CN108033012A - Vtol固定翼无人机及其固定翼结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机结构领域，旨在解决现有技术中的固定翼无人机的副翼操控性能较差的问题，提供VTOL固定翼无人机及其固定翼结构。固定翼结构括主翼和可活动铰接于主翼后缘切口处的副翼。副翼包括翼梁、多个沿翼梁长向间隔设置并固连翼梁的翼肋、以及包覆于翼肋的外表面的蒙皮。副翼通过转轴转动连接于主翼；转轴的轴线沿主翼的弦向，且位于翼梁和主翼之间。主翼通过驱动机构传动连接副翼于翼梁；驱动机构连接于后缘切口底面和翼梁之间，用于驱动副翼绕转轴摆动。VTOL固定翼无人机包括机身和两侧的固定翼结构。本发明的有益效果是结构紧凑、外观整齐、操控性好。

Description

VTOL固定翼无人机及其固定翼结构

技术领域

本发明涉及无人机结构领域，具体而言，涉及VTOL固定翼无人机及其固定翼结构。

背景技术

较之旋翼无人机，固定翼无人机主要通过机翼结构设计提供升力，具备更高的续航能力。

现有技术中的固定翼无人机的副翼设置方式下，副翼受风压作用具有操控性能较差的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种固定翼结构，以解决现有技术中的固定翼无人机的副翼操控性能较差的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具备上述固定翼结构的VTOL固定翼无人机。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种固定翼结构，其包括主翼和可活动铰接于主翼后缘切口处的副翼。副翼包括翼梁、多个沿翼梁长向间隔设置并固连翼梁的翼肋、以及包覆于翼肋的外表面的蒙皮。副翼通过转轴转动连接于主翼；转轴的轴线沿主翼的弦向，且位于翼梁和主翼之间。主翼通过驱动机构传动连接副翼于翼梁；驱动机构连接于后缘切口底面和翼梁之间，用于驱动副翼绕转轴摆动。

本实施例中的固定翼结构中，通过在主翼的后缘设置后缘切口，用于容纳副翼，使得整体机翼结构紧凑整齐；并且，用于铰接安装副翼的转轴位于翼梁和主翼，可方便副翼的结构设置和受驱旋转；转轴铰接位置及驱动机构设置在后缘切口底面和翼梁之间，使得副翼整体受驱操控性能好；主翼和副翼配合提高固定翼结构整体外观的整齐和避免外设的驱动机构造成扰流的问题。

因此，本发明实施例中的固定翼结构具有结构紧凑、外观整齐、操控性好、导流性能好的有益效果。

在本实施例的一种实施方式中：

驱动机构包括一个驱动缸组，驱动缸组包括两个位于转轴两侧的驱动缸，各个驱动缸一端铰接连接后缘切口的底面、另一端铰接连接翼梁。驱动缸组位于副翼的长向中间位置，并位于相邻两个翼肋的间隙中。

在本实施例的一种实施方式中：

驱动机构包括多个驱动缸组，各个驱动缸组包括两个位于转轴两侧的驱动缸，各个驱动缸一端铰接连接后缘切口的底面、另一端铰接连接翼梁。多个驱动缸组沿副翼的长向间隔设置，并各自位于相邻翼肋的间隙中。

在本实施例的一种实施方式中：

各个驱动缸组的两个驱动缸在副翼处于初始位置时相互平行。

在本实施例的一种实施方式中：

各个驱动缸组的两个驱动缸铰接连接于主翼于同一点，铰接连接翼梁于间隔的两点；转轴位于两个驱动缸和翼梁围成三角形内侧。

在本实施例的一种实施方式中：

转轴穿过各个翼肋上的开孔，并和各个翼肋分别固定连接。

在本实施例的一种实施方式中：

主翼的弦向外端上翘形成翼刀。

本发明实施例还提供一种VTOL固定翼无人机，其包括机身，机身后端设置推进器；机身两侧分别连接前述的固定翼结构。

在本实施例的一种实施方式中：

机身的头部设置第一涵道风扇，两个固定翼结构分别设置第二涵道风扇。第一涵道风扇和两个固定翼结构的第二涵道风扇呈三角形分布。

在本实施例的一种实施方式中：

两个固定翼结构的前缘线之间的夹角小于两个固定翼结构的后缘线之间的夹角。

因此，本发明实施例中的固定翼结构具有结构紧凑、外观整齐、操控性好、导流性能好的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中的VTOL固定翼无人机的结构示意图；

图2为图1中沿A-A线的剖视图；

图3为图2的另一种实施方式。

图标：100-VTOL固定翼无人机；10-机身；11-推进器；20-固定翼结构；21-主翼；21a-翼刀；K1-后缘切口；22-副翼；22a-翼梁；22b-翼肋；22c-蒙皮；23-转轴；30-驱动缸组；31-驱动缸；F1-第一涵道风扇；F2-第二涵道风扇。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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位、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。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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；可以是直接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

图1是本发明实施例中的VTOL固定翼无人机100的结构示意图。本发明中的“VTOL”为“Vertical Take-Off and Landing”的缩写，意为“垂直起降”。参见图1，本发明实施例的VTOL固定翼无人机100包括机身10，机身10后端设置推进器11；机身10两侧分别连接固定翼结构20。本实施例中的机身10和两个固定翼结构20可实际需要设置成一体形式或分别设置的形式。本实施例中，两个固定翼结构20的前缘线之间的夹角小于两个固定翼结构20的后缘线之间的夹角，且两夹角都为钝角。

为提高VTOL固定翼无人机100的功能，机身10的头部设置第一涵道风扇F1，两个固定翼结构20分别设置第二涵道风扇F2。第一涵道风扇F1和两个固定翼结构20的第二涵道风扇F2呈三角形分布。第一涵道风扇F1可辅助控制机身10头部的俯仰，两个第二涵道风扇F2可配合控制VTOL固定翼无人机100的横滚。当然，第一涵道风扇F1、第二涵道风扇F2主要在VTOL固定翼无人机100起飞和低速飞行阶段用作辅助调节飞行姿态，在高速阶段的飞行姿态控制主要通过固定翼结构20实现。具体的固定翼结构20的设置方式将在下文描述。

配合参见图1、图2，在本实施例的一种实施方式中，固定翼结构20包括主翼21和可活动铰接于主翼21的后缘切口K1处的副翼22。主翼21的弦向外端上翘形成翼刀21a。副翼22包括翼梁22a、多个沿翼梁22a长向间隔设置并固连翼梁22a的翼肋22b、以及包覆于翼肋22b的外表面的蒙皮22c。副翼22通过转轴23转动连接于主翼21；转轴23的轴线沿主翼21的弦向，且位于翼梁22a和主翼21之间。主翼21通过驱动机构传动连接副翼22于翼梁22a；驱动机构连接于后缘切口K1底面和翼梁22a之间，用于驱动副翼22绕转轴23摆动。本实施例中，转轴23穿过各个翼肋22b上的开孔，并和各个翼肋22b分别固定连接，转轴23的两端分别铰接连接在后缘切口K1的相对的端面上，转轴23穿过翼肋22b的孔的位置在翼梁22a和后缘切口K1的之间。

本实施例中的固定翼结构20中，通过在主翼21的后缘设置后缘切口K1，用于容纳副翼22，使得整体机翼结构紧凑整齐；并且，用于铰接安装副翼22的转轴23位于翼梁22a和主翼21，可方便副翼22的结构设置和受驱旋转；转轴23铰接位置及驱动机构设置在后缘切口K1底面和翼梁22a之间，使得副翼22整体受驱操控性能好；主翼21和副翼22配合提高固定翼结构20整体外观的整齐和避免外设的驱动机构造成扰流的问题。

因此，本发明实施例中的固定翼结构20具有结构紧凑、外观整齐、操控性好、导流性能好的有益效果。

本实施例中的驱动机构可设置为包括多个驱动缸组30，多个驱动缸组30沿副翼22的长向间隔设置，并各自位于相邻翼肋22b的间隙中。例如图1中示出的两个相互间隔的驱动缸组30。在其他实施例中，驱动机构可设置为包括一个驱动缸组30，驱动缸组30包括两个位于转轴23两侧的驱动缸31，各个驱动缸31一端铰接连接后缘切口K1的底面、另一端铰接连接翼梁22a。驱动缸组30位于副翼22的长向中间位置，并位于相邻两个翼肋22b的间隙中。一个驱动缸组30的情况未示出。

参见图2，在一种实施方式中，各个驱动缸组30包括两个位于转轴23两侧的驱动缸31，各个驱动缸31一端铰接连接后缘切口K1的底面、另一端铰接连接翼梁22a。各个驱动缸组30的两个驱动缸31在副翼22处于初始位置时相互平行。该处所说的初始位置指副翼22未和主翼21相对转动，副翼22和主翼21共面的状态。在该实施方式下，其中一个驱动缸31伸出、另一个缩回可驱动翼梁22a带动整个副翼22绕转轴23旋转一定角度。该处的驱动缸31可采用驱动气缸。通过两个位于转轴23两侧的驱动气缸驱动的方式实现副翼22的向上或向下摆动，操控性能显著优于现有技术中的副翼22的摆动操控。

在另一种实施方式下，参见图3，各个驱动缸组30的两个驱动缸31铰接连接于主翼21于同一点，铰接连接翼梁22a于间隔的两点；转轴23位于两个驱动缸31和翼梁22a围成三角形内侧。该形式下，可通过三角形的余弦定理计算出在翼梁22a偏转一定角度下两个驱动缸31的伸出/缩回量，用于控制。

因此，本发明实施例中的固定翼结构20具有结构紧凑、外观整齐、操控性好、导流性能好的有益效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固定翼结构，其特征在于：

所述固定翼结构包括主翼和可活动铰接于所述主翼后缘切口处的副翼；

所述副翼包括翼梁、多个沿所述翼梁长向间隔设置并固连所述翼梁的翼肋、以及包覆于所述翼肋的外表面的蒙皮；

所述副翼通过转轴转动连接于所述主翼；所述转轴的轴线沿所述主翼的弦向，且位于所述翼梁和所述主翼之间；

所述主翼通过驱动机构传动连接所述副翼于所述翼梁；所述驱动机构连接于所述后缘切口底面和所述翼梁之间，用于驱动所述副翼绕所述转轴摆动。

2.根据权利要求1所述的固定翼结构，其特征在于：

所述驱动机构包括一个驱动缸组，所述驱动缸组包括两个位于所述转轴两侧的驱动缸，各个所述驱动缸一端铰接连接所述后缘切口的底面、另一端铰接连接所述翼梁；

所述驱动缸组位于所述副翼的长向中间位置，并位于相邻两个所述翼肋的间隙中。

3.根据权利要求1所述的固定翼结构，其特征在于：

所述驱动机构包括多个驱动缸组，各个所述驱动缸组包括两个位于所述转轴两侧的驱动缸，各个所述驱动缸一端铰接连接所述后缘切口的底面、另一端铰接连接所述翼梁；

多个所述驱动缸组沿所述副翼的长向间隔设置，并各自位于相邻所述翼肋的间隙中。

4.根据权利要求2-3任一项所述的固定翼结构，其特征在于：

各个所述驱动缸组的两个所述驱动缸在所述副翼处于初始位置时相互平行。

5.根据权利要求2-3任一项所述的固定翼结构，其特征在于：

各个所述驱动缸组的两个所述驱动缸铰接连接于所述主翼于同一点，铰接连接所述翼梁于间隔的两点；所述转轴位于两个所述驱动缸和所述翼梁围成三角形内侧。

6.根据权利要求1所述的固定翼结构，其特征在于：

所述转轴穿过各个所述翼肋上的开孔，并和各个所述翼肋分别固定连接。

7.根据权利要求1所述的固定翼结构，其特征在于：

所述主翼的弦向外端上翘形成翼刀。

8.一种VTOL固定翼无人机，其特征在于：

所述VTOL固定翼无人机包括机身，所述机身后端设置推进器；所述机身两侧分别连接权利要求1-7任一项所述的固定翼结构。

9.根据权利要求8所述的VTOL固定翼无人机，其特征在于：

所述机身的头部设置第一涵道风扇，两个所述固定翼结构分别设置第二涵道风扇；

所述第一涵道风扇和两个所述固定翼结构的第二涵道风扇呈三角形分布。

10.根据权利要求9所述的VTOL固定翼无人机，其特征在于：

两个所述固定翼结构的前缘线之间的夹角小于两个所述固定翼结构的后缘线之间的夹角。