电子设备电池舱2、动力电池舱3及降落伞舱6，电子调速器和电子设备电池舱2内布置有电子设备电池10与电子调速器11，电子调速器和电子设备电池舱2的前部布置有电动机1，动力电池舱3设置在机身17的中部，动力电池舱3内布置有动力电池组12；无线电接收机设置在机身17中部，动力电池舱3旁；动力电池舱3的后方为降落伞舱6。降落伞舱6之后即为尾撑15，不再有舱室。
下层舱室为任务舱5，任务舱5布置在动力电池舱3与降落伞舱6的下方，任务舱5内装载任务载荷13。任务舱5可根据需要进行设计，标准配置为航拍舱，舱前部预留一个光电吊舱位置。任务舱5中也可设置动力电池，以延长飞机的续航时间。
任务舱5为可拆卸结构，该部分与飞机其他部分完全独立，可根据任务不同任意更换。可拆卸结构包括4个任务舱连接支柱4与4个任务舱固定插销7，任务舱连接支柱4设置在任务舱5的顶部并向上插入机身17，任务舱固定插销7分别从机身17的两侧插入并穿过任务舱连接支柱4。
本发明降落方式为伞降。在手掷起飞方式下，不配备起落架；在任务舱5上附加起落架时，可选择滑跑方式起飞。在手掷起飞方式下，具有6kg以上的载荷能力，或3小时以上的续航时间；在滑跑起飞方式下，具有11kg以上的载荷能力，3小时以上的续航时间。
本发明的一个具体实施例为：飞机机身长2.071m，基准重心位置0.605m（机头坐标）。飞机翼面积为0.89m2，翼展为3.42m，展弦比13.1。机翼内段翼的翼展为0.94m，外段翼的翼展为0.77m，水平尾翼翼展为0.66 m，垂直尾翼翼展为0.342 m。机翼翼梁结构穿过机身，电池舱布置在翼梁前后方，前后各一个。电池舱容积共12L（两个电池舱），电子设备舱容积2L。
动力系统中电动机功率约为4.7kW，kV值187。配直径22英寸，桨距10英寸的两叶定距螺旋桨，最大功率状态下可获得约11kgf的静拉力。电池可选用两组10000mAh电池，每组电压为22.2V（即6S），串联使用。在此状态下飞机有约3小时的续航时间。
动力系统在静止状态下，能提供约11kgf的拉力，在手掷状态下全机推重比为1.1，可以实现手掷起飞。飞机的手掷起飞最大总重为10kg，滑跑最大起飞总重为15kg。
Claims (10)
1.一种手掷起飞的无人机，包括螺旋桨、机身（17）、机翼（16）及尾翼（14），其特征是：其采用电动动力系统，所述螺旋桨采用大直径前拉式螺旋桨，所述机翼（16）采用大展弦比机翼，所述尾翼（14）采用十字形尾翼。
2.按照权利要求1所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述机翼（16）的展弦比为13.1。
3.按照权利要求1所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述机翼（16）分为内外两段，内段翼为矩形，无上反角和扭转；外段翼为梯形，根梢比为1.49，有10°的上反角，无扭转。
4.按照权利要求3所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述内段翼与所述外段翼均在其后缘布置有全翼展副翼。
5.按照权利要求1所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述机翼（16）的翼型为Wortmann FX63-137。
6.按照权利要求1所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述机翼（16）为可拆卸结构，其通过插销插入连接在所述机身（17）上。
7.按照权利要求1所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述尾翼（14）的水平尾翼为全动式，布置在所述机身（17）的上方，转轴位于垂直尾翼结构上。
8.按照权利要求7所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述水平尾翼的展弦比为6；所述垂直尾翼的展弦比为2。
9.按照权利要求1所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述机身（17）的舱室划分为上下两层；上层舱室自前而后包括电子调速器和电子设备电池舱（2）、动力电池舱（3）及降落伞舱（6），所述电子调速器和电子设备电池舱（2）内布置有电子设备电池（10）与电子调速器（11），所述电子调速器和电子设备电池舱（2）的前部布置有电动机（1），所述动力电池舱（3）设置在所述机身（17）的中部，所述动力电池舱（3）内布置有动力电池组（12）；下层舱室为任务舱（5），所述任务舱（5）布置在所述动力电池舱（3）与所述降落伞舱（6）的下方。
10.按照权利要求9所述的手掷起飞的无人机，其特征是：所述任务舱（5）为可拆卸结构，包括任务舱连接支柱（4）与任务舱固定插销（7），所述任务舱连接支柱（4）设置在所述任务舱（5）的顶部并向上插入所述机身（17），所述任务舱固定插销（7）分别从所述机身（17）的两侧插入并穿过所述任务舱连接支柱（4）。
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