CN109319110A - 一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，包括有机身、连接于机身侧方且对称设置的左、右机翼，左、右机翼的下方均连接有第一安装杆和第二安装杆，两根第一安装杆和两根第二安装杆上均设置有起降电机，每个起降电机的输出轴上均连接有平衡螺旋桨，每根第一安装杆上起降电机输出轴的中轴线与对应第一安装杆的中轴线形成朝向机身的锐角，每根第二安装杆上起降电机输出轴的中轴线与对应第二安装杆的中轴线形成朝向机身的钝角。本发明设置有平衡螺旋桨提供无人机垂直起降的拉力以及增加无人机的偏航控制力矩，固定翼提供无人机持续飞行时的升力，尾部螺旋桨产生向前飞行的动力，可实现无人机的无跑道快速起降，长航时、快速、平稳飞行。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体是一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机。
背景技术
随着无人机技术的发展，传统技术的固定翼无人机发展成可垂直起降的固定翼无人机，由于垂直起降固定翼无人机兼具固定翼无人机续航时间长、飞行速度高和多旋翼无人机垂直起降的特点，该类固定翼无人机在无人机领域得以广泛应用。
垂直起降固定翼无人机根据工作原理大体可分为复合翼式，尾座式和倾转动力式三种形式。其中，复合翼垂直起降无人机是在传统固定翼无人机的基础上，增加垂直动力装置，在高速飞行时，按照固定翼模式飞行，固定翼为无人机提供飞行升力，拉力向前的螺旋桨提供飞行的推力；在垂直起降及低速飞行时，按照多旋翼模式飞行，多个螺旋桨提供无人机向上的拉力以克服重力和气动阻力进行飞行。复合翼垂直起降无人机凭着其结构简单、飞行平稳、操作简单的优点成为无人机研发领域的热点。
但是，与多旋翼无人机相比，复合翼无人机增加了机身、机翼和尾翼等部件，大大增加了无人机的重量，与此同时，其偏航转动惯量也随之增大，而目前复合翼无人机存在偏航控制能力偏低的问题，这将导致无人机的姿态控制精度下降甚至飞行事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，充分结合固定翼和旋翼的优点，设置的平衡螺旋桨提供无人机垂直起降的拉力以及增加无人机的偏航控制力矩，固定翼提供无人机持续飞行时的升力，可实现无人机的无跑道快速起降，长航时、快速、平稳飞行。
本发明的技术方案为：
一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，包括有机身、连接于机身侧方且对称设置的左、右机翼，所述的左、右机翼的下方均连接有平行设置的第一安装杆和第二安装杆，左、右机翼下方的第一安装杆沿机身的中轴线对称，左、右机翼下方的第二安装杆沿机身的中轴线对称，两根第一安装杆和两根第二安装杆的中轴线均与机身的中轴线平行，两根第一安装杆和两根第二安装杆上均设置有起降电机，每个起降电机向上延伸的输出轴上均连接有平衡螺旋桨，每根第一安装杆上起降电机输出轴的中轴线与对应第一安装杆的中轴线形成朝向机身的锐角，每根第二安装杆上起降电机输出轴的中轴线与对应第二安装杆的中轴线形成朝向机身的钝角。
所述的第一安装杆和第二安装杆上均设置有两个起降电机，每个起降电机的输出轴上均连接有对应的平衡螺旋桨，每根第一安装杆的中轴线分别与对应第一安装杆上两个起降电机输出轴的中轴线均形成朝向机身的锐角，且锐角的角度相同，每根第二安装杆的中轴线分别与对应第二安装杆上两个起降电机输出轴的中轴线均形成朝向机身的钝角，且钝角的角度相同。
所述的第二安装杆位于第一安装杆的外侧，即第一安装杆位于机身和第二安装杆之间。
所述的机身尾部设置有尾部电机，尾部电机水平延伸的输出轴上连接有尾部螺旋桨。
所述的左、右机翼后缘设有副翼，左、右机翼采用直翼结构并带有一定上反角，左、右机翼的翼尖为翼梢小翼结构。
所述的机身的后端设置有机尾，机尾包括平尾和垂尾，垂尾末端通过铰链连接偏航舵面，平尾末端通过铰链连接俯仰舵面。
所述的机身前端处设置有空速管，所述的机身内部设置有降落伞。
所述的机身的底端连接有前三点轮式结构的起落架。
本发明的优点：
本发明兼顾了固定翼无人机和旋翼无人机的优点，设置有平衡螺旋桨提供无人机垂直起降的拉力以及增加无人机的偏航控制力矩，固定翼提供无人机持续飞行时的升力，机身尾部的尾部螺旋桨产生向前飞行的动力，可实现无人机的无跑道快速起降，长航时、快速、平稳飞行。本发明起飞、降落不受场地要求，操作更加简单，并且无人机设有前三点轮式结构的起落架，具有垂直起降过程中减震增稳的作用以及兼具了滑跑起降模式。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
见图1，一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，包括有机身1、连接于机身1侧方且对称设置的左、右机翼2、设置于机身尾部的尾部电机、连接于尾部电机水平延伸的输出轴上的尾部螺旋桨3、设置于左、右机翼2后缘的副翼、设置于机身1后端的机尾、设置于机身1前端处的空速管4、设置于机身1内部的降落伞（用于保证无人机在各种故障发生的情况下仍能安全降落，一旦无人机失控，自动弹射出降落伞，把无人机缓缓的送到地面）、连接于机身1底端的前三点轮式结构的起落架5（用于承受无人机着陆时的冲击载荷并且能够平稳吸收碰撞能量以及保证无人机在地面上可以自由滑跑），左、右机翼2的下方均连接有平行设置的第一安装杆6和第二安装杆7，第二安装杆7位于第一安装杆6的外侧，即第一安装杆6位于机身1和第二安装杆7之间，左、右机翼2下方的第一安装杆6沿机身1的中轴线对称，左、右机翼2下方的第二安装杆7沿机身1的中轴线对称，两根第一安装杆6和两根第二安装杆7的中轴线均与机身1的中轴线平行，每根第一安装杆6和第二安装杆7上均设置有两个起降电机，每个起降电机的输出轴上均连接有对应的平衡螺旋桨8，每根第一安装杆6的中轴线分别与对应第一安装杆6上两个起降电机输出轴的中轴线均形成朝向机身1的锐角，且锐角的角度相同，每根第二安装杆7的中轴线分别与对应第二安装杆7上两个起降电机输出轴的中轴线均形成朝向机身1的钝角，且钝角的角度相同。
其中，左、右机翼2采用直翼结构并带有一定上反角，左、右机翼2的翼尖为翼梢小翼结构，用于阻挡左、右机翼2下表面绕到上表面的绕流，消弱翼尖涡强度，减少空气阻力，从而有效增大左、右机翼2的有效展弦比；机尾包括平尾9和垂尾10，垂尾10末端通过铰链连接偏航舵面，平尾9末端通过铰链连接俯仰舵面。
本发明设置有负责垂直方向的平衡螺旋桨8，且每根第一安装杆6上起降电机输出轴的中轴线与对应第一安装杆6的中轴线形成朝向机身1的锐角，每根第二安装杆7上起降电机输出轴的中轴线与对应第二安装杆7的中轴线形成朝向机身1的钝角，在八个平衡螺旋桨8工作的过程中，产生向机身1左侧和右侧的分力，当无人机平飞时，平衡螺旋桨8产生向左和向右的分力互相抵消，以保持机身1的横向平衡；通过改变八个衡螺旋桨8的拉力提供所需的滚转控制力矩和俯仰控制力矩，或通过调节偏航舵面角度提供偏航力矩，偏航方向控制能力得以提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，包括有机身、连接于机身侧方且对称设置的左、右机翼，其特征在于：所述的左、右机翼的下方均连接有平行设置的第一安装杆和第二安装杆，左、右机翼下方的第一安装杆沿机身的中轴线对称，左、右机翼下方的第二安装杆沿机身的中轴线对称，两根第一安装杆和两根第二安装杆的中轴线均与机身的中轴线平行，两根第一安装杆和两根第二安装杆上均设置有起降电机，每个起降电机向上延伸的输出轴上均连接有平衡螺旋桨，每根第一安装杆上起降电机输出轴的中轴线与对应第一安装杆的中轴线形成朝向机身的锐角，每根第二安装杆上起降电机输出轴的中轴线与对应第二安装杆的中轴线形成朝向机身的钝角。
2.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的第一安装杆和第二安装杆上均设置有两个起降电机，每个起降电机的输出轴上均连接有对应的平衡螺旋桨，每根第一安装杆的中轴线分别与对应第一安装杆上两个起降电机输出轴的中轴线均形成朝向机身的锐角，且锐角的角度相同，每根第二安装杆的中轴线分别与对应第二安装杆上两个起降电机输出轴的中轴线均形成朝向机身的钝角，且钝角的角度相同。
3.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的第二安装杆位于第一安装杆的外侧，即第一安装杆位于机身和第二安装杆之间。
4.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的机身尾部设置有尾部电机，尾部电机水平延伸的输出轴上连接有尾部螺旋桨。
5.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的左、右机翼后缘设有副翼，左、右机翼采用直翼结构并带有一定上反角，左、右机翼的翼尖为翼梢小翼结构。
6.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的机身的后端设置有机尾，机尾包括平尾和垂尾，垂尾末端通过铰链连接偏航舵面，平尾末端通过铰链连接俯仰舵面。
7.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的机身前端处设置有空速管，所述的机身内部设置有降落伞。
8.根据权利要求1所述的一种具有多组四旋翼结构的垂起固定翼无人机，其特征在于：所述的机身的底端连接有前三点轮式结构的起落架。
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