CN114506451A - 一种倾转旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种倾转旋翼无人机，涉及飞机的领域，其包括机身、两个组合翼，两个组合翼关于所述机身轴对称设置，所述组合翼包括机翼和旋翼；还包括驱动组件，所述驱动组件安装于所述机身上，并与两个所述机翼分别连接，在所述驱动组件的驱动下，两个机翼在空间内沿所述机身同步旋转，从而使机翼在第一姿态和第二姿态之间过渡变换；所述第一姿态为飞机直飞时，所述机翼水平且与所述机身的轴线垂直的状态；所述第二姿态为飞机垂直起降时，所述机翼竖直且与所述机身的轴线平行的状态。本申请具有使得飞机的升降姿态更加灵活顺畅的效果。

Description

一种倾转旋翼无人机

技术领域

本申请涉及飞机的领域，尤其是涉及一种倾转旋翼无人机。

背景技术

飞机在空中的飞行姿态主要有直飞、升降两种，其中直飞依靠的是飞机的机翼上下两侧的气流差，来使得飞机在空中保持飞行状态；而直升机依靠的则是旋翼的旋转产生升力。

相关技术中，为了实现直飞与竖向升降，将旋翼安装于机翼上，如此可以利用机翼上下两侧的压力差来使飞机保持直行，也可利用旋翼产生来产生升力，带动飞机竖向升降。

针对上述中的相关技术，发明人认为，在飞机升降的过程中，机翼会随机身升降，而气流会对机翼产生较大的阻力，导致了飞机的升降姿态顺畅度不足的缺陷。

发明内容

为了使得飞机的升降姿态更加灵活顺畅，本申请提供一种倾转旋翼无人机。

本申请提供的一种倾转旋翼无人机采用如下的技术方案：

一种倾转旋翼无人机，包括:

机身；

两个组合翼，两个组合翼关于所述机身的轴线对称设置，所述组合翼包括机翼和旋翼；

驱动组件，所述驱动组件安装于所述机身上，并与两个所述机翼分别连接，在所述驱动组件的驱动下，两个机翼在空间内沿所述机身同时旋转，从而使机翼在第一姿态和第二姿态之间过渡变换；

所述第一姿态为飞机直飞时，所述机翼水平且与所述机身的轴线垂直的状态；

所述第二姿态为飞机垂直起降时，所述机翼竖直且与所述机身的轴线平行的状态。

通过采用上述技术方案，机翼为第一姿态时，飞机主要进行直飞，在此过程中，飞机的机翼是水平且垂直于机身轴线的，此时飞机依靠机翼的上下两侧压力差保持高度；需要升降时，在驱动组件的驱动下，机翼逐渐转动为竖直且与机身的轴线平行的状态，在第二姿态下，飞机进行升降时，由于机翼是竖直的，因此，机翼在第二姿态下的水平横截面远小于第一姿态下的水平横截面，从而飞机在升降过程中，因机翼而产生的阻力会大大减小，从而使得飞机的升降姿态更加灵活顺畅。

可选的，所述驱动组件包括：

滑动件，所述滑动件设置于所述机身上，且所述滑动件沿所述机身的轴线方向滑动；

驱动件，所述驱动件用于驱动所述滑动件沿所述机身滑动；

两个连杆，每一所述机翼与滑动件均通过所述连杆连接，所述连杆一端与所述机翼万向铰接，另一端与所述滑动件万向铰接；

其中，所述机翼或所述机身上固接有一连接轴，所述机翼与所述机身通过所述连接轴转动连接，在所述机翼与所述连接轴的配合作用下，所述机翼在第一姿态和第二姿态之间进行转换。

通过采用上述技术方案，驱动组件带动机翼运动时，由驱动件带动滑动件沿机身滑移，由于机身与机翼之间是通过连接轴转动连接的，因此，机翼转动的过程中，只能沿垂直于连接轴的平面进行旋转，从而由连接轴对机翼的旋转进行限位，使得机翼只能沿一定的倾斜方向旋转，而此时连杆与机翼之间的角度随着滑动杆的运动而发生改变；从而，连杆为机翼的旋转提供动力，连接轴为机翼的旋转进行限位，便可实现机翼在水平和垂直之间倾斜转变，从而使机翼实现第一姿态和第二姿态的转换；本申请通过连杆和转动轴的配合作用实现第一姿态和第二姿态的转换，其可以通过滑动件在机身上的位置改变机翼沿机身的倾斜角度，使机翼在第一姿态和第二姿态之间转换，从而使得机翼可以在任一位置停留，有效的提高了机翼在姿态变换时的灵活性。

可选的，所述连接轴的轴线与三维坐标系中每两个轴所形成的平面之间的夹角均为45°。

通过采用上述技术方案，由于夹角为45°，且第一姿态和第二姿态时的机翼是相互垂直的状态，因此机翼在第一姿态和第二姿态变换的过程中，45°角的导向可以使机翼以最快最短的距离在第一姿态和第二姿态之间变换。

可选的，所述连杆与所述机翼的万向铰接点为活动铰接点；

所述机翼在第二姿态下，活动铰接点位于所述机翼沿机身转动点的下方，机翼由第二姿态逐渐转换为第一姿态时，活动铰接点随机翼逐渐向上运动。

通过采用上述技术方案，由于在第二姿态下，活动铰接点位于机翼沿机身转动点的下方，因此，滑动件带动连杆运动时，使得活动铰接点逐步向上运动，从而机翼在由第二姿态变换为第一姿态时，连杆可以对机翼起到向上提升的作用；并且，由于升降过程中的升力主要是由旋翼提供的，因此，在逐渐由升降过程（即为第二姿态）转换至直飞过程（即为第二姿态）中，并且因旋翼的方向改变而使得旋翼提供的升力减小的前提下，连杆对机翼提供的拉力，在一定程度上减少了飞机因姿态变换而需要提供其他动力来弥补的情况，可以使得飞机的姿态变换更加灵活。

可选的，所述机翼在第二姿态下，所述活动铰接点在所述机翼沿机身转动点的前方，并且，从第二姿态变换至第一姿态时，所述活动铰接点逐渐向所述机翼沿机身转动点的后方运动。

通过采用上述技术方案，由于机翼在第二姿态下，活动铰接点位于机翼沿机身转动点的前方，因此，机翼从需要从第二姿态开始旋转时，机翼与机身的连接处位于活动铰接点与机翼远离机身的一端之间，因此，相当于在活动铰接点、机翼与机身的连接处之间形成了撬动机翼整体向上运动的杠杆，因此，提供较小的力便可推动机翼进行姿态转换。

可选的，所述机身包括：

机体，所述驱动组件安装于所述机体上；

两个连接杆，两个所述连接杆关于所述机体轴对称设置，所述机身上的所述连接轴位于所述连接杆上，所述机翼沿机体的连接处与所述机体之间形成避让间隙，所述避让间隙用于容纳旋转后的机翼。

通过采用上述技术方案，由于活动铰接点位于机翼沿机身转动点的前方，因此，在机翼的姿态变换过程中，活动铰接点会转动至机翼沿机身连接处靠近机身的一侧，因此，避让间隙为机翼的变换提供了避让的空间；在机身表面为平整表面的前提下，也可以避免机翼与机身干涉，而机身表面平整时，飞机在飞行过程中会更加平稳。

可选的，所述连接杆上固定连接有限位板，所述限位板上设有一第一抵接面；

所述机翼上设有一第二抵接面；

所述第一抵接面为位于所述限位板上靠近机身后侧的表面；

所述第二抵接面为位于所述机翼沿机身的转动点至连杆与机翼的铰接点之间的表面；

所述第一抵接面与所述第二抵接面相互接触，且所述机翼在第二姿态时，所述第一抵接面与第二抵接面完全脱离。

通过采用上述技术方案，在第二姿态时，第一抵接面和第二抵接面完全脱离；在第一姿态时，第一抵接面和第二抵接面相互接触；在飞机直行的过程中，机翼位于限位板远离机身的一端会受到气流的阻力，因此，机翼远离限位板的一段会有向飞机后侧转动的运动趋势，而第一抵接面对第二抵接面进行阻挡后，第一抵接面便可以防止整个机翼发生转动，从而保持机翼与机身的稳定性。

可选的，所述第一抵接面从机身后侧至机身前侧的方向倾斜向下设置，且所述第一抵接面为弧形凹面。

通过采用上述技术方案，凹面可以对第二抵接面提供向下的压力，避免机翼向上转动。

可选的，所述旋翼转动连接于所述机翼；

所述机翼在第一姿态时，所述旋翼的转动轴线与飞机的直飞方向平行。

通过采用上述技术方案，机翼在第一姿态（即为飞机直飞）时，旋翼的转动轴线是水平的，整个旋翼的叶片是竖向放置的，因此，旋翼的水平横截面相较于旋翼水平放置时会有所减小，从而减小了旋翼上下两侧的气流差，减小旋翼对直飞状态的影响。

可选的，所述驱动件包括：

螺杆，所述螺杆转动连接于所述机身，且所述螺杆的轴线和转动轴线均平行于所述滑动件沿机身的滑动方向；

电机，所述电机用于驱动所述螺杆转动；

其中，所述滑动件安装于所述螺杆，所述滑动件随所述螺杆的转动而沿所述机身滑动。

通过采用上述技术方案，驱动组件带动滑动件运动时，电机驱动螺杆转动，螺杆在转动的过程中带动滑动件运动；此种驱动方式可以将滑动件固定于任意位置，因此可以将机翼固定于任意位置，其灵活性较高。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置驱动组件带动机翼在第一姿态和第二姿态之间变换，使得机翼可以在任一位置停留，有效的提高了机翼在姿态变换时的灵活性。

2.通过利用连杆和转动轴对机翼、机身以及滑动件进行连接，可以使得机翼实现水平和竖直状态的变化；

3.通过将活动铰接点设为位于机翼沿机身铰接点的前方，可以使得机翼的姿态转换过程更加顺畅。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图，旨在表示机翼的第一姿态；

图2是本申请实施例的结构示意图，旨在表示机翼的第二姿态；

图3是本申请实施例中驱动组件的结构示意图；

图4是本申请实施例中第一抵接面和第二抵接面的结构示意图，旨在表示飞机在第一姿态和第二姿态变换过程中的状态；

图5是本申请实施例中机翼和机身的爆炸结构示意图；

图6是图5中A部分的放大图；

图7是机翼、连接杆和限位板的剖面视图。

附图标记说明：1、机身；11、机体；12、连接杆；121、限位板；1211、第一抵接面；2、组合翼；21、机翼；211、第二抵接面；22、旋翼；3、驱动组件；31、滑动件；32、驱动件；321、螺杆；322、电机；323、丝杠螺母；33、连杆；34、T形滑轨；4、连接面；41、连接轴。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种倾转旋翼无人机。

参照图1、图2和图3，倾转旋翼无人机包括机身1、两个组合翼2以及驱动组件3，其中，组合翼2活动连接于机身1上，且为了保持飞机在飞行过程中的平稳性，两个组合翼2关于机身1轴对称设置，驱动组件3安装于机身1上，并与两个机翼21分别连接，在驱动组件3的驱动下，两个机翼21在空间内沿机身1同步旋转。

参照图1，机身1包括机体11和两个连接杆12，连接杆12和机体11采用焊接的方式固定，为了保持飞机在飞行过程中的平稳性，两个连接杆12关于机体11轴对称设置。

参照图1、图2和图3，组合翼2包括机翼21和旋翼22，其中，机翼21转动连接于连接杆12上，旋翼22转动连接于机翼21上；在驱动组件3的作用下，机翼21沿着连接杆12在第一姿态和第二姿态之间进行转换；

参照图1，第一姿态为飞机直飞时，机翼21水平且与机体11的轴线垂直的状态，此时，旋翼22沿机翼21的转动轴线与机体11的轴线平行；

参照图2，第二姿态为飞机垂直起降时，机翼21竖直且与机身1的轴线平行的状态，飞机在第一姿态和第二姿态之间过渡转换时的姿态如图4所示。

参照图3和图４，机翼21沿连接杆12的转动通过驱动组件3进行驱动，驱动组件3包括滑动件31、驱动件32以及两个连杆33；滑动件31设于机体11上，且滑动件31沿平行于机体11的轴线方向滑动，机体11上通过螺丝固定连接有T形滑轨34，滑动件31上开设有T形滑槽，滑动件31通过T形滑槽与T形滑轨34的配合而沿机体11滑动。

参照图3，驱动件32用于驱动滑动件31滑动，本申请中，驱动件32包括螺杆321、电机322和丝杠螺母323，螺杆321转动连接于机体11，且螺杆321的轴线和转动轴线均平行于滑动件31沿机体11的滑动方向；电机322为伺服电机，电机322的机壳通过螺丝固定连接于机体11，电机322的输出轴与螺杆321通过联轴器同轴固定连接；丝杠螺母323螺纹连接于螺杆321，且丝杠螺母323焊接于滑动件31，因此螺杆321转动时，便可通过丝杠螺母323与螺杆321的配合而带动滑动件31前进。在其他实施例中，驱动件32也可以为气缸、油缸或直线电机等能够带动滑动件31做直线运动的结构。

参照图1、图2和图3，连杆33一端与滑动件31万向铰接，另一端与机翼21万向铰接，连杆33与机翼21的万向铰接点为活动铰接点，机翼21在第二姿态下，活动铰接点位于机翼21沿连接杆12转动点的下方，机翼21由第二姿态逐渐转换为第一姿态时，活动铰接点随机翼21逐渐向上运动；且，机翼21在第二姿态下，活动铰接点在机翼21沿机身1转动点的前方，从第二姿态变换至第一姿态时，活动铰接点逐渐向机翼21沿机身1转动点的后方运动；因此，机翼21与连杆33的活动铰接点的运动轨迹为：在向机体11后侧运动的过程中逐渐向上运动。

参照图5和图6，为了实现机翼21与连接杆12的配合连接，机翼21和连接杆12各包括有一个连接面4，其中任一连接面4上固定连接有连接轴41，另一连接面4上开设有连接孔，连接轴41同轴转动连接于连接孔内；本实施例中连接轴41位于机翼21上，连接孔位于连接杆12上。在其他实施例中，为了使得机翼21沿连接杆12的转动更加顺畅，在连接孔内安装有轴承，即为连接杆12通过轴承配合连接于连接孔内。

在空间内建立一三维坐标系，其中X轴平行于机体11轴线方向，在飞机直飞状态下，Y轴水平，Z轴竖直；连接轴41的轴线与X、Y、Z轴之间的夹角均为45°，即为，在飞机直飞状态下，两个连接轴41各自朝向机体11后侧且远离机体11的方向倾斜向下设置；从而，在连接轴41的限位作用下，滑动件31沿机体11滑动时，便可通过连杆33来带动机翼21在第一姿态和第二姿态之间转换。

参照图5和图6，为了提高机翼21与连接杆12之间配合的稳定性，本申请中，两个连接面4均与连接轴41垂直，且两个连接面4互相接触，因此，在机翼21沿连接杆12旋转的过程中，两个连接面4相互接触，从而减少连接轴41折断的情况发生。

参照图4和图5，连接杆12上的连接面4和机体11之间形成有避让间隙，在机翼21沿连接杆12旋转的过程中，避让间隙用于容纳旋转的机翼21。

参照图4、图5和图7，在飞机直飞脱离第二姿态时，为了提高机翼21与连接杆12之间的稳定性，在连接杆12上固定连接有限位板121，本实施例中，限位板121一体连接于连接杆12；限位板121上设有一第一抵接面1211，机翼21上设有一第二抵接面211；

第一抵接面1211为位于限位板121上靠近机身1后侧的表面；

第二抵接面211为位于机翼21沿机身1的转动点至连杆33与机翼21的铰接点之间的表面；

第一抵接面1211与第二抵接面211相互接触，且机翼21在第二姿态时，第一抵接面1211与第二抵接面211完全脱离；

为了使得机翼21在姿态转变的过程中，为了避免机翼21向上转动至连接杆12上方，第一抵接面1211由机身1后侧至机身1前侧的方向倾斜向下设置，且第一抵接面1211为弧形凹面。

本申请实施例一种倾转旋翼无人机的实施原理为：飞行时，若需要转变姿态，则由电机322带动螺杆321转动，在T形滑轨34的导向作用下，丝杠螺母323和滑动件31沿机身1滑动，滑动件31在运动的过程中带动两个连杆33转动。连杆33在转动的过程中，由于连接轴41对机翼21有限位作用，因此机翼21会在第一姿态和第二姿态之间转换。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倾转旋翼无人机，其特征在于，包括：

机身(1)；

两个组合翼(2)，两个组合翼(2)关于所述机身(1)的轴线对称设置，所述组合翼(2)包括机翼(21)和旋翼(22)；

驱动组件(3)，所述驱动组件(3)安装于所述机身(1)上，并与两个所述机翼(21)分别连接，在所述驱动组件(3)的驱动下，两个机翼(21)在空间内沿所述机身(1)同时旋转，从而使机翼(21)在第一姿态和第二姿态之间过渡变换；

所述第一姿态为飞机直飞时，所述机翼(21)水平且与所述机身(1)的轴线垂直的状态；

所述第二姿态为飞机垂直起降时，所述机翼(21)竖直且与所述机身(1)的轴线平行的状态。

2.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述驱动组件(3)包括：

滑动件(31)，所述滑动件(31)设置于所述机身(1)上，且所述滑动件(31)沿所述机身(1)的轴线方向滑动；

驱动件(32)，所述驱动件(32)用于驱动所述滑动件(31)沿所述机身(1)滑动；

两个连杆(33)，每一所述机翼(21)与滑动件(31)各通过一个所述连杆(33)连接，所述连杆(33)一端与所述机翼(21)万向铰接，另一端与所述滑动件(31)万向铰接；

其中，所述机翼(21)或所述机身(1)上固接有一连接轴(41)，所述机翼(21)与所述机身(1)通过所述连接轴(41)转动配合连接，在所述机翼(21)与所述连接轴(41)的配合作用下，所述机翼(21)在第一姿态和第二姿态之间进行转换。

3.根据权利要求2所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述连接轴(41)的轴线与三维坐标系中每两个轴所形成的平面之间的夹角均为45°。

4.根据权利要求3所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述连杆(33)与所述机翼(21)的万向铰接点为活动铰接点；

所述机翼(21)在第二姿态下，活动铰接点位于所述机翼(21)沿机身(1)转动点的下方，机翼(21)由第二姿态逐渐转换为第一姿态时，活动铰接点随机翼(21)逐渐向上运动。

5.根据权利要求3或4所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述机翼(21)在第二姿态下，所述活动铰接点在所述机翼(21)沿机身(1)转动点的前方，并且，从第二姿态变换至第一姿态时，所述活动铰接点逐渐向所述机翼(21)沿机身(1)转动点的后方运动。

6.根据权利要求5所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述机身(1)包括：

机体(11)，所述驱动组件(3)安装于所述机体(11)上；

两个连接杆(12)，两个所述连接杆(12)关于所述机体(11)轴对称设置，所述机身(1)上的所述连接轴(41)位于所述连接杆(12)上，所述机翼(21)沿机体(11)的连接处与所述机体(11)之间形成避让间隙，所述避让间隙用于容纳旋转后的机翼(21)。

7.根据权利要求6所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述连接杆(12)上固定连接有限位板(121)，所述限位板(121)上设有一第一抵接面(1211)；

所述机翼(21)上设有一第二抵接面(211)；

所述第一抵接面(1211)为位于所述限位板(121)上靠近机身(1)后侧的表面；

所述第二抵接面(211)为位于所述机翼(21)沿机身(1)的转动点至连杆(33)与机翼(21)的铰接点之间的表面；

所述第一抵接面(1211)与所述第二抵接面(211)相互接触，且所述机翼(21)在第二姿态时，所述第一抵接面(1211)与第二抵接面(211)完全脱离。

8.根据权利要求7所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述第一抵接面(1211)从机身(1)后侧至机身(1)前侧的方向倾斜向下设置，且所述第一抵接面(1211)为弧形凹面。

9.根据权利要求7所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼(22)转动连接于所述机翼(21)；

所述机翼(21)在第一姿态时，所述旋翼(22)的转动轴线与飞机的直飞方向平行。

10.根据权利要求2-4任一项所述的一种倾转旋翼无人机，其特征在于，所述驱动件(32)包括：

螺杆(321)，所述螺杆(321)转动连接于所述机身(1)，且所述螺杆(321)的轴线和转动轴线均平行于所述滑动件(31)沿机身(1)的滑动方向；

电机(322)，所述电机(322)用于驱动所述螺杆(321)转动；

其中，所述滑动件(31)安装于所述螺杆(321)，所述滑动件(31)随所述螺杆(321)的转动而沿所述机身(1)滑动。

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