CN106828913A - 一种垂直起降无人机 - Google Patents

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赖雪聪
李刚
伍可炳
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Beijing Falcon Uav Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22—Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports

Abstract

本发明提出了一种垂直起降无人机，包括机身(1)，所述机身(1)前端两侧对称设置鸭翼(2)和旋翼动力组(5)，所述机身(1)后端两侧对称设置主翼(3)和旋翼动力组(5)，所述机身(1)的尾部设置固定翼动力组(4)。本发明提出的一种垂直起降无人机，结合了固定翼无人机和垂直起降无人机两方面的优势，选取鸭式翼身融合的固定翼飞机为主体，以鸭翼和飞机主翼主梁作为旋翼和固定翼飞机共同主承力部件，完成四旋翼的安装，最终实现具有较优气动布局的可垂直起降的一款无人机，它的垂直起降功能使飞行器无需跑道起飞，鸭式布局的固定翼飞行器也比普通旋翼拥有更长的航时。

Description

一种垂直起降无人机
技术领域
本发明属于工业级无人机技术领域，尤其是一种垂直起降无人机。
背景技术
在航空领域常见的固定翼飞机，由于主要靠机翼产生升力平衡飞机重量，动力系统主要用来克服飞机飞行阻力，因此远小于飞机重量的动力就可以让固定翼飞机离地升空，其飞行速度比较快，航程和巡航时间也较长，但起降距离长，要求高质量的跑道，严重影响和妨碍了固定翼飞机在偏远无专用机场地区的应用。
在航空领域常见的旋翼直升机，可以解决在狭小场地垂直起降的问题。在已知的旋翼飞行器中，除了常见的单桨直升机以外，还有多桨直升机，多桨直升机一般是通过变化桨的转速来改变飞行姿态的，如4桨旋翼直升机，4个桨相对于中心对称放置，其中有2个桨是顺时针旋转，还有2个桨是逆时针方向旋转。当飞机需要往一个方向转向时，只要改变增加其中2个顺时针/逆时针桨的转速，减少另外2个逆时针/顺时针桨的转速就可以改变航向。需要倾斜飞机时，只要减小飞行方向上的桨的转速，增加对称位置的桨的转速就能通过升力差向指定的方向飞行。
但直接和动力系统相连的旋翼效率远不如固定翼飞机的机翼，因此功耗大。又因其前进速度主要靠旋翼桨盘通过倾斜盘的倾斜产生的分力提供，同时直升机前进飞行的阻力也较固定翼飞机大得多。因此其飞行速度、距离和续航时间都不如固定翼飞机，为此研发一套兼有固定翼飞机和直升机有点的飞行器迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种垂直起降无人机。
具体技术方案如下：
一种垂直起降无人机，包括机身(1)，所述机身(1)前端两侧对称设置鸭翼(2)和旋翼动力组(5)，所述机身(1)后端两侧对称设置主翼(3)和旋翼动力组(5)，所述机身(1)的尾部设置固定翼动力组(4)。
优选地，所述固定翼动力组(4)包括电动马达、木桨和减速齿轮。
优选地，所述旋翼动力组(5)包括连接件、电动马达和旋翼碳桨。
优选地，所述机身(1)内置飞机控制系统、油箱和线路。
优选地，所述机身(1)内置飞机控制系统、电池和线路。
优选地，所述机身(1)内置飞机控制系统、电池、油箱和线路。
优选地，所述主翼(3)远离机身(1)的一端设置垂直的翼尖小翼。
相对于现有技术，本发明所述的一种垂直起降无人机具有以下优势：
本发明提出的一种垂直起降无人机，结合了固定翼无人机和垂直起降无人机两方面的优势，选取鸭式翼身融合的固定翼飞机为主体，以鸭翼和飞机主翼主梁作为旋翼和固定翼飞机共同主承力部件，完成四旋翼的安装，最终实现具有较优气动布局的可垂直起降的一款无人机，它的垂直起降功能使飞行器无需跑道起飞，鸭式布局的固定翼飞行器也比普通旋翼拥有更长的航时。
附图说明
图1为本发明提出的一种垂直起降无人机的立体图。
附图标记说明：
1机身 2鸭翼 3主翼 4固定翼动力组 5旋翼动力组
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步详细说明本发明的技术方案。应当理解，此处描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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、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。
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，可以是固定连接，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；可以是直接连接，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1为本发明提出的一种垂直起降无人机的立体图，包括：机身(1)，所述机身(1)内置飞机控制系统、油箱和线路，或者飞机控制系统、电池和线路，或者飞机控制系统、油箱、电池和线路，可以根据实际情况选择使用电动、油动或油电混合。所述机身(1)前端两侧对称设置鸭翼(2)和旋翼动力组(5)，所述鸭翼(2)对称设置在机身(1)前端的两侧，所述旋翼动力组(5)设置在鸭翼(2)的一端，与鸭翼(2)连接的两组旋翼动力组(5)设置的位置关于机身(1)对称，所述旋翼动力组(5)包括连接件、电动马达和旋翼碳桨，所述机身(1)后端两侧对称设置主翼(3)和旋翼动力组(5)，所述主翼(3)对称设置在机身(1)后端的两侧，在主翼(3)的一端设置有旋翼动力组(5)，与主翼(3)连接的两组旋翼动力组(5)关于机身(1)对称，所述机身(1)的尾部设置固定翼动力组(4)，所述固定翼动力组(4)包括电动马达、木桨和减速齿轮，在主翼(3)远离机身(1)的一端设置垂直的翼尖小翼，所述翼尖小翼可以增加飞机的横向稳定性，也可以减小诱导阻力。
选取鸭式翼身融合的固定翼飞机为主体，以鸭翼和飞机主翼主梁作为旋翼和固定翼飞机共同主承力部件，完成四旋翼的安装。最终实现具有较优气动布局的可垂直起降功能的这样一款创新型无人机。这款无人机最大的优势在于将固定翼与垂直起降这两个前沿的功能较好的结合起来。无人机的垂直起降功能使飞行器无需跑道起飞；而鸭式布局的固定翼飞行器也比普普通旋翼拥有更长航时的优势。
该无人机选取鸭式翼身融合布局飞机为主体，主要考虑到以下几个方面。与常规布局固定翼飞机相比，鸭式布局通过前后翼的气动耦合可以实现比常规布局更高的升阻比；且垂起旋翼主轴和固定翼主梁的结合使得飞行器比同样具有垂起功能的常规布局飞行器产生的阻力更小，增重更少。在结构方面，这种布局使得飞行器极大的省去了添加垂直起降功能带来的增重问题，并且有效的将两者主承力部分结合，机翼和旋翼的结合省去了大量的碳管，减重、减阻效果明显。
根据地面站的指令，无人机开始起飞工作，飞机控制系统控制旋翼动力组(5)旋转，产生向上的升力，达到一定高度后，飞机控制系统控制固定翼动力组(4)和旋翼动力组(5)协同工作，固定翼动力组(4)提供向前的推力产生向前的速度，鸭翼(2)和主翼(3)产生升力，并逐步取代旋翼动力组(5)产生的升力，无人机从旋翼飞行状态转换到固定翼飞行状态，同时，鸭翼(2)和主翼(3)上的升降舵和副翼控制无人机的姿态，达到飞机平稳飞行的目的。
综上所述，本发明提出的一种垂直起降无人机，结合了固定翼无人机和垂直起降无人机两方面的优势，选取鸭式翼身融合的固定翼飞机为主体，以鸭翼和飞机主翼主梁作为旋翼和固定翼飞机共同主承力部件，完成四旋翼的安装，最终实现具有较优气动布局的可垂直起降的一款无人机，它的垂直起降功能使飞行器无需跑道起飞，鸭式布局的固定翼飞行器也比普通旋翼拥有更长的航时。
以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对本发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。

Claims (7)

1.一种垂直起降无人机，包括机身(1)，其特征在于，所述机身(1)前端两侧对称设置鸭翼(2)和旋翼动力组(5)，所述机身(1)后端两侧对称设置主翼(3)和旋翼动力组(5)，所述机身(1)的尾部设置固定翼动力组(4)。
2.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述固定翼动力组(4)包括电动马达、木桨和减速齿轮。
3.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述旋翼动力组(5)包括连接件、电动马达和旋翼碳桨。
4.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述机身(1)内置飞机控制系统、油箱和线路。
5.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述机身(1)内置飞机控制系统、电池和线路。
6.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述机身(1)内置飞机控制系统、电池、油箱和线路。
7.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述主翼(3)远离机身(1)的一端设置垂直的翼尖小翼。
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