CN108100217A - 一种基于x翼布局的无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，提供了一种基于X翼布局的无人飞行器，包括机身、主翼、尾翼；机身截面为圆形，若干主翼沿机身纵轴呈轴对称布置，主翼的安装平面与机身相切；若干尾翼沿机身纵轴呈轴对称布置，尾翼的安装平面与机身相切；尾翼与主翼的安装方向相反；主翼通过转接件与机身内部的折叠机构相连，主翼能以所述转接件为旋转中心旋转；主翼和尾翼均可折叠。本发明采用新的空气动力学布局，相较于传统无人机，机动性更强，战场生存能力强；可折叠，折叠后占用空间相对于其他常规类无人机小很多，运输时也不需要将各个部件拆解之后再装箱，节省了拆解和再拼装时间；结构简单、新颖、合理，应用前景广阔。

Description

一种基于X翼布局的无人飞行器

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种基于X翼布局的无人飞行器。

背景技术

无人机能快速抵达目标区域，并执行巡逻飞行、侦察监视、毁伤评估、空中无线中继及攻击目标等单一或多项任务，是一种特征鲜明、可满足未来信息化作战和精确打击需求的智能弹药。

现有的无人机设计方案，包括如下几种：

（1）常规布局方案。机翼和尾翼靠轴和轴承与机身中部连接，主翼为一整片矩形翼，可绕位于机翼中点处的轴旋转，折叠后与机身上表面重合，尾翼则绕位于翼根处的轴向前旋转，与机身下表面重合；如图1-a所示；

（2）鸭翼 - 前掠翼布局方案。主翼和鸭翼由位于翼根处的轴和轴承与机身端部连接，主翼展开时与机身呈前掠角，向前旋转可以折叠于机身上侧，两片鸭翼则别向后折叠于机身下侧；如图1-b所示；

（3）钻石背布局方案。前翼由位于翼根处的轴和轴承与机身前部连接，后翼由位于翼根处的轴和轴承与滑块连接，滑块则套在与机身固定的滑轨上，后翼翼尖与前翼翼稍处通过轴和轴承连在一起。展开时，前翼后掠，后翼前掠。折叠时，滑块向前平移，带动前后翼向后折叠于机身上侧；如图1-c所示；

（4）折扇翼布局方案。前刚性翼由位于翼根处的轴和轴承与机身前部连接，后缘与折扇翼前缘相连，折扇翼可以像折扇一样绕轴折叠。展开时，前翼后掠，折扇翼张开，共同构成大面积机翼；折叠时，前翼可以向后折叠于机翼下侧，同时带动折扇翼折叠于两翼内侧。如图1-d所示。

从上面可以看出，现有的无人机布局均是沿机身纵轴呈左右对称的形式，该布局通常难以满足攻击性、单兵投放无人机的高机动性能需求，例如，该种布局的无人机，由于其气动特性，在空中转弯时，难以做到灵活自如。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种基于X翼布局的无人飞行器，采用新的空气动力学布局，相较于传统无人机，机动性更强，战场生存能力强；可折叠，折叠后占用空间相对于其他常规类无人机小很多，运输时也不需要将各个部件拆解之后再装箱，节省了拆解和再拼装时间。

本发明的技术方案如下：

一种基于X翼布局的无人飞行器，包括机身、若干主翼、若干尾翼；所述机身截面为圆形，若干所述主翼沿所述机身纵轴呈轴对称布置，所述主翼的安装平面与所述机身相切；若干所述尾翼沿所述机身纵轴呈轴对称布置，所述尾翼的安装平面与所述机身相切；所述尾翼与所述主翼的安装方向相反。

进一步的，所述主翼通过转接件与所述机身连接；所述主翼能以所述转接件为旋转中心旋转；当所述主翼打开时，所述主翼与所述机身纵轴的夹角为90°，当所述主翼折起时，所述主翼与所述机身纵轴的夹角为0°。

进一步的，所述主翼通过转接件与所述机身内部的折叠机构相连。

进一步的，所述尾翼本身为可折叠结构；当所述无人飞行器处于折叠状态时，所述尾翼通过自身的可折叠结构实现尾翼的折叠。

进一步的，所述尾翼通过转接件与所述机身尾部连接；所述尾翼能以所述转接件为旋转中心旋转；当所述尾翼打开时，所述尾翼与所述机身纵轴的夹角为90°，当所述尾翼折起时，所述尾翼与所述机身纵轴的夹角为0°。

进一步的，所述机身设置有主翼折叠锁死机构，用于主翼展开和/或折起时主翼的锁死。

进一步的，所述主翼、尾翼的数量均为4个。

与传统无人机对比结果如下：

1、相较于传统典型串列翼布局，X翼布局具备更优越的特点：

（1）在飞行过程中纵向稳定裕度较大；

（2）飞行机动性强；

（3）运用同等轻质的机翼材料情况下，刚度一定，x翼型能在低雷诺数下提供更大的升力；

（4）弹翼在折叠状态下必须完全收纳进入发射筒身，那么x弹翼充分利用空间，实现了X字型布局翼；

（5）末端精确打击的功能；

相比之下，传统串列翼缺点显现出来：

a.若后翼先失速，则因前翼残余升力位于重心前方，则飞行器的上仰失速趋势是无法抑制的；

b.无人机在风切变等情况下易引起失速；

c.由于前翼尾流产生的下洗流动影响遍及整个后方流场，使其流动形态较前翼有所推迟，同时这也是其飞行过程中低头力矩总是不稳定的原因；

d.后翼的气动效率总会被前翼消减。

2、相比于普通“一字型”折叠翼无人机，x布局无人机的优越性不仅保持以上优势，而且增加了：

（1）设计结构非常紧凑，空间利用效率高

（2）主翼展开时间短

（3）展开到位时对止位结构的冲击载荷小

（4）折叠翼在完全展开时很好的，满足规定的基频要求，很好地避免了与姿态控制分系统之间发生耦合现象

相比之下，“一字型”折叠翼缺点：无人机在发射瞬间质心失稳、姿态失稳是不可避免的。

相比于十字型折叠翼，x弹能在各个方向都能产生最大机动过载，且在任何方向产生升力都具有快速响应特性。

3、相比于普通导弹的刀形张开式尾翼、侧叠型：不占用弹体内空间，给其他结构争取更大空间。

根据以上分析，可以综合给出本发明基于X翼布局的无人飞行器的优点：

（1）主翼和尾翼的可折叠布局，使得无论飞行器在筒内折叠状态还是发射离筒过程中，均衡了弹体对发射筒内壁的接触力（摩擦力、横向力矩和偏航力矩），提高了发射阶段弹体姿态稳定性，也减小了发射角度对弹体初始飞行姿态的影响；

（2）侧叠弹翼气动布局，均衡了飞行震动对弹体的姿态影响；

（3）侧叠弹翼展开过程中，弹翼的对称展开结构减小了发射冲击碰撞力对弹体的直接作用；

（4）弹翼展开时间最大程度得到缩短；

（5）弹翼展开机构损失最小的能量完成展开过程；

（6）尾翼的展开结构最大程度减小了弹体尾段受到筒壁的冲击力；

（7）前翼折叠机构过程中的旋转运动和滑移运动同步性较好；

（8）全弹抗侧向过载能力强；

（9）机动灵活，战场生存能力强；

（10）紧凑的收拢状态，在有限发射空间内形成更为密集的发射火力，发射单元装载密度高，便于集群作战，全面覆盖目标区域，提高总体作战效能；

（11）发现目标后，x翼型布局无人机能以任意角度，快速实施攻击；

（12）折叠机构简单高效，x弹成为了低成本无人机，小型化后，在紧凑飞行包线内为小型地面单元和特种作战单元提供态势感知和火力支援；大型化后，对目标尤其是大型目标，可长时间区域压制，持续搜素和封控，并实施高精度垂直攻击；

（13）若小型化后配备给单兵作战，其轻巧紧凑型的武器特点，更加适用于城市和临近区域作战。

附图说明

图1所示为现有技术中的无人机布局示意图。

图2所示为本发明实施例一种基于X翼布局的无人飞行器的展开时的结构示意图。

图3所示为本发明实施例一种基于X翼布局的无人飞行器的折叠时的结构示意图。

图4所示为本发明实施例一种基于X翼布局的无人飞行器的折叠机构示意图。

图5所示为本发明实施例一种基于X翼布局的无人飞行器的折叠机构装配示意图。

其中：1-机身；2-主翼；3-尾翼；4-螺旋桨；5-转接件；6-机翼连接法兰；7-限位机构；8-安装外壳；9-涡簧；10-支撑板；11-机翼连接法兰挡块。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

本发明实施例一种基于X翼布局的无人飞行器，包括机身1、若干主翼2、若干尾翼3；不失一般性，所述主翼2、尾翼3的数量均优选为4个；所述机身1截面为圆形，4个所述主翼2沿所述机身1纵轴呈轴对称布置，所述主翼2的安装平面与所述机身1相切；4个所述尾翼3沿所述机身1纵轴呈轴对称布置，所述尾翼3的安装平面与所述机身1相切；所述尾翼3与所述主翼2的安装方向相反。

需要说明的是，主翼2的数量可以与尾翼3的数量不同，只要符合相关空气动力学特性即可。

所述主翼2通过转接件5与所述机身1连接；所述主翼2能以所述转接件5为旋转中心旋转；当所述主翼2打开时，所述主翼2与所述机身1纵轴的夹角为90°，当所述主翼2折起时，所述主翼2与所述机身1纵轴的夹角为0°。

优选的，所述主翼2通过转接件5与所述机身1内部的折叠机构相连。

折叠结构可采用多种方式，优选的，折叠机构如图4所示.该折叠机构通过机翼连接法兰6和转接件5连接，以机翼连接法兰6作为旋转轴进行旋转折叠。涡簧9与机翼连接法兰6和安装外壳8相互连接，作为主要动力原件为机翼的弹开提供扭矩。并且涡簧9是恒扭矩元器件，只要选择合适扭矩的涡簧9，此机构是不需要锁止机构，靠涡簧9的扭矩足可以限制机翼不会回弹。机翼连接法兰6和安装外壳8之间通过滑块滑槽形式构成限位机构7防止机翼过度旋转。支撑板10和机翼连接法兰挡块11的作用是保持结构完整性防止内部零件在运转过程中脱落。

尾翼3可以采用两种方式，一种方式与主翼2相似，尾翼3通过转接件5与所述机身1尾部连接；所述尾翼3能以所述转接件5为旋转中心旋转；当所述尾翼3打开时，所述尾翼3与所述机身1纵轴的夹角为90°，当所述尾翼3折起时，所述尾翼3与所述机身1纵轴的夹角为0°。另一种方式是：所述尾翼3本身为可折叠结构；当所述无人飞行器处于折叠状态时，所述尾翼3通过自身的可折叠结构实现尾翼3的折叠。尾翼3本身为可折叠结构时的折叠效果如图3所示。

优选的，所述机身1可设置主翼折叠锁死机构，用于主翼2展开和/或折起时主翼2的锁死。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (7)

1.一种基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，包括机身、若干主翼、若干尾翼；所述机身截面为圆形，若干所述主翼沿所述机身纵轴呈轴对称布置，所述主翼的安装平面与所述机身相切；若干所述尾翼沿所述机身纵轴呈轴对称布置，所述尾翼的安装平面与所述机身相切；所述尾翼与所述主翼的安装方向相反。

2.如权利要求1所述的基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，所述主翼通过转接件与所述机身连接；所述主翼能以所述转接件为旋转中心旋转；当所述主翼打开时，所述主翼与所述机身纵轴的夹角为90°，当所述主翼折起时，所述主翼与所述机身纵轴的夹角为0°。

3.如权利要求2所述的基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，所述主翼通过转接件与所述机身内部的折叠机构相连。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，所述尾翼本身为可折叠结构；当所述无人飞行器处于折叠状态时，所述尾翼通过自身的可折叠结构实现尾翼的折叠。

5.如权利要求1-3任一项所述的基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，所述尾翼通过转接件与所述机身尾部连接；所述尾翼能以所述转接件为旋转中心旋转；当所述尾翼打开时，所述尾翼与所述机身纵轴的夹角为90°，当所述尾翼折起时，所述尾翼与所述机身纵轴的夹角为0°。

6.如权利要求2或3所述的基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，所述机身设置有主翼折叠锁死机构，用于主翼展开和/或折起时主翼的锁死。

7.如权利要求1所述的基于X翼布局的无人飞行器，其特征在于，所述主翼、尾翼的数量均为4个。