CN106516083A - 一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置 - Google Patents

一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置 Download PDF

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师志强
韩文霆
邵国敏
刘俊龙
淡煦珈
张立元
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U30/10—Wings

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Abstract

本发明涉及一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，它包括无人机框架，翼梢小翼以及转动机构；所述无人机框架由无人机机身，开源飞控，电子调速器，电机和螺旋桨组成；其中的无人机主机翼段为EPP泡沫材质，比重轻，弹性好，被广泛用于遥感无人机；其中的无人机翼梢段是轻木材质，且主机翼段与翼梢段固连在一起。所述转动机构由双轴电机和连接板组成；通过飞控控制电子调速器，进一步控制双轴电机转动，最终调整翼梢小翼的角度，以便自动适应无人机飞行姿态的变化。该翼梢小翼转动装置可调角度更多，并利用飞控自动识别无人机飞行状态，以便更加及时的调整角度，较大的提升机翼的气动性能，增加无人机作业的航时航程。

Description

一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置
技术领域
本发明提出一种安装有变体翼梢小翼的固定翼无人机装置，特别涉及到遥感固定翼无人机整体布局设计领域。
背景技术
固定翼无人机作为一种无人机飞行器，具有飞行效率高、系统结构简单和成本低等优点，已经越来越广泛的应用到大范围的巡航监测中，弥补了卫星遥感数据数据获取能力不足、更新周期长等缺点。目前的无人机存在航时较短、任务载荷装载小等缺点，不能很好的满足长时间，远距离航拍、测绘等任务需求。
由于翼梢小翼可以改善机翼展向气流流动，减少机翼诱导阻力，具有增升减阻、提高爬升率、增加航时航程等优点，其在固定翼飞机中的应用越来越广泛。但是目前翼梢小翼的设计主要针对飞机在巡航阶段升阻特性的改善设计，其结构方式不能改变，由于固定翼飞机在起飞，爬升和巡航阶段受到的诱导阻力不同，很难保证固定翼飞机在起降、爬升阶段具有最优的减阻效果。
综上所述，需要设计一种变体翼梢小翼，来完善飞机在各个飞行阶段的气动性能，以增加飞机的航时航程。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有遥感无人机的翼梢小翼结构无法自动适应无人机飞行姿态的变化，而提出一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置。
一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，它包括无人机框架，翼梢小翼以及转动机构；所述无人机框架由无人机机身，开源飞控，电子调速器，电机和螺旋桨组成；其中的无人机主机翼段为EPP泡沫材质，比重轻，弹性好，被广泛用于遥感无人机；其中的无人机翼梢段是轻木材质，且主机翼段与翼梢段固连在一起。所述转动机构由双轴电机和连接板组成；其中双轴电机通过螺钉固定在机翼上。所述双轴电机两头转动轴端部攻有螺纹，与方型轴进行螺纹装配，方形轴另一端和连接板连接，并通过螺钉将方型轴与连接板紧固。
所述连接板为凹槽形，凹槽用于放置双轴电机并与双轴电机相连。连接板上有6个螺纹孔，以便和翼梢小翼进行螺纹连接。
所述翼梢小翼中部为方型槽，方型槽用于和连接板相连，翼梢小翼为轻木材质，厚度均匀且为翼梢最大厚度的四分之一，翼梢小翼安置在翼梢弦线处，且翼梢小翼与翼梢接触处为半圆柱体，以使翼梢小翼在转动过程中可以更好的贴合翼梢，更大程度的减少翼梢小翼在转动过程中产生的缝隙，以确保整体无人机的气动性能。
其中翼梢小翼不同工况的最优倾角，可通过在不同倾角下的飞行试验确定，并通过代码把最优倾角及控制方式写入飞控，通过飞控发出控制指令控制电子调速器，电子调速器调节双轴电机转动，进而改变连接板的转动角度，进而带动翼梢小翼旋转，随后角度传感器把翼梢小翼转动的角度反馈给飞控，飞控根据翼梢小翼已经转动的角度判断电机如何转动，进一步输出控制指令控制电子调速器，从而实现翼梢小翼转动装置角度的实时动态调整，以使翼梢小翼转动到期望的角度，以便自动适应无人机飞行姿态的变化。
本发明的有益效果是：这种翼梢小翼转动装置采用轻木材质，在不增加无人机负重的同时，通过电机转动可调节翼梢小翼从0°到90°转动，可调角度更多，以使无人机更加广泛的适用于各个工况，并利用飞控自动识别无人机飞行状态，以便更加及时的调整角度，较大的提升机翼的气动性能，增加无人机作业的航时航程。
附图说明
图1为翼梢小翼转动装置整体结构示意图。
图2为转动机构局部示意图。
图3为翼梢小翼结构示意图。
图4为连接板结构示意图
图5为双轴电机结构示意图。
图6为方型轴结构示意图
图7为翼梢小翼转动装置控制流程图。
附图中，各部件名称与附图标记的对应关系为：
1、无人机框架，2、开源飞控，3、电子调速器，4、主机翼段，5、翼梢段，6、转动机构，7、翼梢小翼，8、电机，9、螺旋桨，10、连接板，11、双轴电机，12、方型轴，13、角度传感器。
具体实施方式：
结合附图，对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，它包括：无人机框架(1)，转动机构(6)以及翼梢小翼(7)；所述无人机框架(1)由开源飞控(2)，电子调速器(3)，主机翼段(4)，翼梢段(5)，电机(8)和螺旋桨(9)组成；其中的无人机主机翼段(4)为EPP泡沫材质，比重轻，弹性好，被广泛用于遥感无人机；其中的无人机翼梢段(5)是轻木材质，且主机翼段(4)与翼梢段(5)固连在一起。
如图2，图4，图5和图6所示，所述转动机构(6)由双轴电机(11)和连接板(10)组成；其中双轴电机(11)通过螺钉固定在翼梢段(5)。所述双轴电机(11)两头转动轴端部攻有螺纹，与方型轴(12)进行螺纹装配，方型轴(12)另一端和连接板(10)连接，并通过螺钉将方型轴(12)与连接板(10)紧固；所述连接板(10)为凹槽形，双轴电机(11)通过方形轴(12)固定于凹槽内。
如图3所示，所述翼梢小翼(7)中部为方型槽，方型槽有6个螺纹孔，用于和连接板(10)进行螺纹连接。翼梢小翼(7)为轻木材质，厚度均匀且为翼梢最大厚度的四分之一，翼梢小翼(7)安置在翼梢弦线处，且翼梢小翼(7)与翼梢接触处为半圆柱体，以使翼梢小翼(7)在转动过程中可以更好的贴合翼梢，更大程度的减少翼梢小翼(7)在转动过程中产生的缝隙，以确保整体无人机的气动性能。
如图2，图3和图7所示，所述双轴电机(11)获得电子调速器(3)发出的信号以后开始工作，通过方型轴(12)带动连接板(10)旋转，从而使翼梢小翼(7)转动角度发生变化。
如图1和图7所示，由开源飞控(2)的IMU传感器测量小型固定翼无人机在空中的姿态信息，开源飞控(2)根据测量得到的姿态信息发出相应的控制信号给电子调速器(3)，然后电子调速器(3)控制双轴电机(11)转动一定角度，从而带动连接板(10)和翼梢小翼(7)转动。角度传感器(13)把连接板(10)转动的角度反馈给开源飞控(2)，开源飞控(2)根据翼梢小翼(7)已经转动的角度判断双轴电机(11)如何转动，进一步输出控制指令控制电子调速器(3)，从而实现翼梢小翼(7)角度的实时动态调整，以使翼梢小翼(7)转动到期望的角度。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征及本发明的优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (5)

1.一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，主要由无人机框架，转动机构以及翼梢小翼组成；其中无人机框架由主机翼段，翼梢段，开源飞控，电子调速器，电机和螺旋桨组成；其中的主机翼段为EPP泡沫材质，翼梢段是轻木材质，且主机翼段和翼梢段固连在一起。
2.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，其特征在于：转动机构由双轴电机和连接板组成；其中双轴电机通过螺钉固定在机翼上，双轴电机两头转动轴端部攻有螺纹，与方型轴进行螺纹装配，方型轴另一端和连接板连接，并通过螺钉将方型轴与连接板紧固。
3.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，其特征在于：连接板为凹槽形，双轴电机通过方形轴固定于凹槽内；连接板上有6个螺纹孔，以便和翼梢小翼进行螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，其特征在于：翼梢小翼中部为方型槽，方型槽用于和连接板相连，翼梢小翼安置在翼梢弦线处，且翼梢小翼与翼梢接触处为半圆柱体。
5.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机的翼梢小翼转动装置，其特征在于：通过飞控发出控制指令控制电子调速器，电子调速器调节双轴电机转动，进而改变翼梢小翼的转动角度，以便自动适应无人机飞行姿态的变化。
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