CN109159890A - 一种单旋翼垂直起降飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种单旋翼垂直起降飞行器，包括机体，所述机体包括机翼和垂直安定面，所述机翼与垂直安定面形成十字型交叉结构且呈中心对称设置；所述机体包括前部和尾部，所述机体的前部为所述飞行器的机头方向，所述机体的中前部固定有单旋翼；所述机翼的尾部两侧各设有第一舵面，所述垂直安定面的尾部的两侧各设有第二舵面。本发明所提供的单旋翼垂直起降飞行器，整体通过机翼、单旋翼和两个垂直安定面实现了飞行器垂直起降、倾转、飞行、转向，无需外设起落架，整体结构简单，降低了对起降环境的要求，续航时间较长。

Description

一种单旋翼垂直起降飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种单旋翼垂直起降飞行器。
背景技术
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。随着无人机行业的迅速发展，越来越多的无人机被应用到农业、林业、电力、测绘、遥测等行业。
现有无人机包括固定翼无人机、单旋翼无人机、倾转旋翼无人机和垂起固定翼无人机，固定翼无人机具有飞行速度快、续航时间长以及负载大等优点，但是不能垂直起降或悬停，需要较长的滑行跑道，对起降环境要求较高。而旋翼无人机虽然可以垂直起降、不受场地限制，但是续航时间较短；倾转旋翼无人机和垂起固定翼无人机可以实现垂直起降与平飞，但是其结构较复杂，系统维护成本高。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种单旋翼垂直起降飞行器，不仅能实现垂直起降、降低了对起降环境的要求，而且能够实现快速前飞，有效提升续航时间，整体结构简单。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种单旋翼垂直起降飞行器，所述机体包括机翼和垂直安定面，所述机翼与垂直安定面形成十字型交叉结构且呈中心对称设置；所述机体包括前部和尾部，所述机体的前部为所述飞行器的机头方向，所述机体的中前部固定有单旋翼；所述机翼的尾部两侧各设有第一舵面，所述垂直安定面的尾部的两侧各设有第二舵面。
本发明所提供的单旋翼垂直起降飞行器，通过单旋翼不仅实现飞行器垂直起降，而且可提供飞行器飞行过程中向前的拉力，使得飞行器快速前飞；机翼和机身融合为一体，即机翼即为机身，机翼产生向上的升力以支撑飞行器飞行。该飞行器既可如旋翼无人机一样垂直起降，又兼具固定翼无人机续航时间长、载荷大的优点，整体结构简单，部件较少，造型独特，成本较低。
优选地，所述机翼为双凸对称翼型，所述机翼的厚度由尾部向前部逐渐加大，所述机翼的上表面和下表面皆为向外凸出的弧形面，且所述上表面和下表面上下对称。
优选地，所述垂直安定面为双凸对称翼型，所述垂直安定面的厚度由尾部向前部逐渐增大，所述垂直安定面的两个侧面皆为向外凸出的弧形面，且所述两个侧面左右对称。
采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明所提供的单旋翼垂直起降飞行器，包括机翼、单旋翼和两个垂直安定面，机翼与机身融合为一体，机翼提供飞行器飞行过程中的升力，通过单旋翼实现飞行器垂直升降；机翼上的第一舵面可以控制飞行器的俯仰角度，垂直安定面上的第二舵面可以控制飞行器的偏航与滚转角。该飞行器整体通过机翼、单旋翼和垂直安定面实现了飞行器垂直起降、倾转、飞行、转向，无需外设起落架，整体结构简单，降低了对起降环境的要求，续航时间较长。
附图说明
图1为本发明所提供单旋翼垂直起降飞行器飞行过程中的结构示意图；
图2为本发明所提供单旋翼垂直起降飞行器垂直起降中的结构示意图；
图3为图2中A方向的结构示意图。
图中：
1、机翼；1.1、第一舵面；1.2、横槽；2、垂直安定面；2.1、第二舵面；2.2、竖槽；3、单旋翼。
具体实施方式
为使本发明的目的、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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例一：
本实施例提供了一种单旋翼垂直起降飞行器，参阅图1-3，所述机体包括机翼1和垂直安定面2，所述机翼1与垂直安定面2形成十字型交叉结构且呈中心对称设置；所述机体包括前部和尾部，所述机体的前部为所述飞行器的机头方向，所述机体的中前部固定有单旋翼；所述机翼1的尾部两侧各设有第一舵面1.1，所述垂直安定面2的尾部的两侧各设有第二舵面2.1。
本实施例所提供的单旋翼垂直起降飞行器，整体为十字型交叉结构，机翼和垂直安定面垂直于地面时所形成的十字形底面用于支撑整个飞行器于地面，机体前部在上，尾部在下，位于机体中前部的单旋翼旋转后产生向上的升力，使飞行器向上飞行，实现垂直起飞。
当飞行器上升至一定高度，在机翼上第一舵面的作用下，飞行器渐渐倾转，倾转后的飞行器，其机翼保持水平，为飞行器的飞行提供向上升力，此时单旋翼向前，旋转中的单旋翼为飞行器提供向前的拉力，提高了飞行器的飞行速度，使得飞行器快速前飞。飞行器飞行过程中，机翼上的第一舵面控制飞行器的俯仰角度以及滚转角度，垂直安定面上的第二舵面控制飞行器的偏航角度。
当飞行器需要降落时，机翼上第一舵面使得飞行器发生倾转，机翼由水平状态逐渐转换为垂直于地面的状态，同时垂直安定面随之倾转并转换成垂直于地面状态，整个飞行器水平悬停于空中，机翼前部位于上方，在单旋翼作用下倾转后的水平状态下的飞行器逐渐降落直至着陆在地面，十字形底面将整个飞行器支撑于地面，无需外设起落架，减小了占用空间和飞行器重量，另外也有利于减小飞行阻力。
实施例二：
在上述实施例一的基础上，为了减小飞行器飞行过程中所受到的阻力，进一步实现飞行器高速飞行，同时提高飞行器机动性。所述机翼为双凸对称翼型，所述机翼的厚度由尾部向前部逐渐加大，所述机翼的上表面和下表面皆为向外凸出的弧形面，且所述上表面和下表面上下对称。所述垂直安定面为双凸对称翼型，所述垂直安定面的厚度由尾部向前部逐渐增大，所述垂直安定面的两个侧面皆为向外凸出的弧形面，且所述两个侧面左右对称。
为了使得飞行器能够稳定着陆，为其提供平稳支撑面，所述机翼和垂直安定面的尾部处的底面皆为平整面。
优选地，所述单旋翼包括电机座、驱动电机和螺旋桨，所述驱动电机安装在所述电机座上，所述驱动电机的转轴与所述螺旋桨连接。所述机翼内开设有横槽1.2，垂直安定面2内开设有竖槽2.2，竖槽2.2与所述横槽形成十字型开槽，所述单旋翼固定在所述十字型开槽内。本实施例将单旋翼固定在十字型开槽内，一方面有利于对螺旋桨起到防护作用，避免被外界环境损坏且不会影响螺旋桨正常工作，另一方面能够将驱动电机运行中所产生的热量散发出去。
所述机翼内设有内舱，所述内舱内设有飞行控制器、电源、动力系统和无线传输装置，所述电源分别为飞行控制器、动力系统和无线传输装置供电，所述动力系统和所述无线传输装置分别与所述飞行控制器连接。机翼和垂直安定面内设有内舱，还可以搭载相关设备以适应于飞行器执行不同飞行任务。
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 (7)

1.一种单旋翼垂直起降飞行器，包括机体，其特征在于，所述机体包括机翼（1）和垂直安定面，所述机翼（1）与垂直安定面（2）形成十字型交叉结构且呈中心对称设置；所述机体包括前部和尾部，所述机体的前部为所述飞行器的机头方向，所述机体的中前部固定有单旋翼；所述机翼（1）的尾部两侧各设有第一舵面（1.1），所述垂直安定面（2）的尾部的两侧各设有第二舵面（2.1）。
2.根据权利要求1所述的单旋翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述机翼（1）为双凸对称翼型，所述机翼（1）的厚度由尾部向前部逐渐加大，所述机翼（1）的上表面和下表面皆为向外凸出的弧形面，且所述上表面和下表面上下对称。
3.根据权利要求1或2所述的单旋翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述垂直安定面为双凸对称翼型，所述垂直安定面（2）的厚度由尾部向前部逐渐增大，所述垂直安定面（2）的两个侧面皆为向外凸出的弧形面，且所述两个侧面左右对称。
4.根据权利要求1所述的单旋翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述机翼（1）和垂直安定面（2）的尾部处的底面皆为平整面。
5.根据权利要求1所述的单旋翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述单旋翼（3）包括电机座、驱动电机和螺旋桨，所述驱动电机安装在所述电机座上，所述驱动电机的转轴与所述螺旋桨连接。
6.根据权利要求1所述的单旋翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述机翼（1）内开设有横槽（1.2），所述垂直安定面（2）内开设有竖槽（2.2），所述竖槽（2.2）与所述横槽（1.2）形成十字型开槽，所述单旋翼（3）固定在所述十字型开槽内。
7.根据权利要求1所述的单旋翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述机翼内设有内舱，所述内舱内设有飞行控制器、电源、动力系统和无线传输装置，所述电源分别为飞行控制器、动力系统和无线传输装置供电，所述动力系统和所述无线传输装置分别与所述飞行控制器连接。
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