CN107618662A - 一种螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其包括机体、控制面板、导航与控制系统、电池系统，所述机体包括左机翼与右机翼，所述左、右机翼尾部各嵌入式安装一螺旋桨，所述螺旋桨的旋转轴与所述机体平行；至少两块控制面板位于所述螺旋桨之后，并与所述机体的尾部连接，转轴贯穿所述控制面板，使所述控制面板可绕所述转轴进行调节。本发明在机翼尾部嵌入式安装后置螺旋桨，在螺旋桨后设置可调节控制面板，电机驱动后置螺旋桨，使飞行器在后置螺旋桨的作用下竖直升降；同时，飞行器通过调整控制面板的姿势，实现在空中的悬停以及巡航。本发明以简单结构实现了垂直升降、长续航、高载荷功能的复合，安全性能高，技术成本低。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器。
背景技术
在无人机领域，多旋翼无人机能够垂直起降，不受空间及场地限制，但其续航能力以及载重能力非常有限；固定翼无人机因优异的机翼气动效率能够实现超长续航以及大载重，但在起降过程中对空间及场地有要求。因此，市面上有将多旋翼以及固定翼结合的无人机机型，对二者的优点进行结合。
现有技术中记载的将多旋翼以及固定翼结合的无人机机型，多是通过旋转式电机驱动，即旋转式电机先驱动螺旋桨实现垂直起降，再整体旋转驱动无人机进行巡航，其控制系统以及电机转动机构复杂，技术成本升高且安全性能降低。
另有，在无人机上安装多个固定电机与螺旋桨，至少一个固定电机驱动螺旋桨使无人机垂直起降，至少一个固定电机驱动螺旋桨实现水平飞行，使得该无人机在飞行时始终有至少一个电机处于不工作的闲置状态，增加了无人机负载。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，利用本发明的装置，可以使无人机在实现垂直起降的同时，有较好的续航能力以及载荷能力；同时，以简单结构降低技术成本，提高安全性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，包括：
机体、控制面板、导航与控制系统、电池系统，所述机体包括左机翼与右机翼，所述左、右机翼尾部向内微凹，各嵌入式安装一螺旋桨，所述螺旋桨的旋转轴与所述机体平行；至少两块控制面板位于所述螺旋桨之后，并与所述机体的尾部连接，转轴贯穿所述控制面板，使所述控制面板可绕所述转轴转动。
在一种优选的实施方式中，所述机体外形为全飞翼布局外形。
在一种优选的实施方式中，所述左、右机翼尖端各设置一翼尖支架，所述翼尖支架固定连接所述转轴两端。
在一种优选的实施方式中，还包括一尾翼，所述尾翼固定连接于所述机体尾部的中间位置。
在一种优选的实施方式中，所述电池系统至少有两组，且每组所述电池系统之间彼此独立运行。
在一种优选的实施方式中，：所述导航与控制系统内置冗余系统。
在一种优选的实施方式中，所述导航与控制系统内置于所述机体的重心位置，所述电池系统对称分布在所述左机翼与所述右机翼内。
在一种优选的实施方式中，还包括摄像头，所述摄像头位于所述机体头部。
在一种优选的实施方式中，所述机体为碳纤维一体成型。
本发明的有益效果是：
本发明通过在机翼尾部嵌入式安装后置螺旋桨，并在螺旋桨之后设置可调节的控制面板，电机驱动后置螺旋桨，使飞行器在后置螺旋桨的作用下竖直升降；同时，飞行器通过调整控制面板的姿势，实现在空中的悬停以及巡航。本发明以简单结构实现了垂直升降、长续航、高载荷功能的复合，安全性能高，技术成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明一个实施例的组成结构示意图；
图2是图1实施例的组成结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
图1、图2是本发明一个实施例的组成结构示意图，参照图1、图2，该螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器包括：
机体1，螺旋桨2，电机3，控制面板4，翼尖支架5，尾翼6，转轴7，电池系统8，摄像头9以及导航与控制系统10。
本发明中，机体1包括左机翼101,右机翼102，左机翼101与右机翼102的尾部向内微凹，各嵌入式安装一螺旋桨2，螺旋桨2的旋转轴与机体1平行，在电机3驱动下绕旋转轴转动；至少两块控制面板4位于螺旋桨2之后，并与机体1的尾部连接，设置转轴7贯穿控制面板4，使控制面板4可绕转轴7转动。
如此，起飞时机体1垂直放置，电机3驱动螺旋桨2转动，带动固定翼飞行器整机垂直起飞；在此垂直起飞过程中，高速气流只通过了小面积的控制面板4，螺旋桨2产生的高速气流受到的阻力小，整个垂直起降固定翼飞行器的有效载荷大幅提升。控制面板4与螺旋桨2配合对整机的飞行姿态进行有效控制，使无人机在实现垂直起降的同时，实现在空中的悬停以及巡航，有较好的续航能力以及载荷能力；同时，以简单结构降低技术成本，提高安全性能。
本实施例中，优选地，如图1、2所示，机体1的外形为全飞翼布局外形，全飞翼布局有利于提升整机的升阻比，是整机的启动性能更好，飞行效率高。
本实施例中，优选地，左机翼101与右机翼102的尖端各设置一翼尖支架5，翼尖支架5固定连接转轴7的两端，在飞机竖直升降的过程中起支撑作用，避免尾部其他结构受损。
本实施例中，设置一尾翼6固定连接于机体1尾部的中间位置，并且与机体垂直，在飞机竖直升降的过程中起支撑作用，尾翼6设置在机体1尾部，飞机在飞行过程中，对整机的飞行效率影响不大。
本实施例中，优选地，电池系统8至少有两组，且每组电池系统8之间彼此独立运行，提升整机飞行的安全性能。
本实施例中，优选地,导航与控制系统10内置冗余系统，提升整机的安全性能与可靠性。
本实施例中，优选地，导航与控制系统10内置于机体1的重心位置，电池系统8对称分布在左机翼101与右机翼102内，有利于整机平衡。
本实施例中，优选地，还包括位于机体1头部的摄像头9，利于控制整机飞行，并从摄像头传回的信号读取所需信息。
本实施例中，优选地，机体1为碳纤维一体成型，以利于提升整机的整体性与可靠性。
综上，本发明的使用流程为：转轴7的轴向为Y方向，螺旋桨2的旋转轴方向为X方向，垂直于XY平面的方向为Z方向；垂直起飞过程中，翼尖支架5和尾翼6竖直立于地面，两个螺旋桨2转动提供竖直方向的推力，同时，两螺旋桨2的转动方向相反，抵消整机在X方向的力矩。
当整机垂直起飞至一定高度要实现悬停，在此垂直悬停过程中，控制面板4绕转轴7转动，两块控制面板4绕转轴7同向转动实现整机绕Y方向的转动平衡，绕转轴7异向转动实现整机绕X方向的转动平衡；两个螺旋桨2推力差实现整机绕Z方向的转动平衡。控制面板4以及螺旋桨2转动受导航与控制系统10的控制。
整机由悬停转化到水平巡航过程中，控制面板4绕转轴7大幅同向旋转，实现整机绕Y方向大幅转动，实现整机由竖直方向调整到水平方向的飞行姿态。
巡航过程中，控制面板4绕Y方向的同向转动来实现整机绕Y方向的转动平衡，绕Y方向的异向转动来实现整机绕X方向的转动平衡，通过两个螺旋桨2的推力差来实现绕Z方向的转动平衡以及实现空中转弯。
水平巡航转换到竖直悬停，通过控制面板4绕Y方向反方向的大幅同向向转动来实现整机绕Y方向大幅转动来实现从水平方向到竖直方向的转换。
垂直降落过程，通过减少电机3驱动的螺旋桨2在竖直方向的推力来实现垂直降落。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于，包括：机体、控制面板、导航与控制系统、电池系统，所述机体包括左机翼与右机翼，所述左、右机翼尾部向内微凹，各嵌入式安装一螺旋桨，所述螺旋桨的旋转轴与所述机体平行；至少两块控制面板位于所述螺旋桨之后，并与所述机体的尾部连接，转轴贯穿所述控制面板，使所述控制面板可绕所述转轴转动。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：所述机体外形为全飞翼布局外形。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：所述左、右机翼尖端各设置一翼尖支架，所述翼尖支架固定连接所述转轴两端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：还包括一尾翼，所述尾翼固定连接于所述机体尾部的中间位置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：所述电池系统至少有两组，且每组所述电池系统之间彼此独立运行。
6.根据权利要求5所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：所述导航与控制系统内置冗余系统。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：所述导航与控制系统内置于所述机体的重心位置，所述电池系统对称分布在所述左机翼与所述右机翼内。
8.根据权利要1,2,3,7中任一项所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：还包括摄像头，所述摄像头位于所述机体头部。
9.根据权利要求1,2,3,7中任一项所述的螺旋桨后置的垂直起降固定翼飞行器，其特征在于：所述机体为碳纤维一体成型。
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