CN112224402A - 一种物探型垂直起降复合翼无人机布局 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种物探型垂直起降复合翼无人机布局，包括：机身、机身上负载的主翼、机身后方的V形尾翼、机身下部安装的滑撬式起落架、垂直螺旋桨、机身后部安装的水平推进螺旋桨、安装于主翼翼梢处的磁探头整流罩、以及主翼翼梢内侧的固定桩；所述垂直螺旋桨安装于机身两侧的支撑杆的前后两端，两侧支撑杆前端的垂直螺旋桨相对，两侧支撑杆后端的垂直螺旋桨相对，所述支撑杆穿过主翼，且与翼弦平行。通过上述布局得到的垂直起降复合翼无人机可以在复杂地形条件下高效作业，为最大限度降低因整流罩俯仰方向扭转对该机窄翼梢的结构载荷，设计位于翼梢内侧的固定桩并用连杆与整流罩连接，增加了翼梢刚度，同时保证了对飞行巡航态气动力影响较小。
Description
技术领域
本发明属于无人机航空物探测量技术领域，特别涉及一种物探型垂直起降复合翼无人机布局。
背景技术
航空物探技术是在飞机上搭载地磁测量设备或放射性测量设备，对目标区域地磁场以及地磁场水平、垂直梯度或区域放射性进行测量的作业技术，其中航空磁测技术在航空物探领域应用最广，该系列技术应用于矿体勘测、地质考察等工程领域。
无人机航空物探磁测技术(简称航磁)是近年来兴起的该领域成熟技术，以无人机作为飞行平台可以实现低成本、高效率、低安全风险作业，国内无人机航磁主要以中低空长航时固定翼无人机以及小型复合翼无人机作为飞行平台。
然而，目前的固定翼无人机和小型复合翼无人机的机动能力不足，在复杂地形条件下作业飞行效率偏低。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种物探型垂直起降复合翼无人机布局，通过磁探头整流罩在复合翼无人机上的布局，避免了机身对磁探头的磁干扰，检测准确性性不受影响；通过垂直螺旋桨、水平推进螺旋桨的布局实现了以垂直起降复合翼无人机为飞行平台进行高效地磁水平梯度的测量。
本发明提供的技术方案如下：一种物探型垂直起降复合翼无人机布局，包括：机身、机身上负载的主翼、机身后方的V形尾翼、机身下部安装的滑撬式起落架、垂直螺旋桨、机身后部安装的水平推进螺旋桨、安装于主翼翼梢处的磁探头整流罩、以及主翼翼梢内侧的固定桩；
所述垂直螺旋桨安装于机身两侧的支撑杆的前后两端，两侧支撑杆前端的垂直螺旋桨相对，两侧支撑杆后端的垂直螺旋桨1相对，所述支撑杆穿过主翼，且与翼弦平行。
根据本发明提供的一种物探型垂直起降复合翼无人机布局，具有以下有益效果：
通过上述布局得到的垂直起降复合翼无人机作为飞行平台，可控牵引部件多，机动能力较强，可以在复杂地形条件下实现起降以及中低空自主飞行；通过磁探头整流罩在复合翼无人机上的布局，布置在无人机两侧翼梢处磁探头整流罩内的磁探头不受机身的磁干扰，检测准确性性不受影响，可实现地磁水平梯度测量；为最大限度降低因整流罩俯仰方向扭转对该机窄翼梢的结构载荷，设计位于翼梢内侧的固定桩并用连杆与整流罩连接，增加了翼梢刚度，同时保证了对飞行巡航态气动力影响较小。
附图说明
图1示出本发明一种物探型垂直起降复合翼无人机布局的三向等视外形示意图；
图2示出本发明一种物探型垂直起降复合翼无人机布局的后视图；
图3示出本发明一种物探型垂直起降复合翼无人机布局的俯视图；
图4示出本发明一种物探型垂直起降复合翼无人机布局的左视图；
图5示出连杆与磁探头整流罩的圆角连接示意图。
附图标号说明
1-垂直螺旋桨，2-主翼，3-机身，4-固定桩，5-连杆，6-磁探头整流罩，7-滑撬式起落架，8-水平推进螺旋桨，9-V形尾翼，10-圆角。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供了一种物探型垂直起降复合翼无人机布局，如图1至图4所示，包括：无人机机身3、机身3上负载的主翼2、机身3后方的V形尾翼9、机身下部安装的滑撬式起落架7、垂直螺旋桨1、机身后部安装的水平推进螺旋桨8、安装于主翼翼梢处的磁探头整流罩6、以及主翼翼梢内侧的固定桩4；
所述垂直螺旋桨1安装于机身3两侧的支撑杆的前后两端，两侧支撑杆前端的垂直螺旋桨1相对，两侧支撑杆后端的垂直螺旋桨1相对，所述支撑杆穿过主翼2，且与翼弦平行。
在本发明一种优选的实施方式中，所述磁探头整流罩6为对称翼型作为母线的旋成体，这种外形有利于减小翼梢处因磁探头布置而带来的额外气动阻力，同时对磁探头设备起到物理保护作用。
在本发明一种优选的实施方式中，所述固定桩4为扁椭圆作为母线的旋成体，其沿纵向插入主翼中，外围与主翼嵌套，主翼翼梁穿过固定桩4中间。
在本发明一种优选的实施方式中，所述固定桩4上设置连接磁探头整流罩的至少两个连杆5。本发明所涉及的无人机主翼2翼梢处弦长收缩较大，固定桩4通过连杆5与磁探头整流罩6连接，可以起到增强磁探头俯仰方向扭转刚度的作用，避免了磁探头整流罩6处于不规律气动载荷下对翼梢结构产生损坏。
进一步地，所述连杆5为空心树脂基复合材料圆柱杆，相互不平行。
进一步地，如图5所示，所述连杆5与磁探头整流罩6及固定桩4的连接处采用圆角10过渡，有利于减小绕流涡的作用。
在本发明一种优选的实施方式中，所述主翼2的半展长大于4米，所述磁探头整流罩6距离机身3对称面和垂直螺旋桨1的距离均大于3米，保证了磁探头远离机身磁干扰，使其所处磁场环境满足磁探头使用要求。
在本发明一种优选的实施方式中，所述V形尾翼9的两端位于支撑杆的末端，V形尾翼夹角为35～45°。
在本发明一种优选的实施方式中，所述水平推进螺旋桨8由发动机通过减速器直接驱动，为无人机水平巡航提供推进动力，其在起降过程中处于停转状态。
在本发明一种优选的实施方式中，所述物探型垂直起降复合翼无人机布局还包括主电池，为垂直螺旋桨提供无人机垂直起降过程中所需升力。所述主电池预置足够电量，在无人机巡航过程中，由油动发动机通过发电机对其充电。
采用上述布局方式的无人机进行物探作业流程如下：
开启4个使用主电池供电的垂直螺旋桨1使无人机起飞离地；
当无人机上升到距地面约100米高度时开启水平推进螺旋桨8，飞机开始斜向上爬升，在此过程中逐渐减小直至关闭垂直螺旋桨1；
无人机逐渐只依靠水平推进螺旋桨8爬升和巡航，无人机进入作业状态，包围在翼梢磁探头整流罩6内的磁探头设备呈垂直向上圆柱状，所测地磁场数据通过机上链路设备回传至无人机地面控制站；
无人机通过预定航线完成作业任务后到达回收点上空，通过减小水平螺旋桨8推力逐渐降低高度至约100米左右；
开启垂直螺旋桨1并关闭水平推进螺旋桨8，无人机缓慢垂直下降直至着陆。
通过上述布局得到的具备垂直起降和水平固定翼平飞能力的复合翼飞行平台可以不依赖机场，对保障能力的需求非常宽容，此外，该飞行平台可控牵引部件(螺旋桨)多，机动能力较强，可以实现在复杂地形条件以及平原地区地形条件下作业飞行，具有综合地磁场测量作业成本低、效率高的特点。
在地面起伏较为剧烈的山地区域进行航空地磁测量作业时，理想情况往往要求飞机距地高程能够处于一个较小的定值s，所述布局型无人机进行物探作业时由于机动性高，纠偏能力强，在配合厘米级雷达防撞系统情况下，模拟可以实现无人机距地高程标准差σ小于5米，高程均值λ满足：(λ-s)/s＜4％，山地条件下所测地磁数据精度较平飞提高20％～25％，视地形复杂程度数据分辨率提高10％～40％。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，包括：机身(3)、机身(3)上负载的主翼(2)、机身(3)后方的V形尾翼(9)、机身下部安装的滑撬式起落架(7)、垂直螺旋桨(1)、机身后部安装的水平推进螺旋桨(8)、安装于主翼翼梢处的磁探头整流罩(6)、以及主翼翼梢内侧的固定桩(4)；
所述垂直螺旋桨(1)安装于机身(3)两侧的支撑杆的前后两端，两侧支撑杆前端的垂直螺旋桨(1)相对，两侧支撑杆后端的垂直螺旋桨(1)相对，所述支撑杆穿过主翼(2)，且与翼弦平行。
2.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述磁探头整流罩(6)为对称翼型作为母线的旋成体。
3.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述固定桩(4)为扁椭圆作为母线的旋成体，其沿纵向插入主翼中，外围与主翼嵌套，主翼翼梁穿过固定桩(4)中间。
4.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述固定桩(4)上设置连接磁探头整流罩的至少两个连杆(5)。
5.根据权利要求4所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述连杆(5)互不平行。
6.根据权利要求4所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述连杆(5)与磁探头整流罩(6)及固定桩(4)的连接处采用圆角(10)过渡。
7.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述主翼(2)的半展长大于4米，所述磁探头整流罩(6)距离机身(3)对称面和垂直螺旋桨(1)的距离均大于3米。
8.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述V形尾翼(9)的两端位于支撑杆的末端，V形尾翼夹角为35～45°。
9.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述水平推进螺旋桨(8)由发动机通过减速器直接驱动。
10.根据权利要求1所述的物探型垂直起降复合翼无人机布局，其特征在于，所述物探型垂直起降复合翼无人机布局还包括主电池，为垂直螺旋桨提供无人机垂直起降过程中所需升力，由油动发动机通过发电机对其充电。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113335504A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-09-03 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 一种复合翼飞行器的旋翼整流罩 |
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2020
- 2020-10-15 CN CN202011105587.4A patent/CN112224402A/zh active Pending
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