CN111619800B - 一种尾坐式垂直起降无人飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尾坐式垂直起降无人飞行器，包括机身以及设于所述机身两侧的机翼和设于所述机身尾部的垂尾，所述机身的头端设有动力装置，所述机身的尾端设有起落架，所述垂尾设有用以平衡所述动力装置的反扭力矩的辅助动力装置。上述尾坐式垂直起降无人飞行器在垂直起降时辅助动力装置产生的力矩与动力装置的反扭力矩平衡，起降稳定性好，具有结构简单和可垂直起降的特点。

Description

一种尾坐式垂直起降无人飞行器
技术领域
本发明涉及无人飞行器技术领域，特别涉及一种尾坐式垂直起降无人飞行器。
背景技术
目前，无人飞行器在军事侦察、自然灾害评估、地图测绘、消防火情监测等领域有发挥着显著作用。
常规固定翼飞行器飞行速度快、任务半径大，但起降时需要场地和辅助设备，而且无法对目标进行定点悬停侦查；旋翼飞行器，能够垂直起降、悬停，表现出优异的低速性能，但是飞行速度低，航时短，无法应对远距离作业任务需求。
因此，如何能够提供一种结构简单、可垂直起降的尾坐式垂直起降无人飞行器是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种尾坐式垂直起降无人飞行器，在垂直起降时辅助动力装置产生的力矩与动力装置的反扭力矩平衡，起降稳定性好，具有结构简单和可垂直起降的特点。
为实现上述目的，本发明提供一种尾坐式垂直起降无人飞行器，包括机身以及设于所述机身两侧的机翼和设于所述机身尾部的垂尾，所述机身的头端设有动力装置，所述机身的尾端设有起落架，所述垂尾设有用以平衡所述动力装置的反扭力矩的辅助动力装置。
优选地，所述机翼采用后掠式且对称设于所述机身两侧。
优选地，所述机翼后缘外侧配置有副翼和襟翼，所述副翼靠近所述机翼的翼梢设置，所述襟翼靠近所述机身设置。
优选地，所述垂尾采用后掠式且向上设置于所述机身尾部。
优选地，所述垂尾后缘设置有方向舵。
优选地，所述辅助动力装置包括用以实现电力驱动的电机且设于所述垂尾的安定面。
优选地，所述机翼和所述垂尾均为模块化部件以实现与所述机身的独立拆卸。
优选地，所述动力装置的前端安装有整流罩。
优选地，所述机翼为具有翼型剖面的大展弦比机翼。
优选地，所述垂尾为具有翼型剖面的小展弦比机翼。
相对于上述背景技术，本发明所提供的尾坐式垂直起降无人飞行器包括机身、机翼和垂尾，机翼设于机身的两侧，垂尾设于机身的尾部，机身的头端设有动力装置，机身的尾端设有起落架，辅助动力装置设于垂尾，辅助动力装置提供平衡动力装置的反扭力矩的力矩，该尾坐式垂直起降无人飞行器通过在机身的尾端设置起落架以实现垂直起飞或降落时的平衡支撑，通过动力装置以向飞行器提供在起降以及平飞时的动力，通过辅助动力装置以向飞行器提供在起降时用以平衡动力装置的反扭力矩的力矩，该尾坐式垂直起降无人飞行器的动力装置功率大，使得飞行器可做大机动飞行，飞行速度快，并且起降稳定性好，具有结构简单和可垂直起降的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的尾坐式垂直起降无人飞行器的结构示意图；
图2为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器的俯视图；
图3为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器的侧视图；
图4为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器的正视图；
图5为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器各个飞行状态的变化简图。
其中：
1-动力装置、2-机身、3-机翼、4-副翼、5-襟翼、6-起落架、7-辅助动力装置、8-方向舵、9-垂尾。
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。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图5，其中，图1为本发明实施例提供的尾坐式垂直起降无人飞行器的结构示意图，图2为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器的俯视图，图3为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器的侧视图，图4为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器的正视图，图5为图1中尾坐式垂直起降无人飞行器各个飞行状态的变化简图。
在第一种具体的实施方式中，本发明提供的尾坐式垂直起降无人飞行器包括机身2、机翼3和垂尾9，机身2为飞行器的主要承重结构，机翼3设于机身2的两侧，垂尾9设于机身2的尾部，起落架6设于机身2的尾端，机翼3和垂尾9为飞行器升降与平飞过程中的升力与操纵面。除此以外，飞行器还设置有在升降和平飞过程中提供动力的动力装置1和辅助动力装置7，其中，动力装置1设置于机身2的头端，辅助动力装置7设置于垂尾9，动力装置1相比于辅助动力装置7为大功率，动力装置1提供升降和平飞过程中的主要动力，辅助动力装置7提供平衡动力装置1的反扭力矩的力矩。
在本实施例中，该尾坐式垂直起降无人飞行器具有结构简单、可垂直起降的特点，在起降阶段，把安装发动机的机身2倾转也即竖直静置带有动力装置1的机身2，依靠动力装置1的推力和地面效应起飞，因此可在不具备常规水平起降条件的场地进行垂直起飞和降落；且升空后拉平机身2转入固定翼飞行模式进行高速飞行，此时飞行器按照固定翼模式进行飞行，能完成远距离作业任务。尤其是在垂直起降阶段，辅助动力装置7产生的力矩与动力装置1的反扭力矩平衡，起降稳定性好。本发明动力装置1功率大，使得飞行器固定翼模式下可做大机动飞行，且飞行速度快。
为了更好的技术效果，本发明采用模块化部件，换句话说，机翼3和垂尾9均为模块化部件，机翼3、垂尾9和起落架6均能够独立拆卸，使得整套飞行器能够收纳在小包装箱内，拆装和运输方便。
进一步的，机翼3采用后掠式且对称设于机身2两侧，在本实施例中，该尾坐式垂直起降无人飞行器在静置时，垂直起降时后掠式的机翼3使得整机的重心靠近机身2的尾部，静置稳定性好。
与此类似的，垂尾9采用后掠式且向上设置于机身2尾部。
为了更好的技术效果，动力装置1的前端安装有整流罩，在本实施例中，整流罩的作用在于减小整机的气动阻力。
除此以外，机翼3为具有翼型剖面的大展弦比机翼；垂尾9为具有翼型剖面的小展弦比机翼，从而保障飞行器在由垂直起飞转变为固定翼飞行时，具有良好的气动性能。
除此以外，机翼3后缘外侧配置有副翼4和襟翼5，副翼4靠近机翼3的翼梢设置，襟翼5靠近机身2设置；进一步的，襟翼5与升降舵合二为一，简化布局，有利于减轻结构重量。
与此类似的，垂尾9后缘设置有方向舵8。
示例性的，辅助动力装置7包括用以实现电力驱动的电机且设于垂尾9的安定面。
在图5的飞行器各个飞行状态的变化简图中，分为由A到B的第一个阶段：垂直起飞阶段、C的第二个阶段：固定翼飞行模式阶段以及由C到D的第三个阶段：垂直降落阶段。
在第一个阶段中，飞行器垂直起飞时，飞行器在动力装置1作用下快速爬升，辅助动力装置7产生的力矩与动力装置1的反扭力矩相平衡，实现飞行器滚转姿态控制；当飞行器水平飞行速度大于固定翼飞行最低速度时，关闭辅助动力装置7，飞行器切换到固定翼飞行模式。
在第二个阶段中，飞行器固定翼飞行模式时，本发明的主要气动操纵面包括副翼4、襟翼5和方向舵8，分别用于滚转、俯仰和偏航控制。
在第三个阶段中，飞行器垂直降落时，降低飞行器飞行速度，当飞行器飞行速度接近固定翼飞行最低速度时，启动辅助动力装置7，此时，飞行器在重力作用下缓慢抬头，安装在垂尾9的安定面上的辅助动力装置7与动力装置1配合实现该阶段滚转姿态控制，飞行器在重力作用下缓慢下降，最终实现飞行器平稳落在地面。
以上对本发明所提供的尾坐式垂直起降无人飞行器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种尾坐式垂直起降无人飞行器，其特征在于，包括机身(2)以及设于所述机身(2)两侧的机翼(3)和设于所述机身(2)尾部的垂尾(9)，所述机身(2)的头端设有动力装置(1)，所述机身(2)的尾端设有起落架(6)，所述垂尾(9)设有用以平衡所述动力装置(1)的反扭力矩的辅助动力装置(7)，所述辅助动力装置(7)包括用以实现电力驱动的电机，所述电机设于所述垂尾(9)的安定面，所述机翼(3)、所述垂尾(9)和所述起落架(6)均为模块化部件以实现与所述机身(2)的独立拆卸，所述机翼(3)采用后掠式且对称设于所述机身(2)两侧，所述机翼(3)后缘外侧配置有副翼(4)和襟翼(5)，所述副翼(4)靠近所述机翼(3)的翼梢设置，所述襟翼(5)靠近所述机身(2)设置，所述垂尾(9)采用后掠式且向上设置于所述机身(2)尾部。
2.根据权利要求1所述的尾坐式垂直起降无人飞行器，其特征在于，所述垂尾(9)后缘设置有方向舵(8)。
3.根据权利要求1或2所述的尾坐式垂直起降无人飞行器，所述动力装置(1)的前端安装有整流罩。
4.根据权利要求1或2所述的尾坐式垂直起降无人飞行器，其特征在于，所述机翼(3)为具有翼型剖面的大展弦比机翼。
5.根据权利要求1或2所述的尾坐式垂直起降无人飞行器，其特征在于，所述垂尾(9)为具有翼型剖面的小展弦比机翼。
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