CN107244411A - 一种基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，包括前拉螺旋桨，翼形机身和内涵道，翼形机身是由平凸翼型纵向拉伸获得，所述内涵道是对称布置在无人机翼形机身内左右两侧，所述内涵道包括涵道桨叶，支撑架，万向导气舵面环，所述万向导气舵面环可以根据飞行控制系统的指令调节圆环的输出角度，从而改变内涵道的排气方向，实现对飞行器升降、偏航和滚转操纵。本发明无人机具备良好的气动性能，没有外露的操纵舵面，提高了飞机的续航能力，并且通过调节前拉螺旋桨和左右两侧内涵道输出功率及内涵道中万向导气舵面环的偏转位置，使其具备三种起降方式，垂直起降，短距起降和常规滑跑起降，搭载相关采集设备后非常适合用于航空测绘。

Description

一种基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机

技术领域

本发明属于无人飞行器技术领域，尤其涉及无外露舵面无人机。

背景技术

目前的通用航空飞行器一般是常规固定翼飞行器或是直升机，其中固定翼飞行器起飞距离较长，对起降场地要求较高，飞行速度较快难以实现在一定小空域范围内的稳定逗留；直升机具有高速旋转的旋翼，桨叶在翼尖处速度较快，将导致翼尖涡流，螺旋桨叶片尾迹紊流涡的非对称脱落，对飞机机体产生周期性冲击，推进效率较低，安全性较差，结构复杂，维护难度较高，同时振动及噪音较大，对机内及周围环境产生严重干扰。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，具有短距起降，垂直起降，低速降落，低速大攻角抗失速，小半径盘旋，侧风影响小，飞行更加安全等技术优势。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：一种基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，包括翼形机身，前拉螺旋桨、内涵道和内涵道动力组成，所述前拉螺旋桨设在翼形机身的前端，所述内涵道设在翼形机身厚度最高点的后侧，所述内涵道动力组成包括涵道桨叶、支撑架和固定在支撑架上的万向导气舵面环，所述涵道桨叶匹配的设在内涵道内，所述万向导气舵面环设在内涵道的底部，并能调整输出角度。

作为优选，所述翼形机身的底部还设有前机轮和后机轮。

作为优选，所述翼形机身的形状为平凸翼型纵向拉伸而成，所述平凸翼型的弦长为b。

作为优选，所述内涵道有两个，并排设在翼形机身上。

作为优选，所述翼形机身厚度为e，且0.1b≦e≦0.4b；翼形机身的宽度不小于3b。

作为优选，所述前拉螺旋桨距离翼形机身的距离为a，且0.1e≦a≦1.5e。

作为优选，所述万向导气舵面环包括万向节和与该万向节连接的圆环，所述圆环的高度为g，且0.1e≦g≦0.3e。

作为优选，所述内涵道与离翼形机身前缘的距离为d，内涵道直径为c，且0.15b≦d≦0.45b，0.1b≦c≦0.3b。

作为优选，所述涵道桨叶与内涵道出口平面的距离为f，且0.4e≦f≦0.6e。

作为优选，所述后机轮是在无人机翼形机身下部左右两侧对称布置，并与前机轮组成前三角式机轮布局。

有益效果：相对于现有技术，本发明具有以下优点：(1)本发明所述翼形机身2是将弦长为b平凸翼型纵向拉伸获得，其中翼型厚度e的范围为0.1b≦e≦0.4b,翼形机身宽度不小于3b。机身整体呈现翼型的外形，使无人机获得更好的升阻性能，提高了飞机的续航性能。(2)所述万向导气舵面环7可以根据飞行控制系统的指令调节圆环的输出角度，从而改变内涵道的排气方向，左右两侧的内涵道相互组合，形成各种操纵力矩，避免了外露的控制舵面，同时也避免了飞行器低速飞行时舵效降低的缺点，因此提高了飞机的机动性能。(3)该无人机通过前拉螺旋桨1可以实现高速平飞，利用内涵道4可以提供足够的升力，因此可以使飞行器实现短距起降，甚至垂直起降的功能，同时，该装置的效率较直升机更高，安全性更高，复杂度和维护的难度都大大下降。这种推力及升力的分布，使得飞行器在低速时就有很好的飞行稳定性，可以实现在较小空域内的长时间飞行。(4)前拉螺旋桨1与内涵道4相互配合，改变翼形机身2上的升力，使得飞行器可以实现高速飞行和低速飞行的转换。

附图说明

图1为本发明所述无人机的结构示意图；

图2为本发明所述无人机的侧视立体结构图。

其中，前拉螺旋桨1、翼形机身2、前机轮3、内涵道4、涵道桨叶5、支撑架6、万向导气舵面环7、后机轮8。

具体实施方式

下面结合附图并以具体实施例，进一步阐明本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明的基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，包括翼形机身，前拉螺旋桨、内涵道和内涵道动力组成，所述前拉螺旋桨设在翼形机身的前端，所述内涵道有两个，并排的设在翼形机身厚度最高点的后侧，所述内涵道动力组成包括涵道桨叶、支撑架和固定在支撑架上的万向导气舵面环，所述涵道桨叶匹配的设在内涵道内，所述万向导气舵面环设在内涵道的底部，并能调整输出角度。在翼形机身的底部设置前三角式机轮布局的前机轮和后机轮。

本发明基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机中，翼形机身2是将弦长为b平凸翼型纵向拉伸获得，其中翼型厚度e的范围为0.1b≦e≦0.4b,翼形机身宽度不小于3b。机身整体呈现翼型的外形，使无人机获得更好的升阻性能，提高了飞机的续航性能。

前拉螺旋桨1距离翼形机身2的距离a的范围为0.1e≦a≦1.5e。所述后机轮8是在无人机翼形机身2下部左右两侧对称布置的，与前机轮3功能组成前三角式机轮布局。

所述内涵道4是在无人机翼形机身2内左右两侧对称布置的内涵通道。其特征在于所述内涵道4包括涵道桨叶5，支撑架6，万向导气舵面环7。所述万向导气舵面环7由一个万向节和一个高度为g的圆环组成,g的范围为0.1e≦g≦0.3e。所述万向导气舵面环7可以根据飞行控制系统的指令调节圆环的输出角度，从而改变内涵道的排气方向，左右两侧的内涵道相互组合，形成各种操纵力矩，避免了外露的控制舵面，同时也避免了飞行器低速飞行时舵效降低的缺点，因此提高了飞机的机动性能。左侧内涵道4向前喷气，右侧内涵道4向后喷气，即可实现飞机向左偏转；左侧内涵道4向后喷气，右侧内涵道4向前喷气，即可实现飞机向右偏转；两侧内涵道4同时大马力向下喷气，可以实现飞机垂直上升；两侧内涵道4同时向前喷气，可以快速降低飞机平飞速度，从而降低升力，使飞机下降；左侧内涵道4向下喷气，实现飞机向右滚转；右侧内涵道4向下喷气，实现飞机向左滚转。

所述内涵道4，位于翼形机身2厚度最高点后侧，距离机翼前缘的距离为d的范围为0.15b≦d≦0.45b。其特征在于内涵道4直径为c的范围为0.1b≦c≦0.3b。所述涵道桨叶5与内涵道4出口平面的距离f的范围为0.4e≦f≦0.6e。

本发明无人机利用飞控系统通过调节前拉螺旋桨1和左右两侧内涵道4输出功率及内涵道中万向导气舵面环7的偏转位置，使该飞机具备三种起降方式，垂直起降，短距起降和常规滑跑起降。

该无人机通过前拉螺旋桨1可以实现高速平飞，利用内涵道4可以提供足够的升力，因此可以使飞行器实现短距起降，甚至垂直起降的功能，同时，该装置的效率较直升机更高，安全性更高，复杂度和维护的难度都大大下降。这种推力及升力的分布，使得飞行器在低速时就有很好的飞行稳定性，可以实现在较小空域内的长时间飞行。

前拉螺旋桨1与内涵道4相互配合，改变翼形机身2上的升力，使得飞行器可以实现高速飞行和低速飞行的转换。

该技术可以广泛应用于军用和民用航空技术领域，具有广阔的市场前景，搭载相关采集设备后非常适合用于航空测绘。

Claims (10)

1.一种基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：包括翼形机身，前拉螺旋桨、内涵道和内涵道动力组成，所述前拉螺旋桨设在翼形机身的前端，所述内涵道设在翼形机身厚度最高点的后侧，所述内涵道动力组成包括涵道桨叶、支撑架和固定在支撑架上的万向导气舵面环，所述涵道桨叶匹配的设在内涵道内，所述万向导气舵面环设在内涵道的底部，并能调整输出角度。

2.根据权利要求1所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述翼形机身的底部还设有前机轮和后机轮。

3.根据权利要求1或2所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述翼形机身由弦长为b平凸翼型经过纵向拉伸而成。

4.根据权利要求3所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述内涵道有两个，并排设在翼形机身上。

5.根据权利要求4所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述翼形机身厚度为e，且0.1b≦e≦0.4b；翼形机身的宽度不小于3b。

6.根据权利要求4所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述前拉螺旋桨距离翼形机身的距离为a，且0.1e≦a≦1.5e。

7.根据权利要求6所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述万向导气舵面环包括万向节和与该万向节连接的圆环，所述圆环的高度为g，且0.1e≦g≦0.3e。

8.根据权利要求6所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述内涵道与离翼形机身前缘的距离为d，内涵道直径为c，且0.15b≦d≦0.45b，0.1b≦c≦0.3b。

9.根据权利要求5所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述涵道桨叶与内涵道出口平面的距离为f，且0.4e≦f≦0.6e。

10.根据权利要求5所述基于涵道飞翼布局的长航时测绘无人机，其特征在于：所述后机轮是在无人机翼形机身下部左右两侧对称布置，并与前机轮组成前三角式机轮布局。