CN107097949A - 一种垂直起降固定翼无人机 - Google Patents

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申守健
陶亮
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Abstract

本发明公开了一种垂直起降固定翼无人机，包括机身、机翼、发动机、螺旋桨和飞行控制单元；所述机翼固定安装在机身的两侧，且机翼的下部通过副翼控制舵机转动连接有副翼；所述机身的顶部固定安装有机头罩，且机头罩内腔的底部固定安装有发动机；所述发动机的动力输出轴通过齿轮箱与螺旋桨转动轴的底部固定连接；所述螺旋桨转动轴的上且位于机头罩的外部固定安装螺旋桨；所述机身内腔的顶部固定安装有油箱，且油箱的后面设置有飞行控制单元；本发明垂直起降固定翼无人机，适用范围广，性价比高，使飞机降落过程简单化；成本低，可反复利用；无需宽阔平坦的专用机场；全自主飞行，不需要熟练的飞手操控，培训和推广更为便捷快速。

Description

一种垂直起降固定翼无人机
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体为一种垂直起降固定翼无人机。
背景技术
无人直升机可以垂直起降不受场地限制，但续航时间和速度却一直是短板，固定翼无人机续航时间长、速度快，但起飞时却需要起飞跑道或者弹射器，降落时还需要很大的空间或者跑道，如何在二者之间找到平衡，曾经是一个亟待解决的难题。自上个世纪以来，就有人开始不断探索，旨在寻找一种既可以垂直起降又能保障高航速和长航时的复合翼无人机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垂直起降固定翼无人机，让固定翼无人机即可以垂直起降不受场地限制，又可以进行长航时高效率作业，具体做法是将传统的固定翼飞机的滑跑起飞改为火箭发射式的垂直起飞，飞行到一定高度后改为水平飞行，降落时先将飞机垂直拉起悬停在空中，再缓慢下降，利用副翼控制飞机下降时的姿态及着陆位置，使飞机平稳着陆。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种垂直起降固定翼无人机，包括机身、机翼、发动机、螺旋桨和飞行控制单元；所述机翼固定安装在机身的两侧，且机翼的下部通过副翼控制舵机转动连接有副翼；所述机身的顶部固定安装有机头罩，且机头罩内腔的底部固定安装有发动机；所述发动机的动力输出轴通过齿轮箱与螺旋桨转动轴的底部固定连接；所述螺旋桨转动轴的上且位于机头罩的外部固定安装螺旋桨；所述机身内腔的顶部固定安装有油箱，且油箱的后面设置有飞行控制单元；所述飞行控制单元的上部设置有伞舱；所述飞行控制单元的下部设置有任务载荷舱；所述机身的正面设置有可收放起落架，且机身的背面安装有垂直尾翼，且垂直尾翼上通过方向舵控制舵机转动连接有方向舵。
作为本发明的一种优选技术方案，所述飞行控制单元包括陀螺、加速度计、气压高度传感器、空速传感器、GPS定位仪和控制器，且控制器分别与陀螺、加速度计、气压高度传感器、空速传感器、GPS定位仪、发动机、副翼控制舵机和方向舵控制舵机电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述发动机与机头罩内腔的底部连接处设置有发动机减震器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述螺旋桨设置有两组，且均匀固定安装在螺旋桨转动轴上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述机翼的底部的两端安装有起落架。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明垂直起降固定翼无人机，解决了固定翼飞机起飞着陆的跑道问题，完全改变了固定翼飞机滑跑起飞的飞行方式，改用像火箭发射一样的垂直起飞，到达一定高度后沿垂直起飞的路径向一侧偏转，以抛物线的轨迹转入平飞状态，降落时先将飞机垂直拉起悬停在空中，再缓慢下降，利用副翼控制飞机下降时的姿态及着陆位置，使飞机平稳着陆；采用共轴双桨单台发动机作为动力，解决了电动无人机的航时短的问题，可以大大提高作业效率，降低作业成本，适用范围广，性价比高，使飞机降落过程简单化；成本低，可反复利用；无需宽阔平坦的专用机场；全自主飞行，不需要熟练的飞手操控，培训和推广更为便捷快速；实用性强，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的侧视图；
图中：1-机身；2-机翼；3-发动机；4-齿轮箱；5-螺旋桨；6-发动机减震器；7-副翼控制舵机；8-副翼；9-起落架；10-油箱；11-伞舱；12-飞行控制单元；13-任务载荷舱；14-可收放起落架；15-方向舵控制舵机；16-垂直尾翼；17-方向舵；18-机头罩；19-螺旋桨转动轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-2本发明提供的一种实施例：一种垂直起降固定翼无人机，包括机身1、机翼2、发动机3、螺旋桨5和飞行控制单元12；所述机翼2固定安装在机身1的两侧，且机翼2的下部通过副翼控制舵机7转动连接有副翼8；所述机身1的顶部固定安装有机头罩18，且机头罩18内腔的底部固定安装有发动机3；所述发动机3的动力输出轴通过齿轮箱4与螺旋桨转动轴19的底部固定连接；所述螺旋桨转动轴19的上且位于机头罩18的外部固定安装螺旋桨5；所述机身1内腔的顶部固定安装有油箱10，且油箱的后面设置有飞行控制单元12；所述飞行控制单元12的上部设置有伞舱11；所述飞行控制单元12的下部设置有任务载荷舱13；所述机身1的正面设置有可收放起落架14，且机身1的背面安装有垂直尾翼16，且垂直尾翼16上通过方向舵控制舵机15转动连接有方向舵17；所述飞行控制单元12包括陀螺、加速度计、气压高度传感器、空速传感器、GPS定位仪和控制器，且控制器分别与陀螺、加速度计、气压高度传感器、空速传感器、GPS定位仪、发动机3、副翼控制舵机7和方向舵控制舵机15电性连接；所述发动机3与机头罩18内腔的底部连接处设置有发动机减震器7；所述螺旋桨6设置有两组，且均匀固定安装在螺旋桨转动轴19上；所述机翼2的底部的两端安装有起落架9。
设计特征：
动力单元采用一台发动机3提供动力，通过一个特殊设计的齿轮箱4，动力输出变为同心双轴反向旋转，形成共轴反浆动力系统，用以克服螺旋桨5旋转时产生的反扭矩问题，使机身的1受力完全平衡，便于飞行中飞机姿态的控制，发动机3下端通过发动机减震器6与机身1相连。
机翼2布局采用一体化设计，没有单独的尾翼，结构更为紧凑，机身两侧安装有垂直尾翼16，机翼2的下端设计有两个副翼8，用于控制飞行姿态，包括俯仰和滚转，机翼2两端设计有起落架9，机身1的背部下端设计有固定垂尾兼（兼起落架），垂尾上设计有尾舵，用于控制飞机的航向，机身腹部下端设计有可收放起落架14，机身1内部设计有油箱10、飞行控制单元12、数传电台、伞仓及任务载荷舱13，任务载荷舱13可根据不同的任务需求搭载不同的任务载荷，比如航测相机、光电吊舱、多光谱相机、高光谱相机、倾斜摄影相机等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种垂直起降固定翼无人机，包括机身（1）、机翼（2）、发动机（3）、螺旋桨（5）和飞行控制单元（12）；其特征在于：所述机翼（2）固定安装在机身（1）的两侧，且机翼（2）的下部通过副翼控制舵机（7）转动连接有副翼（8）；所述机身（1）的顶部固定安装有机头罩（18），且机头罩（18）内腔的底部固定安装有发动机（3）；所述发动机（3）的动力输出轴通过齿轮箱（4）与螺旋桨转动轴（19）的底部固定连接；所述螺旋桨转动轴（19）的上且位于机头罩（18）的外部固定安装螺旋桨（5）；所述机身（1）内腔的顶部固定安装有油箱（10），且油箱（10）的后面设置有飞行控制单元（12）；所述飞行控制单元（12）的上部设置有伞舱（11）；所述飞行控制单元（12）的下部设置有任务载荷舱（13）；所述机身（1）的正面设置有可收放起落架（14），且机身（1）的背面安装有垂直尾翼（16），且垂直尾翼（16）上通过方向舵控制舵机（15）转动连接有方向舵（17）。
2.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于：所述飞行控制单元（12）包括陀螺、加速度计、气压高度传感器、空速传感器、GPS定位仪和控制器，且控制器分别与陀螺、加速度计、气压高度传感器、空速传感器、GPS定位仪、发动机（3）、副翼控制舵机（7）和方向舵控制舵机（15）电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于：所述发动机（3）与机头罩（18）内腔的底部连接处设置有发动机减震器（7）。
4.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于：所述螺旋桨（6）设置有两组，且均匀固定安装在螺旋桨转动轴（19）上。
5.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于：所述机翼（2）的底部的两端安装有起落架（9）。
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