CN108545181A - 固定翼旋翼复合式无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固定翼旋翼复合式无人机，包括机身、设置在机身两侧的鸭翼、设置于机身顶部用于实现垂直升降模式和平飞模式且可在两种模式之间转换的主翼组件、设置于机身尾部的转向动力平衡组件，鸭翼设置于机身靠近头部处，主翼组件包括主翼和主翼安装座，主翼以可调节的方式设置在主翼安装座上，主翼安装座以可转动的方式设置在机身上，转向动力平衡组件包括涵道螺旋桨、方向舵以及垂直安定面。本发明兼具优异的垂直起降性能及高速飞行能力，且转换过渡稳定平滑、可控性强，还可在保证具备高速飞行能力的同时，具备高载重能力，使用场地受限小。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，特别涉及一种固定翼旋翼复合式无人机。
背景技术
随着近年来无人机行业的兴起，无人机在军用和民用方面均得到了广泛运用，如在民用方面，在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、等领域随处可见无人机的身影。现有技术中无人机主要分为固定翼无人机和旋翼无人机两大类，其中固定翼无人机具有长航时、高载重、飞行高度高的优点，但其缺点是起飞条件受限需要滑跑，只能按照固定航线飞行，灵活度低，且噪音较大；而旋翼无人机虽具有体积小，重量轻，噪音小，隐蔽性好，适合多平台、多空间使用，可垂直起降，无需弹射器、发射架进行发射，可悬停、侧飞、倒飞，飞行高度低，机动性极强，执行特种任务能力强的优点，但其在载重、远距离航行等方面则远远不及固定翼无人机，存在载重、远距离航行能力差得缺陷。
因此，急需提供一种兼具优异的垂直起降性能及高速飞行能力，且转换过渡稳定平滑、可控性强，还可在保证具备高速飞行能力的同时，具备高载重能力，使用场地受限小。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固定翼旋翼复合式无人机，兼具优异的垂直起降性能及高速飞行能力，且转换过渡稳定平滑、可控性强，还可在保证具备高速飞行能力的同时，具备高载重能力，使用场地受限小。
本发明的固定翼旋翼复合式无人机，包括机身、设置在机身两侧的鸭翼、设置于机身顶部用于实现垂直升降模式和平飞模式且可在两种模式之间转换的主翼组件、设置于机身尾部的转向动力平衡组件，所述鸭翼以可沿机身纵向上下转动的方式设置于机身靠近头部处，所述主翼组件包括主翼和主翼安装座，所述主翼以可调节的方式设置在主翼安装座上，所述主翼安装座以可转动的方式设置在机身上，所述主翼安装座包括底盘和垂直设置在底盘上的支撑块，所述主翼以可转动的方式设置在支撑块上，所述转向动力平衡组件包括设置于机身尾部的涵道螺旋桨、设置于涵道螺旋桨的涵道后部的方向舵以及设置于涵道螺旋桨的涵道两侧的垂直安定面。
进一步，靠近机身头部两侧处分别设置有用于安装鸭翼的鸭翼安装座，各鸭翼分别以可沿机身纵向上下转动的方式固定在所对应的鸭翼安装座上。
进一步，所述鸭翼安装座底部设置有前起落架。
进一步，所述主翼为两个，分别以可转动的方式设置在支撑块两侧，所述主翼安装座内设置有用于控制主翼转动的驱动组件Ⅰ，所述驱动组件Ⅰ包括主动轴、用于驱动主动轴转动的电机、用于与主翼连接的从动轴、设置于主动轴与从动轴之间的传动轴，所述主动轴和电机设置于底盘内，所述从动轴以可转动的方式设置在支撑块上，两个主翼分别与从动轴两端周向固定连接，所述传动轴设置于支撑块内。
进一步，所述主动轴与从动轴相平行，所述传动轴垂直设置在主动轴与从动轴之间，所述传动轴一端通过锥齿轮副Ⅰ与主动轴传动连接，另一端通过锥齿轮副Ⅱ与主动轴传动连接。
进一步，所述支撑块为半圆形，且支撑块上设有用于限制主翼转动角度的条形限位孔，所述主翼上设有与条形限位孔配合的限位件。
进一步，所述机身内部设置有用于控制底盘转动的驱动组件Ⅱ，所述驱动组件Ⅱ包括驱动电机和驱动轴，所述驱动轴一端与驱动电机连接，另一端伸出机身外与底盘连接。
进一步，所述机身尾部两侧分别设置有一个用于安装垂直安定面的安装支架，两个安装支架分别位于涵道螺旋桨的涵道两侧外，各垂直安定面分别固定于所对应安装支架上。
进一步，所述机身尾部设置有用于驱动涵道螺旋桨的螺旋桨工作的发动机。
进一步，所述涵道螺旋桨的涵道底部设置有后起落架。
本发明的有益效果：本发明的固定翼旋翼复合式无人机，通过设置鸭翼，提供使飞机俯仰的力矩；通过设置方向舵和主翼安装座，以控制主翼与机身之间的距离以及对主翼位置进行锁定；通过设置涵道螺旋桨，为平飞模式提供动力，并与方向舵相配合，为平飞模式提供改变航向的力矩；通过设置垂直安定面，使其与涵道螺旋桨相配合，以提供抵消主翼旋转带来的扭力的力。本发明通过鸭翼、主翼组件、转向动力平衡组件相互配合，兼具优异的垂直起降性能及高速飞行能力，且转换过渡稳定平滑、可控性强，还可在保证具备高速飞行能力的同时，具备高载重能力，使用场地受限小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图。
具体实施方式
如图1至图3所示：本实施例的固定翼旋翼复合式无人机，包括机身1、设置在机身1两侧的鸭翼2、设置于机身1顶部用于实现垂直升降模式和平飞模式且可在两种模式之间转换的主翼组件、设置于机身1尾部的转向动力平衡组件，所述鸭翼2以可沿机身1纵向上下转动的方式设置于机身靠近头部处，所述主翼组件包括主翼3和主翼安装座，所述主翼3以可调节的方式设置在主翼安装座上，所述主翼安装座以可转动的方式设置在机身1上，所述主翼安装座包括底盘5和垂直设置在底盘上的支撑块4，所述主翼3以可转动的方式设置在支撑块4上，所述转向动力平衡组件包括设置于机身1尾部的涵道螺旋桨、设置于涵道螺旋桨的涵道6后部的方向舵8以及设置于涵道螺旋桨的涵道6两侧的垂直安定面9，通过设置鸭翼，提供使飞机俯仰的力矩；通过设置方向舵8和主翼安装座，用于控制主翼与机身之间的距离以及对主翼位置进行锁定；通过设置涵道螺旋桨，为平飞模式提供动力，并与方向舵8相配合，为平飞模式提供改变航向的力矩；通过设置垂直安定面9，使其与涵道螺旋桨相配合，以提供抵消主翼3旋转带来的扭力的力。
本实施例中，靠近机身1头部两侧处分别设置有用于安装鸭翼2的鸭翼安装座10，各鸭翼2分别以可沿机身纵向上下转动的方式固定在所对应的鸭翼安装座10上，以便于根据不同飞行模式进行调节，满足使用需求。本实施例的鸭翼安装座10内设置有控制鸭翼2转动的舵机。
本实施例中，所述鸭翼安装座10底部设置有前起落架11，以保证起飞和降落的安全性，本实施例的前起落架11为可自动收放的前起落架11，其收起方式采用向前收起，用于调节重心。
本实施例中，所述主翼3为两个，分别以可调节的方式设置在支撑块4两侧，所述主翼安装座内设置有用于控制主翼3转动的驱动组件Ⅰ，所述驱动组件Ⅰ包括主动轴、用于驱动主动轴转动的电机、用于与主翼连接的从动轴、设置于主动轴与从动轴之间的传动轴，所述主动轴和电机设置于底盘5内，所述从动轴以可转动的方式设置在支撑块4上，两个主翼3分别与从动轴两端周向固定连接，所述传动轴设置于支撑块4内，实现对主翼桨距调节，使其对应不同的飞行模式，实现兼具固定翼和旋翼的功能。
本实施例中，所述主动轴与从动轴相平行，所述传动轴垂直设置在主动轴与从动轴之间，所述传动轴一端通过锥齿轮副Ⅰ与主动轴传动连接，另一端通过锥齿轮副Ⅱ与主动轴传动连接，本实施例的底盘5内部具有用于安装主动轴和电机的安装空间，主动轴以可转动的方式设置于底盘5的安装空间内，支撑块4顶部沿横向设有从动轴安装孔，从动轴以可转动的方式穿设固定于从动轴安装孔内，支撑块内部沿纵向设有传动轴安装孔，传动轴以可转动的方式设置于传动轴安装孔内，传动轴安装孔两端分别与底盘5内部的安装空间和从动轴安装孔连通，使传动轴两端能够分别通过锥齿轮副与主动轴和从动轴传动连接，实现动力传递。
本实施例中，所述支撑块4为半圆形，且支撑块4上设有用于限制主翼转动角度的条形限位孔，所述主翼3上设有与条形限位孔配合的限位件，通过限位件与条形限位孔相配合，以限制主翼在支撑块4上旋转角度，防止因旋转角度过大而造成意外。
本实施例中，所述机身1内部设置有用于控制底盘4转动的驱动组件Ⅱ，所述驱动组件Ⅱ包括驱动电机和驱动轴，所述驱动轴一端与驱动电机连接，另一端伸出机身外与底盘4连接，实现主翼的转动，实现无人机的垂直升降模式。
本实施例中，所述机身1尾部两侧分别设置有一个用于安装垂直安定面9的安装支架7，两个安装支架7分别位于涵道螺旋桨的涵道6两侧外，各垂直安定面9分别固定于所对应安装支架7上，实现平衡作用。
本实施例中，所述机身1尾部设置有用于驱动涵道螺旋桨的螺旋桨工作的发动机，实现螺旋桨的工作。
本实施例中，所述涵道螺旋桨的涵道6底部设置有后起落架12，以保证起飞和降落的安全性。
本发明工作时，当垂直升降模式时，将鸭翼调节为竖直方向，同时主翼增大桨距，方向舵偏向与主翼旋向相同的一侧，用来抵消主翼旋转时的扭力，待其调整好之后开始旋转主翼使其垂起，在到达一定高度后，增大控制螺旋桨的发动机的功率，使机身进入平飞阶段，同时通过主翼安装座调节主翼的旋转角度，并调整方向舵和鸭翼的角度，确保在扭力减小的前提下机身不会发生自旋，当主翼的旋转速度降低到特定的值后，通过机械装置对其制动，并调整为固定翼的布局且锁死主翼。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：包括机身、设置在机身两侧的鸭翼、设置于机身顶部用于实现垂直升降模式和平飞模式且可在两种模式之间转换的主翼组件、设置于机身尾部的转向动力平衡组件，所述鸭翼以可沿机身纵向上下转动的方式设置于机身靠近头部处，所述主翼组件包括主翼和主翼安装座，所述主翼以可调节的方式设置在主翼安装座上，所述主翼安装座以可转动的方式设置在机身上，所述主翼安装座包括底盘和垂直设置在底盘上的支撑块，所述主翼以可转动的方式设置在支撑块上，所述转向动力平衡组件包括设置于机身尾部的涵道螺旋桨、设置于涵道螺旋桨的涵道后部的方向舵以及设置于涵道螺旋桨的涵道两侧的垂直安定面。
2.根据权利要求1所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：靠近机身头部两侧处分别设置有用于安装鸭翼的鸭翼安装座，各鸭翼分别以可沿机身纵向上下转动的方式固定在所对应的鸭翼安装座上。
3.根据权利要求2所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述鸭翼安装座底部设置有前起落架。
4.根据权利要求1所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述主翼为两个，分别以可转动的方式设置在支撑块两侧，所述主翼安装座内设置有用于控制主翼转动的驱动组件Ⅰ，所述驱动组件Ⅰ包括主动轴、用于驱动主动轴转动的电机、用于与主翼连接的从动轴、设置于主动轴与从动轴之间的传动轴，所述主动轴和电机设置于底盘内，所述从动轴以可转动的方式设置在支撑块上，两个主翼分别与从动轴两端周向固定连接，所述传动轴设置于支撑块内。
5.根据权利要求4所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述主动轴与从动轴相平行，所述传动轴垂直设置在主动轴与从动轴之间，所述传动轴一端通过锥齿轮副Ⅰ与主动轴传动连接，另一端通过锥齿轮副Ⅱ与主动轴传动连接。
6.根据权利要求4所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述支撑块为半圆形，且支撑块上设有用于限制主翼转动角度的条形限位孔，所述主翼上设有与条形限位孔配合的限位件。
7.根据权利要求1所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述机身内部设置有用于控制底盘转动的驱动组件Ⅱ，所述驱动组件Ⅱ包括驱动电机和驱动轴，所述驱动轴一端与驱动电机连接，另一端伸出机身外与底盘连接。
8.根据权利要求1所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述机身尾部两侧分别设置有一个用于安装垂直安定面的安装支架，两个安装支架分别位于涵道螺旋桨的涵道两侧外，各垂直安定面分别固定于所对应安装支架上。
9.根据权利要求8所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述机身尾部设置有用于驱动涵道螺旋桨的螺旋桨工作的发动机。
10.根据权利要求9所述的固定翼旋翼复合式无人机，其特征在于：所述涵道螺旋桨的涵道底部设置有后起落架。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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