CN104015925A - 一种多用途垂直起降无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用途垂直起降无人飞行器，包括共轴反转双螺旋桨、机翼、机身、尾翼；所述共轴反转双螺旋桨安装在机身的顶端；所述机翼安装在机身两侧；所述尾翼为四组，均匀对称地分布在所述机身的底部；所述四组尾翼上分别安装有一个舵面，舵面的偏转分别由各组尾翼内部的舵机控制；所述四组尾翼的外端面上分别安装有一个起落架；所述机身内部设置有用于供电的电池组、两组相互独立的电机，其中，两组电机分别用于驱动所述共轴反转双螺旋桨中的一个螺旋桨。本发明可以根据任务需求安装或拆卸机翼，获得两种不同构型、不同飞行性能的飞行器，显著提高了该种飞行器的综合任务适应能力。

Description

一种多用途垂直起降无人飞行器

技术领域

本发明涉及一种无人飞行器，特别涉及一种多用途垂直起降无人飞行器，属于飞行器技术领域。

背景技术

近年来，小型无人飞行器在军事、民用领域发挥着显著作用。体积小、重量轻的小型飞行器在视觉、噪声和雷达反射截面等多方面有很强的隐形效果，能大大提升战场信息化水平。在民用领域，小型无人飞行器也能应用在户外探险、电力巡线、火灾监测等危险场合中。

目前，小型无人飞行器在应对多种不同任务需求时，常表现出一定的局限性。常规的固定翼飞行器前飞速度快、任务半径大，但需要滑跑或弹射、拦阻进行起降，而且无法对目标进行定点悬停侦查。旋翼类飞行器，如直升机、多旋翼飞行器等，能够垂直起降、悬停，表现出优异的低速性能，但是旋翼类飞行器前飞速度低，任务半径小，无法应对快速响应、远距离的任务需求。

单兵及排级作战单位在不同作战环境下对飞行器的性能要求不同，比如在城市巷战中，具有垂直起降、悬停能力的无人飞行器能在楼宇间、房顶上、窗台上观察在隐蔽处的敌人，提升士兵战场态势感知能力；在野外作战时，常需要飞行速度快，作战半径大的飞行器能迅速获取周边大范围的侦察信息。受负载能力限制，单兵及排级作战单位难以同时携带多种飞行器来应对不同作战任务需求，研发一种能同时满足不同速度、不同作战半径、可垂直起降、适合单兵装备的小型无人飞行器显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多用途、可垂直起降适合单兵装备的小型无人飞行器，使用者可以根据任务需求，选择安装或拆卸机翼形成不同构型、不同飞行性能的飞行器。所述飞行器结构简单，采用大量模块化部件，可快速拆卸组装，整套飞行器能轻松收纳于小容器中，易于携带、储放，具有较大的应用价值。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种多用途垂直起降无人飞行器，包括共轴反转双螺旋桨、机翼、机身、尾翼。

所述共轴反转双螺旋桨安装在机身的顶端；所述机翼安装在机身两侧。

所述尾翼为四组，均匀对称地分布在所述机身的底部；所述四组尾翼上分别安装有一个舵面，舵面的偏转分别由各组尾翼内部的舵机控制；所述四组尾翼的外端面上分别安装有一个起落架。

所述机身内部设置有用于供电的电池组、两组相互独立的电机，其中，两组电机分别用于驱动所述共轴反转双螺旋桨中的一个螺旋桨。

作为本发明的进一步优化方案，所述机身上设置有凹槽，所述共轴反转双螺旋桨能够折叠内嵌在凹槽内。

作为本发明的进一步优化方案，所述机翼能够独立拆卸，安装机翼时构成高速构型飞行器，不安装机翼时构成低速构型飞行器。

作为本发明的进一步优化方案，所述尾翼能够独立拆卸。

作为本发明的进一步优化方案，所述起落架为具有弹性、呈弧形的轻质复合材料管。

作为本发明的进一步优化方案，所述尾翼为具有翼型剖面的小展弦比机翼。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明将飞行器部件模块化，设计时使机翼能够独立拆卸，在使用时，安装机翼构成高速构型飞行器，满足垂直起降、高速前飞、远距离使用需求；不安装机翼构成低速构型飞行器，满足垂直起降、悬停及低速前飞近距离使用需求；

（2）本发明的设计中采用共轴反转双螺旋桨为飞行器提供推力，螺旋桨彼此之间可相互克服反扭矩并可为飞行器提供偏航操纵，省去了专门的、类似于直升机尾桨作用用于克服旋翼反扭矩和提供偏航力矩的装置；

（3）本发明的设计中利用位于共轴反转双螺旋桨尾流中的四组尾翼为飞行器提供俯仰操纵力矩、滚转操纵力矩及偏航操纵力矩；同时，四组尾翼由四组舵机独立驱动偏转，机构简单，可靠性高；

（4）本发明的设计中共轴反转双螺旋桨能折叠嵌入机身的凹槽，机翼及四组尾翼能拆卸，使得整套飞行器能轻松收纳于小容器中，给使用者带来很大的便利。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明设计一种多用途垂直起降无人飞行器，如图1所示，包括共轴反转双螺旋桨1、机翼2、机身3、尾翼4；

所述共轴反转双螺旋桨1安装在机身3的顶端；所述机翼2安装在机身3两侧。

所述尾翼4为四组，均匀对称地分布在所述机身3的底部；所述四组尾翼4上分别安装有一个舵面，舵面的偏转分别由各组尾翼4内部的舵机控制；所述四组尾翼4的外端面上分别安装有一个起落架5。

所述机身3内部设置有用于供电的电池组、两组相互独立的电机，其中，两组电机分别用于驱动所述共轴反转双螺旋桨1中的一个螺旋桨。

本发明设计的一种多用途垂直起降无人飞行器，所述机身3上设置有凹槽，所述共轴反转双螺旋桨1能够折叠内嵌在凹槽内，所述机翼2、尾翼4能够独立拆卸，使得整套飞行器能轻松收纳于小容器中，便于携带。

本发明设计的一种多用途垂直起降无人飞行器，机翼2能够独立拆卸。在使用时，根据任务的需求，可以选择安装机翼2，构成高速构型飞行器；不安装机翼2，构成低速构型飞行器。

下面分别结合两种不同的实施方式，对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

如图1所示，安装机翼2，构成高速构型飞行器，包括共轴反转双螺旋桨1、机翼2、机身3、尾翼4、起落架5；所述共轴反转双螺旋桨1安装在机身3的顶端；所述机翼2安装在机身3两侧；所述机身3的底部均匀对称地分布着四组所述尾翼4，所述四组尾翼4上分别安装有一个舵面，舵面的偏转分别由各组尾翼4内部的舵机控制；所述四组尾翼4的外端面上分别安装一个起落架5；所述机身3内部设置有用于供电的电池组、两组相互独立的电机，其中，两组电机分别用于驱动所述共轴反转双螺旋桨1中的一个螺旋桨。

上述高速构型飞行器的工作过程如下：起飞时，飞行器的四个起落架5着地，机身3与地面垂直。机身3内部的两组电机驱动共轴反转双螺旋桨1旋转，推动空气产生推力使飞行器垂直起飞。当飞行器上升到一定高度后，尾翼4内部的舵机控制位于共轴反转双螺旋桨1尾流中的尾翼4上舵面的偏转产生操纵力矩，使飞行器由垂直飞行模式转换到高速平飞模式。在高速平飞模式下，飞行器利用机翼3产生升力、共轴反转双螺旋桨1产生前飞动力，尾翼4上产生俯仰力矩、滚转力矩及偏航力矩，来控制飞行器飞行。高速构型飞行器可以满足垂直起降、高速前飞、远距离的使用需求。

实施例2

如图2所示，不安装机翼2，构成低速构型飞行器，包括共轴反转双螺旋桨1、机身3、尾翼4、起落架5；所述共轴反转双螺旋桨1安装在机身3的顶端；所述机身3的底部均匀对称地分布着四组所述尾翼4，所述四组尾翼4上分别安装有一个舵面，舵面的偏转分别由各组尾翼4内部的舵机控制；所述四组尾翼4的外端面上分别安装一个起落架5；所述机身3内部设置有用于供电的电池组、两组相互独立的电机，其中，两组电机分别用于驱动所述共轴反转双螺旋桨1中的一个螺旋桨。

上述低速构型飞行器的工作过程如下：起飞时，飞行器的四个起落架5着地，机身3与地面垂直。机身3内部的两组电机驱动共轴反转双螺旋桨1旋转，推动空气产生推力使飞行器垂直起飞；还可以通过调整螺旋桨的转速来改变推力大小，控制飞行器上升或下降飞行；还可以通过两组电机独立驱动螺旋桨，使共轴反转双螺旋桨1进行差速旋转,利用双螺旋桨间的反扭矩差为飞行器提供偏航力矩，改变飞行器的飞行方向。当飞行器上升到一定高度后，尾翼4内部的舵机控制位于共轴反转双螺旋桨1尾流中的尾翼4上舵面的偏转，舵面在偏转时产生相对气流的有效迎角，继而在尾翼4上产生升力，尾翼4上的升力相对飞行器重心形成俯仰力矩、滚转力矩及偏航力矩。由此，通过操纵尾翼4上舵面的偏转实现所述飞行器的前后向、横航向的飞行控制。低速构型飞行器可以满足垂直起降、悬停及低速前飞、近距离的使用需求。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种多用途垂直起降无人飞行器，其特征在于，包括共轴反转双螺旋桨、机翼、机身、尾翼；

所述共轴反转双螺旋桨安装在机身的顶端；

所述机翼安装在机身两侧；

所述尾翼为四组，均匀对称地分布在所述机身的底部；所述四组尾翼上分别安装有一个舵面，舵面的偏转分别由各组尾翼内部的舵机控制；所述四组尾翼的外端面上分别安装有一个起落架；

所述机身内部设置有用于供电的电池组、两组相互独立的电机，其中，两组电机分别用于驱动所述共轴反转双螺旋桨中的一个螺旋桨。

2.根据权利要求1所述的一种多用途垂直起降无人飞行器,其特征在于，所述机翼能够独立拆卸，安装机翼时构成高速构型飞行器，不安装机翼时构成低速构型飞行器。

3.根据权利要求1所述的一种多用途垂直起降无人飞行器,其特征在于，所述机身上设置有凹槽，所述共轴反转双螺旋桨能够折叠内嵌在凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种多用途垂直起降无人飞行器,其特征在于，所述尾翼能够独立拆卸。

5.根据权利要求1所述的一种多用途垂直起降无人飞行器,其特征在于，所述起落架为具有弹性、呈弧形的轻质复合材料管。

6.根据权利要求1所述的一种多用途垂直起降无人飞行器,其特征在于，所述尾翼为具有翼型剖面的小展弦比机翼。