CN113844650A - 一种模块化垂直起降固定翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化垂直起降固定翼无人机，包括：机身，其前端设有提供水平牵引力的第一螺旋桨，机身顶部靠近第一螺旋桨的位置设有电源舱，机身顶部靠近其后端位置设有控制舱，机身底部可拆卸连接有用于搭载不同任务模块的任务吊仓，机身顶部螺接有两个天线杆；两个机翼，且对称布置并可拆卸连接在机身的两侧，每个机翼上均设有提供垂直牵引力的第二螺旋桨；尾翼，尾翼与机身的后端可拆卸连接。该无人机兼具固定翼和旋翼无人机的优点，并且机身、机翼和尾翼之间均可快速拆装，易于储存和运输，并且任务吊舱可搭配多种任务载荷，能够一机多用，此外，尾翼可根据任务需求进行更换，适应不同的复杂地理环境。

Description

一种模块化垂直起降固定翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体的说是涉及一种模块化垂直起降固定翼无人机。

背景技术

常见的无人飞机主要分为固定翼无人机和旋翼无人机。其中固定翼无人机具有飞行速度快、飞行高度高、巡航时间长等优点，但在起飞和降落时往往需要跑道，或通过辅助装置发射和降落。旋翼无人机最大的优势在于可垂直起降和空中悬停，并且具有很好的低速机动性能，但其缺点也很明显，主要是效率低，飞行速度慢以及巡航时间短。由此可见，两种形式的无人机各有其优缺点。随着无人机的快速普及和广泛应用，人们对无人机的起降、速度以及航时等性能的要求不断提高，可垂直起降固定翼无人飞机应运而生。

而市面上现有的垂直起降固定翼无人机拆卸比较复杂，在任务周期短，或突发任务时不能够及时部署，且构型、功能单一，不能够应付复杂环境下的飞行任务。

因此，如何提供一种能够快速拆装且可更换搭载不同任务模块的模块化垂直起降固定翼无人机，以满足任务需要是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够快速拆装且可更换搭载不同任务模块的模块化垂直起降固定翼无人机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模块化垂直起降固定翼无人机，包括：

机身，所述机身的前端设有提供水平牵引力的第一螺旋桨，所述机身底端设有前支撑架和后支撑架，所述机身顶部靠近所述第一螺旋桨的位置设有电源舱，所述机身顶部靠近其后端位置设有控制舱，所述机身底部可拆卸连接有用于搭载不同任务模块的任务吊仓，所述机身顶部螺接有两个天线杆；

机翼，所述机翼为两个，两个所述机翼对称布置且可拆卸连接在所述机身的两侧，每个所述机翼上均设有提供垂直牵引力的第二螺旋桨；

尾翼，所述尾翼与所述机身的后端可拆卸连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种模块化垂直起降固定翼无人机，该无人机通过第二螺旋桨可实现无人机在狭小的空间内也能够进行垂直起降，并且通过第一螺旋桨可实现飞行速度快、飞行高度高、巡航时间长的功能，并且机身、机翼和尾翼均可拆卸连接，占用空间小，便于储存和运输，并且任务吊舱可搭配多种任务载荷，能够一机多用，巡防、测绘多样化搭配，此外，尾翼可根据任务需求进行更换，适应不同的复杂地理环境。

进一步的，所述第一螺旋桨包括：

锥形转子头，所述锥形转子头的大端与所述机身内部的驱动电机的输出轴固定连接，所述锥形转子头外壁上对称开设有两个安装槽，每个所述安装槽的槽底均间隔固定有两个安装耳板；

螺旋桨螺旋桨桨叶，所述螺旋桨螺旋桨桨叶为两个，且每个所述螺旋桨螺旋桨桨叶的桨根置于两个所述安装耳板之间；

回形卡簧，所述回形卡簧的两个弹簧部置于两个所述安装耳板外侧，所述回形卡簧的止挡部抵接于所述螺旋桨螺旋桨桨叶外壁；

连接螺钉，所述连接螺钉依次穿设于所述弹簧部、所述安装耳板的安装孔和所述螺旋桨桨根处的穿设孔中，并用螺帽紧固。

采用上述技术方案产生的有益效果是，当无人机升起后，驱动电机带动锥形转子头转动，在离心力作用下，两个螺旋桨螺旋桨桨叶客服回形卡簧的弹力逐渐打开，从而实现螺旋桨的功能，给无人机提供向前飞行的拉力，当驱动电机不工作时，螺旋桨受回形卡簧的影响，螺旋桨自动收回到初始状态，以减小空气阻力。

进一步的，所述电源舱的仓口、所述控制舱的仓口均设有防雨盖板，所述防雨盖板与所述机身通过多个铆钉固定连接。

进一步的，所述机身底部设有容置槽，所述容置槽的槽底间隔固定有两个第一滑轨，所述任务吊仓的顶端间隔固定有两个第二滑轨，所述第二滑轨与所述第一滑轨挂接连接。

进一步的，所述第一滑轨为槽口朝左的U形轨，所述第二滑轨为槽口朝右的U形轨，所述第一滑轨与所述第二滑轨适配挂接连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，安装任务吊舱时，将第二滑轨的槽口对准第一滑轨的槽口并推入，即可实现任务吊舱的安装，当拆卸任务吊舱时，只需将任务吊舱从容置槽推出即可，拆装方便简单。

进一步的，所述机身底部位于所述电源舱的两侧分别设有散热格栅板，所述散热格栅板与所述机身通过铆钉固定连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，可对电源舱内的电池进行通风散热。

进一步的，每个所述机翼均包括：

第一机翼，所述第一机翼的头端与所述机身一侧通过第一弹簧搭扣可拆卸连接，所述第二螺旋桨设置在所述第一机翼上；

第二机翼，所述第二机翼的头端与所述第一机翼的尾端通过第二弹簧搭扣可拆卸连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，可减少机翼的长度，利于机翼的存放，并且机身、第一机翼和第二机翼之间通过第一弹簧搭扣和第二弹簧搭扣进行连接，能够快速完成机翼的拆装。

进一步的，所述机身的一侧设有第一定位柱和第一定位孔，所述第一机翼的头端设有第二定位柱和第二定位孔，所述第一定位柱与所述第二定位孔插接，所述第一定位孔与所述第二定位柱插接，所述第一机翼的尾端设有两个第三定位孔，所述第二机翼的头端设有两个第三定位柱，所述第三定位柱与所述第三定位孔插接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，便于第一机翼和第二机翼的定位安装，安装更加便捷。

进一步的，所述第一机翼的前后侧均固定有连接杆，所述第二螺旋桨的横杆与所述连接杆远离所述第一机翼的杆端可拆卸连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，利于第二螺旋桨的拆装和存储。

进一步的，所述机身尾端开设有六角定位孔，所述尾翼的头端设有六角定位凸起，所述六角定位凸起与所述六角定位孔插接，所述机身尾端与所述尾翼通过第三弹簧搭扣可拆卸连接。

采用上述技术方案产生的有益效果是，易于尾翼与机身的定位和拆装。

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附图为本发明提供的一种模块化垂直起降固定翼无人机的轴侧结构示意图。

图2附图为图1的主视结构示意图。

图3附图为图1的俯视结构示意图。

图4附图为图1中局部A的结构放大示意图。

图5附图为图2中局部D的结构放大示意图。

图6附图为图1中局部B的结构放大示意图。

图7附图为图1中局部C的结构放大示意图。

图8附图为图3中局部E的结构放大示意图。

图9附图为图3中局部F的结构放大示意图。

图10附图为图1中机身、机翼和尾翼分解结构示意图。

图11附图为图10中局部G的结构放大示意图。

图12附图为图10中局部H的结构放大示意图。

图13附图为图10中局部I的结构放大示意图。

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。

参见图1-图13，本发明实施例公开了1、一种模块化垂直起降固定翼无人机，包括：

机身1，机身1的前端设有提供水平牵引力的第一螺旋桨2，机身1底端设有前支撑架3和后支撑架4，机身1顶部靠近第一螺旋桨2的位置设有电源舱5，机身1顶部靠近其后端位置设有控制舱6，机身1底部可拆卸连接有用于搭载不同任务模块的任务吊仓7，机身1顶部螺接有两个天线杆8；

机翼9，机翼9为两个，两个机翼9对称布置且可拆卸连接在机身1的两侧，每个机翼9上均设有提供垂直牵引力的第二螺旋桨10；

尾翼11，尾翼11与机身1的后端可拆卸连接。

第一螺旋桨2包括：

锥形转子头21，锥形转子头21的大端与机身1内部的驱动电机的输出轴固定连接，锥形转子头21外壁上对称开设有两个安装槽211，每个安装槽211的槽底均间隔固定有两个安装耳板212；

螺旋桨桨叶22，螺旋桨桨叶22为两个，且每个螺旋桨桨叶22的桨根置于两个安装耳板212之间；

回形卡簧23，回形卡簧23的两个弹簧部231置于两个安装耳板212外侧，回形卡簧23的止挡部232抵接于螺旋桨桨叶22外壁；

连接螺钉，连接螺钉依次穿设于弹簧部231、安装耳板212的安装孔2121和螺旋桨22桨根处的穿设孔中，并用螺帽紧固。

电源舱5的仓口、控制舱6的仓口均设有防雨盖板，防雨盖板与机身1通过多个铆钉12固定连接。

机身1底部设有容置槽13，容置槽13的槽底间隔固定有两个第一滑轨14，任务吊仓7的顶端间隔固定有两个第二滑轨15，第二滑轨15与第一滑轨14挂接连接。

第一滑轨14为槽口朝左的U形轨，第二滑轨15为槽口朝右的U形轨，第一滑轨14与第二滑轨15适配挂接连接。

机身1底部位于电源舱5的两侧分别设有散热格栅板16，散热格栅板16与机身1通过铆钉12固定连接。

每个机翼9均包括：

第一机翼91，第一机翼91的头端与机身1一侧通过第一弹簧搭扣92可拆卸连接，第二螺旋桨10设置在第一机翼91上；

第二机翼93，第二机翼93的头端与第一机翼91的尾端通过第二弹簧搭扣94可拆卸连接。

机身1的一侧设有第一定位柱17和第一定位孔18，第一机翼91的头端设有第二定位柱911和第二定位孔，第一定位柱17与第二定位孔插接，第一定位孔18与第二定位柱911插接，第一机翼91的尾端设有两个第三定位孔912，第二机翼93的头端设有两个第三定位柱931，第三定位柱931与第三定位孔912插接。

第一机翼91的前后侧均固定有连接杆19，第二螺旋桨10的横杆101与连接杆19远离第一机翼91的杆端可拆卸连接，如连接杆与横杆可螺接。

机身1尾端开设有六角定位孔，尾翼11的头端设有六角定位凸起111，六角定位凸起111与六角定位孔插接，机身1尾端与尾翼11通过第三弹簧搭扣20可拆卸连接。

当无人机需要起飞时，机翼上的第二螺旋桨开始旋转，给无人机提供垂直起飞的升力，同时控制舱内的飞控系统调节4个第二螺旋桨的转速来控制垂直起降时飞机的姿态、稳定性。待无人机到达一定高度时，驱动电机带动锥形转子头开始旋转，螺旋桨桨叶受到离心力的影响，随着转速的提高逐渐克服回形卡簧的弹力沿着锥形转子头的轴线方向摆动，逐渐与轴线呈90°角方向，此时螺旋桨桨叶已产生了前进的拉力，使得无人机前进，但在空速较低时第二螺旋桨依然继续工作，期间由飞控系统来分配转速，保持平衡，飞行状态从多旋翼飞行开始向固定翼飞行过渡。随着空速变大，无人机的第一螺旋桨(固定翼)开始产生升力，此时第二螺旋桨转速开始渐渐减慢。当无人机空速足够，固定翼升力足够维持无人机高度时，第二螺旋桨停止工作，无人机真正从多旋翼飞行改变为固定翼飞行，空速也达到较高水平，可以做远距离移动，满足巡防、测绘等任务所需。

当完成任务或需要悬停时，无人机动态与起飞相反，第一螺旋桨转速受飞控系统控制减慢，同时第二螺旋桨开始工作并转速加快，飞行状态从固定翼飞行向多旋翼飞行过渡。待飞机悬停时第一螺旋桨停止工作，并自动收回，此后无人机便可在空中悬停或者垂直起降。

在飞行状态过渡时，飞控系统会参照控制台给出的指令进行各个电机转速的控制，以此来保证过渡时无人机的姿态和过渡的平滑平稳，使得无人机可在空中悬停，也可像固定翼无人机一样较远距离执行悬停、航拍、测绘等任务。

本模块化垂直起降固定翼无人机由于可以垂直起降，相比其他固定翼飞机所需要的起飞场地，本无人机无需跑道，只需和多旋翼无人机一样小型空旷地就可以起飞，有着多旋翼和固定翼飞机这两者的优点。

并且电源舱、控制舱和散热格栅板均通过塑料铆钉与机身连接，而机翼和尾翼均通过弹簧搭扣(现有购买件)与机身连接，使得拆装无需任何工具，仅需要工作人员进行手工操作即可进行快速拆装，大大的减少了飞行任务时的载重量，同时使得部署时间减少，在3分钟内即可完成部署，适用于任何突发任务，任务吊舱可搭配多种任务载荷，如光电平台、激光测距仪、测绘雷达和航拍相机等，能够一机多用，巡防、测绘多样化搭配；并且预留的大空间电源舱与飞控舱，可搭配大容量的锂电池和多冗余设计的飞控系统，并且电源可分为两个独立的模块，一个专门给飞控系统和电机供电，另一个可专门给搭载的任务载荷供电，得在保障2小时以上的带载作业时间，同时还能够保证飞行安全；并且能够根据任务需求更换不同形状的尾翼，能够使无人机轻松应付包括小雨，高低温，复杂地形在内的多样环境。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，包括：

机身(1)，所述机身(1)的前端设有提供水平牵引力的第一螺旋桨(2)，所述机身(1)底端设有前支撑架(3)和后支撑架(4)，所述机身(1)顶部靠近所述第一螺旋桨(2)的位置设有电源舱(5)，所述机身(1)顶部靠近其后端位置设有控制舱(6)，所述机身(1)底部可拆卸连接有用于搭载不同任务模块的任务吊仓(7)，所述机身(1)顶部螺接有两个天线杆(8)；

机翼(9)，所述机翼(9)为两个，两个所述机翼(9)对称布置且可拆卸连接在所述机身(1)的两侧，每个所述机翼(9)上均设有提供垂直牵引力的第二螺旋桨(10)；

尾翼(11)，所述尾翼(11)与所述机身(1)的后端可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述第一螺旋桨(2)包括：

锥形转子头(21)，所述锥形转子头(21)的大端与所述机身(1)内部的驱动电机的输出轴固定连接，所述锥形转子头(21)外壁上对称开设有两个安装槽(211)，每个所述安装槽(211)的槽底均间隔固定有两个安装耳板(212)；

螺旋桨桨叶(22)，所述螺旋桨桨叶(22)为两个，且每个所述螺旋桨桨叶(22)的桨根置于两个所述安装耳板(212)之间；

回形卡簧(23)，所述回形卡簧(23)的两个弹簧部(231)置于两个所述安装耳板(212)外侧，所述回形卡簧(23)的止挡部(232)抵接于所述螺旋桨桨叶(22)外壁；

连接螺钉，所述连接螺钉依次穿设于所述弹簧部(231)、所述安装耳板(212)的安装孔(2121)和所述螺旋桨桨叶(22)桨根处的穿设孔中，并用螺帽紧固。

3.根据权利要求1所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述电源舱(5)的仓口、所述控制舱(6)的仓口均设有防雨盖板，所述防雨盖板与所述机身(1)通过多个铆钉(12)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机身(1)底部设有容置槽(13)，所述容置槽(13)的槽底间隔固定有两个第一滑轨(14)，所述任务吊仓(7)的顶端间隔固定有两个第二滑轨(15)，所述第二滑轨(15)与所述第一滑轨(14)挂接连接。

5.根据权利要求4所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述第一滑轨(14)为槽口朝左的U形轨，所述第二滑轨(15)为槽口朝右的U形轨，所述第一滑轨(14)与所述第二滑轨(15)适配挂接连接。

6.根据权利要求1所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机身(1)底部位于所述电源舱(5)的两侧分别设有散热格栅板(16)，所述散热格栅板(16)与所述机身(1)通过铆钉(12)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，每个所述机翼(9)均包括：

第一机翼(91)，所述第一机翼(91)的头端与所述机身(1)一侧通过第一弹簧搭扣(92)可拆卸连接，所述第二螺旋桨(10)设置在所述第一机翼(91)上；

第二机翼(93)，所述第二机翼(93)的头端与所述第一机翼(91)的尾端通过第二弹簧搭扣(94)可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机身(1)的一侧设有第一定位柱(17)和第一定位孔(18)，所述第一机翼(91)的头端设有第二定位柱(911)和第二定位孔，所述第一定位柱(17)与所述第二定位孔插接，所述第一定位孔(18)与所述第二定位柱(911)插接，所述第一机翼(91)的尾端设有两个第三定位孔(912)，所述第二机翼(93)的头端设有两个第三定位柱(931)，所述第三定位柱(931)与所述第三定位孔(912)插接。

9.根据权利要求7所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述第一机翼(91)的前后侧均固定有连接杆(19)，所述第二螺旋桨(10)的横杆(101)与所述连接杆(19)远离所述第一机翼(91)的杆端可拆卸连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种模块化垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机身(1)尾端开设有六角定位孔，所述尾翼(11)的头端设有六角定位凸起(111)，所述六角定位凸起(111)与所述六角定位孔插接，所述机身(1)尾端与所述尾翼(11)通过第三弹簧搭扣(20)可拆卸连接。

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