CN106347663A - 一种翼身融合飞翼布局的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种翼身融合飞翼布局的无人机，其包括翼身融合体，以及对称设置在翼身融合体两侧的外翼段；其中，外翼段通过连接结构与翼身融合体连接成一体，外翼段的前、后缘都后掠，且外翼段的翼稍连接有翼稍小翼；本发明的外翼段的前缘和后缘后掠，有助于降低飞行阻力，提高横向稳定性；而外翼段的翼稍处连接的翼稍小翼，既能够减小飞行的诱导阻力，增大升力，并且提高无人机的航向稳定性，又不会使该翼身融合飞翼布局的无人机的结构质量增大很多，同时,连接区域的圆滑过渡减少翼梢小翼与外翼段之间的干扰阻力；如此设置的翼身融合飞翼布局的无人机具有良好的飞行稳定性和操纵性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种翼身融合飞翼布局的无人机。
背景技术
翼身融合飞翼布局简单说就是只有飞机机翼的气动布局，而且机身和机翼融为一体，没有明显的分界。无疑这种布局是空气动力效率最高的布局，因为所有机体结构都是升力体，能够产生升力，而且翼身融合设计最大程度的降低了飞机的干扰阻力。没有其他多余的部件，因此雷达波反射面积自然很小，所以飞翼布局也是隐身性能最好的气动布局。但飞翼布局飞机俯仰稳定性、航向稳定性较差，操纵效率相对正常式布局飞机较低，这些不利因素进一步导致飞翼布局飞机起飞和降落性能较差，对起飞和降落场地要求较高，限制其应用，为克服这些不利因素需要进行合理的飞机气动外形优化和控制律设计。
因此，现需提供一种具有良好的飞行稳定性和操纵性的翼身融合飞翼布局的无人机。
发明内容
因此，本发明提供一种具有良好的飞行稳定性和操纵性的翼身融合飞翼布局的无人机。
为此，本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，其包括翼身融合体，以及对称设置在所述翼身融合体两侧的外翼段；
其中，所述外翼段通过连接结构与所述翼身融合体连接成一体，所述外翼段的前、后缘都后掠，且所述外翼段的翼稍连接有翼稍小翼，所述翼梢小翼垂直于所述外翼段且连接区域圆滑过渡。
所述外翼段的后缘设有外侧舵面和内侧舵面。
所述翼身融合体的翼型和所述外翼段的翼型均为S翼型。
所述翼身融合体与所述外翼段之间设有负的几何扭转。
所述翼身融合体的中间位置的上部设有用于放置设备的设备舱，以及覆盖在所述设备舱上方的舱盖；其中，所述设备舱内设置有飞控模块、电源模块、任务载荷、前起转向舵机以及发动机油门舵机。
所述设备舱的底板处设有开口，所述任务载荷的增稳云台、相机和光电吊舱设于所述开口处。
所述翼身融合体、所述外翼段、所述翼稍小翼和所述舱盖均采用复合材料制成。
所述翼身融合飞翼布局的无人机设有四个油箱，四个所述油箱两两对称设置在所述翼身融合体的所述设备舱两侧。
所述翼身融合飞翼布局的无人机的动力装置设置在所述翼身融合体的正后方，所述动力装置包括发动机、发动机整流罩和螺旋桨。
所述发动机设为活塞式发动机，所述发动机整流罩采用碳纤维复合材料制造，所述螺旋桨设为三叶反桨。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，所述外翼段的前缘和后缘后掠，有助于降低飞行阻力，提高了横向稳定性；而外翼段的翼稍处连接的翼稍小翼,既能够减小飞行的诱导阻力，增大升力，并且提高无人机的航向稳定性，又不会使该翼身融合飞翼布局的无人机的结构质量增大很多,同时,连接区域的圆滑过渡减少翼梢小翼与外翼段之间的干扰阻力；因此，如此设置的翼身融合飞翼布局的无人机具有良好的飞行稳定性和操纵性。
2、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，所述外翼段的后缘设有外侧舵面和内侧舵面，所述外侧舵面在飞行过程中作为升降副翼，提供纵向操纵和滚转操纵；而所述内侧舵面可以进一步辅助所述外侧舵面进行纵向操纵和滚转操纵，还可以在起升和降落阶段作为襟翼或减速板改善翼身融合飞翼布局的无人机低速飞行状态下的起降性能。
3、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，翼身融合体的翼型和外翼段的翼型均为S翼型，使得所述翼身融合飞翼无人机具有稳定的纵向力矩，从而有效改善翼身融合飞翼布局的无人机没有平尾提供抬头力矩带来的问题。
4、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，所述翼身融合体与所述外翼段之间设有负的几何扭转，从而提高了该翼身融合飞翼布局的无人机的飞行品质和失效特性，并且有利于无人机的纵向配平。
5、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，所述设备舱设于所述翼身融合体的中间位置，充分利用所述翼身融合体的内部空间。
6、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，所述翼身融合体、所述外翼段、所述翼稍小翼和所述舱盖均采用复合材料制成，从而保证所述舱盖的良好的外形曲面和成型精度，使得所述舱盖与所述翼身融合体之间能够形成完全曲面的拼接。
7、本发明的翼身融合飞翼布局的无人机，油箱设为四个且对称设置，在保证该翼身融合飞翼布局的无人机的续航时间和航程的同时充分利用所述翼身融合体的内部空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的翼身融合飞翼布局的无人机第一示意图；
图2是本发明所述的翼身融合飞翼布局的无人机第二示意图；
图3是本发明所述的翼身融合飞翼布局的无人机第三示意图；
图4是本发明所述的翼身融合飞翼布局的无人机第四示意图；
图5是本发明所述的设备舱内部件模块示意图；
附图标记说明：01-翼身融合体；02-外翼段；03-翼稍小翼；04-连接螺栓；05-前起落架；06-主起落架；07-舱盖；08-发动机整流罩；09-螺旋桨；10-发动机；11-设备舱；12-外侧舵面；13-内侧舵面；14-保形油箱。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1、2、3和4所示，本实施例的翼身融合飞翼布局的无人机，其包括翼身融合体01，以及对称设置在所述翼身融合体01两侧的外翼段02；
其中，所述外翼段02通过连接结构与所述翼身融合体01连接成一体，所述外翼段02的前、后缘都后掠，且所述外翼段02的翼稍连接有翼稍小翼03，，所述翼梢小翼03垂直于所述外翼段02且连接区域圆滑过渡。具体地，所述连接结构可以设为螺栓连接、卡扣连接或快拆机构等机械连接结构；作为优选的实施方式，本实施例中的所述连接结构设为螺栓连接结构，具体地，该螺栓连接结构设为四个连接螺栓04，所述连接螺栓04两两一组将两个所述外翼段02对称连接在所述翼身融合体01两侧。
在本实施例中，所述外翼段02的前缘和所述外翼段02的后缘都后掠一定角度，其中，所述外翼段02的前缘后掠角为28～35°、所述外翼段02的后缘后掠角为25～32°；在具体设置过程中，可以将所述外翼段02的前缘后掠角设为28°或35°或30°或者设为28～35°之间的任一角度，可以将所述外翼段02的后缘后掠角设为25°或32°或29°或者设为25～32°之间的任一角度，从而降低了翼身融合飞翼布局的无人机的飞行阻力，提高了横向安定性，使得该翼身融合飞翼布局的无人机具有良好的可控性；同时，在本实施例中，所述翼梢小翼03与所述外翼段02垂直连接，且二者之间的连接区域圆滑过渡，从而既提高了该翼身融合飞翼布局的无人机的展弦比、使得该翼身融合飞翼布局的无人机具有大展弦比，能够减小飞行的诱导阻力，增大升力，并且提高无人机的航向稳定性，又不会使该翼身融合飞翼布局的无人机的结构质量增大很多,同时,连接区域的圆滑过渡减少翼梢小翼03与外翼段02之间的干扰阻力；因此，如此设置的翼身融合飞翼布局的无人机具有良好的航向安定性、稳定性和可控性，从而大大加强的飞机的生存能力。
同时，本实施例的所述翼身融合体01、所述外翼段02和所述翼稍小翼03均采用轻质高强度的复合材料加工制造，并采用高精度的模具，使得所述翼身融合体01、所述外翼段02和所述翼稍小翼03外形精度良好，并且显著降低该翼身融合飞翼布局的无人机的结构重量，提高该翼身融合飞翼布局的无人机载重能力。
进一步，如图2所示，所述外翼段02的后缘设有外侧舵面12和内侧舵面13；在本实施例中，两个所述外翼段02上都设有靠近所述翼身融合体01设置的所述内侧舵面13和靠近所述翼稍小翼03设置的所述外侧舵面12，所述外侧舵面12在飞行过程中作为升降副翼，提供纵向操纵和滚转操纵；而所述内侧舵面13可以进一步辅助所述外侧舵面12进行纵向操纵和滚转操纵，还可以在起升和降落阶段作为襟翼或减速板改善翼身融合飞翼布局的无人机低速飞行状态下的起降性能。
进一步，所述翼身融合体的翼型和外翼段的翼型均为S翼型，使得所述翼身融合飞翼无人机具有稳定的纵向力矩，从而有效改善翼身融合飞翼布局的无人机没有平尾提供抬头力矩带来的问题；其中，呈S翼型的所述翼身融合体01的翼型提高了翼身融合体01的整体厚度，保证所述翼身融合体01具有足够的内部空间；同时，在本实施例中，优选所述外翼段02的翼型也设为S翼型，且所述外翼段02与所述翼身融合体01之间平滑过渡。
所述翼身融合体01与所述外翼段02之间设有负的几何扭转；如在本实施例中，所述翼身融合体01的翼型有正的安装角，所述外翼段02的内侧翼型和外侧翼型均有负的安装角，所述翼梢小翼的翼型负安装角更大，从而使得所述翼身融合体01与外翼段02之间形成负的几何扭转；或者简单的说，就是以机翼翼根翼型为基准，翼梢的翼型向下扭转一定角度，即可形成负的几何扭转。
如图1和2所示，在本实施例中，所述翼身融合体01的中间位置的上部设有用于放置设备的设备舱11，以及覆盖在所述设备舱11上方的舱盖07；其中，所述设备舱11内设置有飞控模块、电源模块、任务载荷、前起转向舵机以及发动机10油门舵机；从而充分利用所述翼身融合体01的内部空间。具体地，如图5所示，所述电源模块给所述飞控模块和所述任务载荷供电，所述飞控模块向所述前起转向舵机、所述发动机油门舵机和其他舵面舵机提供控制信号和供电，并控制舵机的旋转时机和位置。
进一步，本实施例优选所述设备舱11的底板处设有开口，所述任务载荷的增稳云台、相机和光电吊舱设于所述开口处。本实施例的所述飞行模块可以对由两个所述外侧舵面12和两个所述内侧舵面13形成的四个独立舵面进行组合操纵，提高了该翼身融合飞翼布局的无人机的飞行可靠性，解决了飞翼布局操纵性差的问题，
其中，本实施例的所述舱盖07也采用复合材料制成，从而保证所述舱盖07的良好的外形曲面和成型精度，使得所述舱盖07与所述翼身融合体01之间能够形成完全曲面的拼接。
如图3和4所示，在上述实施例的基础上，所述翼身融合飞翼布局的无人机设有四个油箱，四个所述油箱两两对称设置在所述翼身融合体01的所述设备舱11两侧。所述油箱设为保形油箱14，四个所述环形油箱可以容纳10L以上燃油，保证无人机的续航时间和航程；既在保证该翼身融合飞翼布局的无人机的续航时间和航程的同时充分利用所述翼身融合体01的内部空间。
进一步，在本实施例中，所述翼身融合飞翼布局的无人机的动力装置设置在所述翼身融合体01的正后方，所述动力装置包括发动机10、发动机10整流罩08和螺旋桨09；其中，优选所述发动机10设为活塞式发动机，所述发动机整流罩08采用碳纤维复合材料制造，所述螺旋桨09设为三叶反桨；运行过程中，所述发动机10带动所述螺旋桨09旋转，从而向后推动空气，为该翼身融合飞翼布局的无人机提供向前的推力。在本实施例中，所述翼身融合体01的后缘曲线进行气动优化设计与所述外翼段02的后缘光滑过渡，所述螺旋桨09整流罩的外形与所述翼身融合体01的后缘曲线良好匹配，减小了该翼身融合飞翼布局的无人机在飞行过程中的飞行阻力。
进一步，在上述实施例的基础上，本实施例的所述翼身融合体01下方布置前三点式起落架，包括一个前起落架05和对称设置的两个主起落架06，所述前起落架05和所述主起落架06的防擦地角、防倒立角、防侧翻角均满足设计规范；其中，所述前起落架05停机状态载荷为全机重量的10％～20％，且所述前起落架05和主起落架06均采用高强度的碳纤维复合材料制造，从而保证强度和刚度要求的情况下减轻该翼身融合飞翼布局的无人机的整体重量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：其包括翼身融合体(01)，以及对称设置在所述翼身融合体(01)两侧的外翼段(02)；
其中，所述外翼段(02)通过连接结构与所述翼身融合体(01)连接成一体，所述外翼段(02)的前、缘后掠，所述外翼段(02)的翼稍连接有翼稍小翼(03)，所述翼梢小翼(03)垂直于所述外翼段(02)且连接区域圆滑过渡。
2.如权利要求1所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述外翼段(02)的后缘设有外侧舵面(12)和内侧舵面(13)。
3.如权利要求1所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述翼身融合体(01)的翼型和所述外翼段的翼型均为S翼型。
4.如权利要求1所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述翼身融合体(01)与所述外翼段(02)之间设有负的几何扭转。
5.如权利要求1所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述翼身融合体(01)的中间位置的上部设有用于放置设备的设备舱(11)，以及覆盖在所述设备舱(11)上方的舱盖(07)；其中，所述设备舱(11)内设置有飞控模块、电源模块、任务载荷、前起转向舵机以及发动机油门舵机。
6.如权利要求5所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述设备舱(11)的底板处设有开口，所述任务载荷的增稳云台、相机和光电吊舱设于所述开口处。
7.如权利要求5所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述翼身融合体(01)、所述外翼段(02)、所述翼稍小翼(03)和所述舱盖(07)均采用复合材料制成。
8.如权利要求5所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述翼身融合飞翼布局的无人机设有四个油箱，四个所述油箱两两对称设置在所述翼身融合体(01)的所述设备舱(11)两侧。
9.如权利要求1所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述翼身融合飞翼布局的无人机的动力装置设置在所述翼身融合体(01)的正后方，所述动力装置包括发动机(10)、发动机整流罩(08)和螺旋桨(09)。
10.如权利要求7所述的翼身融合飞翼布局的无人机，其特征在于：所述发动机(10)设为活塞式，所述发动机整流罩(08)采用碳纤维复合材料制造，所述螺旋桨(09)设为三叶反桨。
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