CN108674628B - 一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，包括电池组和控制器，还包括：环形支架，所述电池组均布在环形支架上，所述环形支架内部为空心；旋翼单元，所述旋翼单元均布在环形支架上；环形机翼，所述环形机翼垂直固定在环形支架上。通过将电池组和旋翼均布在环形支架上，使得其具有结构简单、重量较轻、控制平稳、机动性强的特点；通过环形结构机体上布置环形机翼，使得飞行器动力效率更高，有效地提升了续航能力和机动性。除外，通过设置升降舵和方向舵，增强了无人机的机动性；再者，通过在环形支架上设置水平或竖直转轴，使得飞行器能够折叠以便于储存或运输。本发明涉及飞行器领域，特别是一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器领域，特别是一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器。
背景技术
常规螺旋桨垂直起降飞行器如四旋翼、六旋翼、八旋翼飞行器等，旋翼数量一般为偶数，一般布置位置接近对称。通过调整不同旋翼之间的转速来调节不同位置的推力，并克服每个旋翼之间的反扭力矩，就可以控制飞机维持姿态平稳、或完成各种机动飞行。由于抵消重力完全靠旋翼向上的升力，因此，续航时间短；而且需要靠旋翼转速调节升力，因此调整姿态角度有限，因此飞行速度慢。
常规双旋翼尾座式飞行器机体结构上较为局限，两组旋翼并列布置在机翼两侧，垂直起降状态下，横滚平稳控制由两组旋翼通过差速修正，而俯仰平稳控制则由副翼舵面修正。但控制舵面修正时，需要高速气流流过才能产生控制力矩，因此当垂直降落时，旋翼产生的气流速度较低，而且旋翼转速变化时，气流速度也跟随变化，导致控制舵面产生的控制力矩大幅变化，飞行器不稳。而且机身重心较高，平稳控制难度高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器。
本发明解决其技术问题的解决方案是：设计一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，包括电池组和控制器，所述电池组的数量为两组以上，还包括：环形支架，所述电池组均布在环形支架上，所述环形支架内部为空心；旋翼单元，所述旋翼单元的数量为两个以上，所述旋翼单元均布在环形支架上；环形机翼，所述环形机翼垂直固定在环形支架上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形机翼包括升降舵和方向舵，所述升降舵和方向舵均可转动，所述升降舵绕水平轴转动，所述方向舵绕竖直轴转动，所述方向舵垂直于升降舵，所述升降舵和方向舵均受控制器控制。
作为上述技术方案的进一步改进，所述升降舵和方向舵的数量均为两个，两个所述升降舵同侧布置，所述升降舵和方向舵均沿竖直方向布置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形机翼还包括多块固定翼，每块所述固定翼或升降舵或方向舵首尾相接形成环形机翼。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形支架为圆形或椭圆形。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形支架为多边形。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形支架包括多支连接杆和多支竖直布置的转轴，每两支相邻的所述连接杆通过转轴相连并绕转轴转动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述连接杆的数量为八支，上述转轴的数量为八支。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形支架包括两个翻折支架和两支折叠转轴，两支所述折叠转轴相对布置，两支所述折叠转轴共轴且布置在同一水平面内；两个所述翻折支架首尾相接，所述翻折支架的首尾两端设有相应的转动结构，所述翻折支架绕所述折叠转轴翻折。
本发明的有益效果是：提供一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，通过将电池组和旋翼均布在环形支架上，使得其具有结构简单、重量较轻、控制平稳、机动性强的特点；通过环形结构机体上布置环形机翼，使得飞行器需要快速平移处于倾侧或水平状态时，能够获得足够升力，而倾侧状态下由旋翼直接提供水平方向移动力，相比通过旋翼差速旋转的方式，能量消耗较小，动力效率更高，有效地提升了飞行器的续航能力和机动性。
此外，通过设置升降舵和控制舵，使得飞行器在倾侧状态下能更灵活地切换姿态，进一步提高了机动性；
再者，通过在环形支架上设置转轴，使得环形支架能够折叠成占用空间更小的姿态，便与存储和运输。
本发明涉及飞行器领域，特别是一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图二；
图3是环形支架连接杆装配图；
图4是环形支架的翻折示意图。
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、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图4，一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，包括电池组和控制器，所述电池组的数量为两组以上，还包括：环形支架 1，所述电池组均布在环形支架1上，所述环形支架1内部为空心；旋翼单元2，所述旋翼单元2的数量为两个以上，所述旋翼单元2均布在环形支架1上；环形机翼3，所述环形机翼3固定在环形支架1 上。
通过设置环形支架并将旋翼单元和电池组均布在环形支架上，相比普通旋翼飞行器，一方面省去了挂载架，减轻了重量减少风阻，该飞行器飞行速度更快，另一方面，该飞行器重量分布离重心距离较远，飞行器倾侧时更为稳定，更易于控制。
而通过环形结构机体上布置环形机翼，使得飞行器需要快速平移处于倾侧或水平状态时，能够获得足够升力，而倾侧状态下由旋翼直接提供水平方向移动力，相比通过旋翼差速旋转的方式，能量消耗小，同时动力效率高，有效地提升了飞行器了续航能力和机动性。
进一步作为优选的实施方式，所述环形机翼3包括升降舵和方向舵，所述升降舵和方向舵均可转动，所述升降舵绕水平轴转动，所述方向舵绕竖直轴转动，所述方向舵垂直于升降舵，所述升降舵和方向舵均受控制器控制。由此，当环形支架平行与地面时，旋翼提供升力使无人机保持飞行状态；而当环形支架垂直于地面，旋翼此时提供水平动力使无人机水平飞行，升降舵起到类似于飞机副翼的作用，为飞行器提供升力，控制器协调升降舵的角度和旋翼的转速，从而使飞行器能够在保持相对稳定的状态下快速水平移动；控制器通过改变方向舵的角度，在水平移动时能够快速的转向；通过设置升降舵和方向舵，增强了无人机的机动性。
进一步作为优选的实施方式，所述升降舵和方向舵的数量均为两个，两个所述升降舵同侧布置，所述升降舵和方向舵均沿竖直方向布置。优选该方案，飞行器动作更加灵活，同时结构比较紧凑。
进一步作为优选的实施方式，所述环形机翼3还包括多块固定翼，每块所述固定翼或升降舵或方向舵首尾相接形成环形机翼3。
通过设置固定翼或升降舵或方向舵首尾相接组成环形机翼的形式，当飞行器需要进行水平移动，控制器控制旋翼差速旋转使其处于倾侧状态时，固定翼随飞行器倾侧，能够为飞行器提供升力,当转向或调整姿态时，需要旋翼差速旋转来实现，相比设置了升降舵和方向舵的方案效率稍低，但该方案结构简单，易于实现。
进一步作为优选的实施方式，所述环形支架1为圆形或椭圆形。由此，环形支架抗撞能力更强。
进一步作为优选的实施方式，所述环形支架1为多边形。由此，环形支架可以拆分成多个直杆连接的形式，减少了整机了零件数目，更加便于组装或生产。
进一步作为优选的实施方式，所述环形支架1包括多支连接杆 11和多支竖直布置的转轴，每两支相邻的所述连接杆11通过转轴相连并绕转轴转动。旋翼飞行器在正常工作条件下，需要通过平衡各个旋翼所产生的升力来实现垂直起降，为了简化升力的计算模型，旋翼飞行器中的旋翼通常以均匀布置的方式安装。这种状态下的占用空间比较大，对于使用状态下的环形结构旋翼飞行器是必要的，但环形结构旋翼飞行器运输或储存时，不必要地占用了较大的空间，为此，发明了一种环形结构旋翼飞行器，通过设置连接杆可转结构，使得该飞行器能够折叠成占用空间更小的姿态，以便于运输，存储。
进一步作为优选的实施方式，参照图2，所述连接杆11的数量为八支，上述转轴的数量为八支。由此，飞行器的环形支架能够灵活折叠，方便运输存储。优选地，环形支架折叠成‘M’形，能够便于运输和排列存储。
进一步作为优选的实施方式，所述环形支架1包括两个翻折支架 12和两支折叠转轴，两支所述折叠转轴相对布置，两支所述折叠转轴共轴且布置在同一水平面内；两个所述翻折支架12首尾相接，所述翻折支架12的首尾两端设有相应的转动结构，所述环形支架1绕所述折叠转轴翻折。由此，所述转轴能绕所述固定座的中心旋转，旋转折叠时能更好地适应旋翼单元的空间。
进一步作为优选的实施方式，参照图3，所述环形支架1包括两个翻折支架12和两支折叠转轴，两支所述折叠转轴相对布置，两支所述折叠转轴共轴且布置在同一水平面内；两个所述翻折支架12首尾相接，所述翻折支架12的首尾两端设有相应的转动结构，所述翻折支架12绕所述折叠转轴翻折。由此，该环形支架能够在绕水平方向旋转进行对半翻折，占用空间更小。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，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作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，包括电池组和控制器，所述电池组的数量为两组以上，其特征在于：还包括：
环形支架（1），所述电池组均布在环形支架（1）上，所述环形支架（1）内部为空心；
旋翼单元（2），所述旋翼单元（2）的数量为两个以上，所述旋翼单元（2）均布在环形支架（1）上；
环形机翼（3），所述环形机翼（3）垂直固定在环形支架（1）上；
所述环形机翼（3）包括升降舵和方向舵，所述升降舵和方向舵均可转动，当环形支架垂直于地面时，所述升降舵绕水平轴转动，所述方向舵绕竖直轴转动，所述方向舵垂直于升降舵，所述升降舵和方向舵均受控制器控制；
当环形支架平行于地面时，所述环形支架（1）包括多支连接杆（11）和多支竖直布置的转轴，每两支相邻的所述连接杆（11）通过转轴相连并绕转轴转动。
2.根据权利要求1所述的一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述环形支架（1）为圆形或椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述环形支架（1）为多边形。
4.根据权利要求1所述的一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述连接杆（11）的数量为八支，上述转轴的数量为八支。
5.根据权利要求1所述的一种环形结构尾座式垂直起降无人飞行器，其特征在于：所述环形支架（1）包括两个翻折支架（12）和两支折叠转轴，两支所述折叠转轴相对布置，两支所述折叠转轴共轴且布置在同一水平面内；两个所述翻折支架（12）首尾相接，所述翻折支架（12）的首尾两端设有相应的转动结构，所述翻折支架（12）绕所述折叠转轴翻折。
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