CN106741934A - 串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机的飞行原理技术。串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机包括前拉动力系统、主机身、管套桨后推动力系统、尾管、十字尾座和支脚减震系统；其中主机身内包含电池舱、任务载荷舱和飞控系统舱；飞机起飞时由支脚减震系统支撑，前拉桨和后推管套桨旋转产生起飞动力，同时消除桨带来的反扭力矩。飞控对副翼和十字尾座舵面进行操控，副翼和十字尾座在折叠桨带来的滑流下产生舵效，对飞机姿态进行修正与控制，保证飞机的飞行。垂直降落时支脚减震系统发挥作用。飞机飞行原理简单可靠，相对原来的倾盘共轴双桨控制原理更简洁。
Description
技术领域
本发明涉及无人机的飞行原理技术，具体涉及一种串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机。
背景技术
近年来，国内无人机行业发展突飞猛进，广泛应用于电力巡线、抢险救灾、森林监测、通信中继等领域。固定翼垂直起降型无人机兼顾旋翼机的垂直起降、定点作业和固定翼的快速响应、长航时等优点，适用于执行山地任务。其主要发展方向分为尾座式和倾转旋翼式。固定翼垂直起降技术发展较早，但技术复杂，进度缓慢，但到目前为止服役的只有V-22“鱼鹰”和“鹰眼”倾转旋翼机；尾座式固定翼垂直起降无人机并未获得实际突破。国内相关技术起步较晚，没有相应的技术积累，同时相关型号正处于研发验证阶段，技术不够成熟。且其存在的较多的技术问题，例如飞机的起飞阻力较大，增加了起降阶段的能量消耗，飞行速度慢，航时短以及所需跑道长等问题。
发明内容
本发明需要解决在垂直起降过程中耗能高，飞行原理控制难的问题。使串列共轴双桨尾座式起降无人机能具备简单可靠的操控效果，同时相比其他垂直起降的固定翼和旋翼类无人机，续航能力有所提升。
串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机包括前拉动力系统、主机身、管套桨后推动力系统、尾管、十字尾座和支脚减震系统；其中主机身内包含电池舱、任务载荷舱和飞控系统舱；飞机起飞时由支脚减震系统支撑。前拉桨和后推管套桨旋转产生起飞动力，同时消除桨带来的反扭力。十字尾座在两副18寸折叠桨带来的滑流下产生舵效，对飞机垂直起降时进行控制。飞控对飞机的姿态进行修正，保持飞机垂直起降和平飞。飞机竖直起飞到安全高度后，转为平飞。平飞转为垂直姿态进行降落时支脚减震系统发挥作用。飞机飞行原理简单可靠，相对原来的倾盘共轴双桨控制原理更简洁。
通过该技术手段本发明取得的有益技术效果为：副翼处于前拉动力系统螺旋桨滑流下，十字尾舵处于管套桨后推动力系统螺旋桨滑流下，在垂直起降过程中舵效有效，可以控制飞机起降过程中的姿态；并且尾座式的布局在垂直起降过程中全机阻力小、耗能低，能有效地提升飞机的续航能力。
附图说明
图 1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的桨套管后推动力系统示意图。
图3是本发明的支脚减震系统示意图。
1、前拉动力系统；2、机身主体；3、管套桨后推动力系统；4、十字尾座；5、支脚减震系统；6、管；7、一比一传动齿轮；8、轴承；9、下桨夹；10、桨；11、上桨夹；12、减震弹簧；13、支脚固定机构；14、外管；15、内管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机，包括前拉动力系统1、机身主体2、管套桨后推动力系统3、十字尾座4和支脚减震系统5，前拉动力系统1安装在机身主体2的头部，管套桨后推动力系统3安装在机身主体2的尾部并与机身主体2的机翼融合，十字尾座4安装在管套桨后推动力系统3的后端，支脚减震系统5安装在十字尾座4的四个翼稍上。
为保证和前拉动力系统1同轴同转速，该串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机的管套桨后推动力系统3包括管6、一比一传动齿轮7、轴承8、下桨夹9、桨10和上桨夹11，所述桨10通过轴承8套合在管6的中部上并由下桨夹9和上桨夹11将其夹紧，所述一比一传动齿轮7的一个传动齿轮套合固定在管6上并紧靠上桨夹11另一个传动齿轮与管套桨后推动力系统3的盘式电机轴连接。
为使飞机飞行后着陆在接触地面的时候，支脚减震系统发挥作用，保证飞机降落。该串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机的支脚减震系统5包括减震弹簧12、支脚固定机构13、外管14和内管15，所述内管15与十字尾座4安装连接，所述外管14一端与内管15套合连接另一端通过减震弹簧12与支脚固定机构13按压连接。
飞机在起飞时，由支脚减震系统支撑飞机，油门加速，飞机离地。由飞控驱动十字舵面产生舵效，对垂直姿态进行控制校正。到达安全高度后，飞控模式切换为平飞模式。加大油门，拉起升降舵使飞机进入垂直状态。飞控调整为吊机模式，减小飞机油门，飞机下降；在接触地面的时候，支脚减震系统发挥作用，保证飞机降落。该发明已完成了试验飞行，证明飞行原理与控制可行。
串列共轴双桨尾座式垂直起降技术与倾转旋翼技术相比可以有效地减小飞机的起飞阻力，降低了起降阶段的能量消耗，从而解决了垂直起降飞机的起飞阶段耗能大的缺点；与旋翼和直升机相比，具有飞行速度快，航时长等优点；与固定翼相比，降低了起降阶段对机场的要求，同时能够实现定点悬停。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机，其特征在于：所述串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机包括前拉动力系统（1）、机身主体（2）、管套桨后推动力系统（3）、十字尾座（4）和支脚减震系统（5），所述前拉动力系统（1）安装在机身主体（2）的头部，所述管套桨后推动力系统（3）安装在机身主体（2）的尾部并与机身主体（2）的机翼融合，所述十字尾座（4）安装在管套桨后推动力系统（3）的后端，所述支脚减震系统（5）安装在十字尾座（4）的四个翼稍上。
2.根据权利要求1所述的串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机，其特征在于：所述管套桨后推动力系统（3）包括管（6）、一比一传动齿轮（7）、轴承（8）、下桨夹（9）、桨（10）和上桨夹（11），所述桨（10）通过轴承（8）套合在管（6）的中部上并由下桨夹（9）和上桨夹（11）将其夹紧，所述一比一传动齿轮（7）的一个传动齿轮套合固定在管（6）上并紧靠上桨夹（11）另一个传动齿轮与管套桨后推动力系统（3）的盘式电机轴连接。
3.根据权利要求1或2所述的串列共轴双桨尾座式垂直起降无人机，其特征在于：所述支脚减震系统（5）包括减震弹簧（12）、支脚固定机构（13）、外管（14）和内管（15），所述内管（15）与十字尾座（4）安装连接，所述外管（14）一端与内管（15）套合连接另一端通过减震弹簧（12）与支脚固定机构（13）按压连接。
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