CN105035320A - 一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器 - Google Patents

一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,包括机身,机翼和尾翼,还包括设置在机翼和尾翼上均设置有动力机架单元,动力机架单元包括前旋翼,后旋翼和尾旋翼。实现了能够进行直升机模式起降和固定翼飞行模式的转换,提高了飞行器的起降安全性能,改变了传统固定翼飞行器的起降方式。

Description

一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器
技术领域
[0001] 本发明属于飞行器技术领域,涉及一种固定翼飞行器,具体涉及一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器。
背景技术
[0002] 常见的普通飞行器分为直升机和固定翼飞机两大类。直升机可以低速垂直起降,对机场跑道要求不高,但航速航程不及固定翼飞机;后者起降时速度快,对机场跑道要求高,危险性较大。
[0003] 因此使固定翼飞行器能够实现直升机飞行模式,从而提高固定翼飞行器起飞和降落的安全性能,并且降低了固定翼飞行器对于起飞和降落的场地要求,能够使固定翼飞行器的应用范围更加广阔,同时,该固定翼飞行器又有着飞行时间长、飞行距离大、飞行速度尚等优点。
[0004] 专利号为:CN201510073872 ;该专利公开了一种带倾转固定翼的多旋翼飞行器及其控制方法。其具体公开在飞行器的机身上设置多个对称的旋翼和固定翼,且旋翼对称设置在机身的前后端,并且通过调节旋翼的转速和浆距增加飞行器的升力,使飞行器实现直升机飞行模式。
[0005] 专利号为:CN201410618594 ;该专利公开了一种涵道式倾转飞行器。其具体公开了在飞行器的前端设置2个朝上的旋翼,并且旋翼能够向前倾转90°,在飞行器的后端对称有2个相同的旋翼,从而实现了直升机飞行模式,提高了飞行器的安全性、稳定性和可靠性。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,实现了能够进行直升机模式起降和固定翼飞行模式的转换,提高了飞行器的起降安全性能。
[0007] 本发明所采用的技术方案是,一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,包括机身,机翼和尾翼,还包括设置在机翼和尾翼上均设置有动力机架单元,动力机架单元包括前旋翼,后旋翼和尾旋翼;
[0008] 所述前旋翼的螺旋桨朝上,且螺旋桨向前方倾转的角度范围为0-90° ;
[0009] 所述后旋翼的螺旋桨朝下,且螺旋桨向后方倾转的角度范围为0-90° ;
[0010] 所述尾旋翼的螺旋桨朝下,且螺旋桨向后方倾转的角度范围为0-90°,同时螺旋桨向左或者向右倾转的角度范围均为0-45°。
[0011] 本发明的特点还在于,
[0012] 其中前旋翼包括固定杆,固定杆的一端设置有朝上的螺旋桨,螺旋桨之下依次设置有电机、电机座、倾转机构a和倾转舵机,倾转舵机下设置有电流电压调节器,且倾转机构a带动螺旋桨向前倾转90 °。
[0013] 其中后旋翼的结构与前旋翼的结构相同,安装方向相反。
[0014] 其中尾旋翼的结构与前旋翼的结构相同,其中电机座和倾转舵机之间设置为倾转机构b,且倾转机构b带动螺旋桨向后倾转90°,倾转机构b与倾转舵机之间设置有方向舵机,方向舵机带动螺旋桨向左或者向右倾转45°。
[0015] 其中机翼的后端设置有对称的2个后旋翼。
[0016] 其中机翼的前端设置有对称的2个前旋翼,且飞行器的尾翼上设置有一个尾旋翼。
[0017] 其中机翼的前端设置有对称的2个前旋翼,机翼的后端设置有对称的2个后旋翼。
[0018] 其中机身内设置有发动机,发动机与设置在机身前端的前置螺旋桨或者设置在机身后端的后置螺旋桨连接。
[0019] 其中机身内设置有信号切换装置,信号切换装置隔离多组脉宽调制信号,并且进行二选一的高速切换。
[0020] 其中信号切换装置的信号电压为5V,最大切换电流为100MA,可切换的脉宽控制信号最大频率为500Hz。
[0021] 本发明的有益效果是,在机翼上设置的螺旋桨朝上的前旋翼和螺旋桨朝下的后旋翼,在飞行器起飞或者降落的时候能够以直升机模式起飞或者降落,保证了飞行器起降的安全性,并且使得飞行器在任何地形进行起降,使飞行器的使用范围增大;当飞行器起飞之后,后旋翼从下向后倾转,倾转角度最大可为90°,当倾转角度达到90°时,同时可以关闭前旋翼节省动力,飞行器进入固定翼飞行模式,可以提高飞行速度和飞行时间,进而提高了飞行的距离;当安装有尾旋翼时,尾旋翼在向后倾转的90°进入固定翼飞行模式之后,后旋翼可以向左或者向右倾转最大角度为45°,实现飞行器转弯;而且飞行器机身设置的发动机与设置在机身前端的前置螺旋桨或者设置在机身后端设置的后置螺旋桨连接,在飞行器平飞之后,更进一步的延长飞行器的飞行时间,提高飞行器的速度。
附图说明
[0022] 图1是本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器实施例一的结构示意图;
[0023] 图2是本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器实施例二的结构示意图;
[0024] 图3是本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器实施例三的结构示意图;
[0025] 图4是本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器中前旋翼的结构示意图;
[0026] 图5是本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器中尾旋翼的结构示意图。
[0027] 图中,1.机身,2.机翼,3.尾翼,4.前旋翼,5.后旋翼,6.尾旋翼,7.固定杆,8.螺旋桨,9.电机,10.电机座,11.倾转机构a,12.倾转舵机,13.电流电压调节器,14.方向舵机,15.倾转机构b,16.发动机,17.前置螺旋桨,18.后置螺旋桨,19.信号切换装置。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0029] 实施例一
[0030] 本发明提供了一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,如图2所示,包括机身1、机翼2和尾翼3 ;其中机翼2的下方对称设置有两个前旋翼4 ;如图4所示,前旋翼4包括一个固定杆7,固定杆7的一端设置有朝上的螺旋桨8,螺旋桨8固定连接在电机9上,电机9固定在电机座10上,电机座10与倾转机构all连接,倾转机构all与倾转舵机12连接,倾转舵机12能够带动倾转机构all使螺旋桨8向前倾转,且倾转的最大角度为90° ;其中尾翼3的下方设置有尾旋翼6,如图5所示,尾旋翼6包括包括一个固定杆7,固定杆7的一端设置有朝下的螺旋桨8,螺旋桨8固定连接在电机9上,电机9固定在电机座10上,电机座10与倾转机构bl5连接,倾转机构bl5与倾转舵机12连接,倾转舵机12能够带动倾转机构bl5使螺旋桨8向后倾转,且倾转的最大角度为90°,并且方向舵机14还同时带动倾转机构bl5使螺旋桨8向左或者向右偏转,且偏转的最大角度为45° ;并且机身I内部设置有信号切换装置19,信号切换装置19能够隔离多组脉宽调制信号,并且进行二选一的高速切换,并且信号切换装置19的信号电压为5V,最大切换电流为100MA,可切换的脉宽控制信号最大频率为500Hz ;其中本飞行器采用的AT89C2051单片机进行输入信号处理判断,信号切换装置19为BL1553模拟开关器。
[0031] 实施例二
[0032] 本发明提供了一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,如图1所示,包括机身1、机翼2和尾翼3 ;其中机翼2的下方对称设置有两个后旋翼5 ;后旋翼5的结构与前旋翼4的结构相同,后旋翼5的安装方向与前旋翼4的安装方向相反;并且机身I内部设置有与实施例一相同的信号切换装置19和单片机装置。
[0033] 实施例三
[0034] 本发明提供了一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,如图3所示,包括机身1、机翼2和尾翼3,其中机翼2上设置有对称的2个前旋翼4和后旋翼5,前旋翼4的结构如图4所示,且与实施例一中的前旋翼4的结构相同;后旋翼5的结构与前旋翼4的结构相同,后旋翼5的安装方向与前旋翼4的安装方向相反;且在同一侧的前旋翼4和后旋翼5的固定杆7固定连接,或者共用一个固定杆7 ;其中机身I内设置有与实施例一相同的信号切换装置19和单片机装置;其中机身I内还设置有发动机16,发动机16可为油机发动机、电动发动机或油电混合发动机,发动机16与设置在机身前端的前置螺旋桨17或者机身后端的后置螺旋桨18连接,能够在飞行器进入固定翼飞行模式后节省飞行器的电量,并且发动机16动力强劲,能够提高飞行器的飞行速度和飞行距离,并且同时为飞行器的电源充电。
[0035] 本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,在飞行器的起飞阶段,前旋翼的螺旋桨朝上设置,后旋翼和尾旋翼的螺旋桨朝下设置,在飞行器的起飞阶段能够提供强大的向上的升力,实现直升机模式起飞;飞行器起飞之后,并且达到一定高度,前旋翼不变,后旋翼和尾旋翼向后倾转,倾转范围为0-90°,为飞行器向前飞行器提供动力,实现飞行器进入平飞的固定翼飞行模式,同时前旋翼暂停工作,发动机带动前置螺旋桨和后置螺旋桨工作,提高飞行器的飞行距离和飞行速度;飞行器降落的时候前旋翼恢复工作,并且后旋翼和尾旋翼转动使螺旋桨朝下。通过控制尾旋翼向左或者向右倾转角度最大角度为45°,实现飞行器在悬停过程中进行转向。
[0036] 本发明一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,能够实现飞行器的直升机模式的垂直起降,在飞行器进行平飞之后进入固定翼飞行模式,能够有效提高飞行器的飞行速度,延长飞行器的飞行时间和飞行距离;并且固定翼飞行器在实现垂直起降之后,降低了固定翼飞行器对起飞场地和降落场地的要求,使得飞行器能够在多种地形的场地中使用,使的固定翼飞行器能够应用在各种场合。

Claims (10)

1.一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,包括机身(1),机翼(2)和尾翼(3);其特征在于,还包括设置在机翼(2)和尾翼(3)上均设置有动力机架单元,动力机架单元包括前旋翼(4),后旋翼(5)和尾旋翼(6); 所述前旋翼(4)的螺旋桨(8)朝上,且螺旋桨(8)向前方倾转的角度范围为0-90° ; 所述后旋翼(5)的螺旋桨(8)朝下,且螺旋桨(8)向后方倾转的角度范围为0-90° ; 所述尾旋翼(6)的螺旋桨(8)朝下,且螺旋桨(8)向后方倾转的角度范围为0-90°,同时螺旋桨(8)向左或者向右倾转的角度范围均为0-45°。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述前旋翼(4)包括固定杆(7),固定杆(7)的一端设置有朝上的螺旋桨(8),螺旋桨(8)之下依次设置有电机(9)、电机座(10)、倾转机构a (I I)和倾转舵机(12),倾转舵机(12)下设置有电流电压调节器(13),且倾转机构a(ll)带动螺旋桨⑶向前倾转90°。
3.根据权利要求2所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述后旋翼(5)的结构与前旋翼(4)的结构相同,安装方向相反。
4.根据权利要求3所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述尾旋翼(6)的结构与前旋翼(4)的结构相同,其中电机座(10)和倾转舵机(12)之间设置为倾转机构b (15),且倾转机构b (15)带动螺旋桨(8)向后倾转90°,倾转机构b (15)与倾转舵机(12)之间设置有方向舵机(14),方向舵机(14)带动螺旋桨(8)向左或者向右倾转45。。
5.根据权利要求4所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述机翼(2)的后端设置有对称的2个后旋翼(5)。
6.根据权利要求4所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述机翼(2)的前端设置有对称的2个前旋翼(4),且飞行器的尾翼(3)上设置有一个尾旋翼(6)。
7.根据权利要求4所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述机翼(2)的前端设置有对称的2个前旋翼(4),机翼(2)的后端设置有对称的2个后旋翼(5)。
8.根据权利要求7所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述机身(I)内设置有发动机(16),发动机(16)与设置在机身(I)前端的前置螺旋桨(17)或者设置在机身(I)后端的后置螺旋桨(18)连接。
9.根据权利要求8所述的一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述发动机(16)和发动机(16)所连接的前置螺旋桨(17)和后置螺旋桨(18)控制飞行器的平飞模式,2个前旋翼(4)和2个后旋翼(5)控制飞行器的升降飞行模式。
10.根据权利要求4-9所述任意一种多旋翼垂直起降的固定翼飞行器,其特征在于,所述机身(I)内设置有信号切换装置(19),信号切换装置(19)隔离多组脉宽调制信号,并且进行二选一的高速切换;信号切换装置(19)的信号电压为5V,最大切换电流为100MA,可切换的脉宽控制信号最大频率为500Hz。
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