CN206719540U - 基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，其特征在于，包括：机身、机翼和动力结构单元，机身两侧的机翼上均水平设置有两个动力结构单元，所述两个动力结构单元对称分布在每个机翼前后两侧；所述动力结构单元，包括：发动机水平对置骨架、伺服电机、倾转连接座、无刷电机和螺旋桨，所述发动机水平对置骨架的一端与机翼相连，发动机水平对置骨架的另一端设置有伺服电机，倾转连接座通过螺丝与伺服电机活动连接，所述螺旋桨固定于无刷电机的外转子上，所述无刷电机固定在倾转连接座上。本申请解决了多旋翼无人机功耗大、效率低不适合长航时、远距离任务的缺陷。

Description

基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体说是一种基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机组合行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。因此无人机因其独特的优势越来越受到国内外高度重视。

但总体而言，全球民用无人机的发展基本处于起步阶段，但世界各国都已意识到无人机在军用和民用领域所具备的巨大应用潜力和广阔应用前景，对无人机产业发展给予广泛重视和大力扶持。

在现有种类繁多的无人机类型中，应用最为广泛的飞机类型集中在固定翼型无人机和多旋翼型无人机两种。

其中固定翼无人机既是常规的飞机外型和气动布局，需要滑行起飞、降落的跑道或者弹射用的轨道，在不具备跑道降落条件时，还需要使用降落伞来辅助飞机降落。其具备飞行时间长，飞行效率高，载荷大，航程远等特性。

多旋翼无人机是一种由多组旋翼组合，动力在平面均等角度分布的自主稳定型飞行器，具备2组以上旋翼作为主要动力，一般为四旋翼、六旋翼或八旋翼动力布局，通过先进的传感器姿态感知技术和智能平衡算法可以实现在空中稳定的位姿三维定点悬停。

现有的固定翼无人机多用于航测领域，且多以飞翼型结构为主，虽然具备飞行效率高，航程远，航速快等优势，但是其需要复杂和严苛的起飞降落条件，即足够长的起降跑道、四周是否有遮挡物、操作人员是否具备丰富的固定翼起降经验等，否则极易在起飞和降落的阶段发生坠机事故造成极大的经济损失。其现有的依靠机腹安装降落伞来实行固定翼伞降的技术方案，极容易在下滑降落时受到侧风影响导致飞机落点偏移较大且不可控，同样具备极高的操作风险。

现有的多旋翼无人机主要应用于影视航拍和小幅面航测等，且多以六旋翼或八旋翼结构为主，搭载了极其先进的微机电姿态传感器和高智能度的平衡算法，由于其可以垂直起飞降落，因此对场地的要求冗余非常高，且可以在空中保证飞机实现高精度的定点悬停，犹如一台空中三脚架。但是其没有气动效率结构，完全依靠桨叶直径短且螺距低的多组螺旋翼向下排出空气的反作用力来实现飞行器在空中的飞行和悬停，因此其对能量的利用效率较低，飞行时间较短。并且由于其水平对置的动力分布结构限制了其飞行速度，一般极限速度在60km/h以内。不适合作为大面积的航测使用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，解决了现有技术中飞翼型固定翼无人机不能垂直起飞降落、对场地要求严格的劣势，以及多旋翼无人机功耗大、效率低不适合长航时、远距离任务的缺陷。

为实现上述目的，本申请的技术方案是：基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，包括：机身、机翼和动力结构单元，机身两侧的机翼上均水平设置有两个动力结构单元，所述两个动力结构单元对称分布在每个机翼前后两侧；所述动力结构单元，包括：发动机水平对置骨架、伺服电机、倾转连接座、无刷电机和螺旋桨，所述发动机水平对置骨架的一端与机翼相连，发动机水平对置骨架的另一端设置有伺服电机，倾转连接座通过螺丝与伺服电机活动连接，所述螺旋桨固定于无刷电机的外转子上，所述无刷电机固定在倾转连接座上。

进一步的，所述发动机水平对置骨架融合于机翼中。

进一步的，四个动力结构单元相对于机身两两对称。

进一步的，飞行时，螺旋桨可相对于机身旋转。

本实用新型由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请结合了飞翼型固定翼易操作、大载重、气动效率高等优势，且分布于机翼前后的两对动力结构单元可以实现飞翼飞机的差动偏航飞行能力，并提升了机翼的气动利用效率。而当四个发动机旋翼倾转90度垂直于飞机机身时，即改变飞机动力布局成四旋翼时，使无人机能够实现垂直起飞和降落。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机结构示意图；

图2为基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机部分结构放大图；

图中序号说明：1.机身 2.发动机水平对置骨架 3.伺服电机 4.倾转连接座5.无刷电机 6.螺旋桨。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

实施例1

本实施例提供一种基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，包括：机身、机翼和动力结构单元，机身两侧的机翼上均水平设置有两个动力结构单元，所述两个动力结构单元对称分布在每个机翼前后两侧，四个动力结构单元相对于机身两两对称；所述动力结构单元，包括：发动机水平对置骨架、伺服电机、倾转连接座、无刷电机和螺旋桨，所述发动机水平对置骨架的一端与机翼相连，发动机水平对置骨架的另一端设置有伺服电机，倾转连接座通过螺丝与伺服电机相连，所述螺旋桨固定于无刷电机的外转子上，并对置安装到倾转连接座上，使得飞行控制器可以通过控制伺服电机在0度到90度之间旋转，从而达到控制无刷电机和螺旋桨能够相对于机身在不同方向上产生推力，以实现无人机在固定翼与多旋翼之间飞行模式的转换。发动机水平对置骨架可以融合于飞翼机身中，同时还起到了加固机身强度的作用。

图2是前两个旋翼发动机前倾作为前拉双发动机，后两个旋翼发动机后抬作为后推双发动机与两个前拉发动机相对应，并且通过飞控调节前后的差动螺旋桨速度，实现固定翼飞行的最佳动力效率。

图2是2个前置发动机上翻90度垂直于飞机表面，2个后置发动机下折90度垂直于飞机表面，使得无人机能够在一定高度内实现垂直的起飞和降落功能。

当无人机在完成垂直起飞的动作后，随着飞机慢慢向前飞行，飞行控制器通过飞机搭载的空速管感知飞行速度，4组旋翼发动机会在飞行过程中慢慢倾转到0度角，当空速管检测到飞行速度高于飞机失速速度时，切换为飞翼型固定翼无人机，从而实现无人机从多旋翼型垂直起降状态到固定翼状态的飞行转换。

因而，本申请声称的固定翼无人机起降困难技术要求高，多旋翼无人机效率低、航时短、飞行速度慢的技术问题得以解决。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，其特征在于，包括：机身、机翼和动力结构单元，机身两侧的机翼上均水平设置有两个动力结构单元，所述两个动力结构单元对称分布在每个机翼前后两侧；所述动力结构单元，包括：发动机水平对置骨架、伺服电机、倾转连接座、无刷电机和螺旋桨，所述发动机水平对置骨架的一端与机翼相连，发动机水平对置骨架的另一端设置有伺服电机，倾转连接座通过螺丝与伺服电机活动连接，所述螺旋桨固定于无刷电机的外转子上，所述无刷电机固定在倾转连接座上。

2.根据权利要求1所述基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，其特征在于，包括：所述发动机水平对置骨架融合于机翼中。

3.根据权利要求1所述基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，其特征在于，四个动力结构单元相对于机身两两对称。

4.根据权利要求1所述基于飞翼布局的倾转旋翼型垂直起降无人机，其特征在于，飞行时，螺旋桨可相对于机身旋转。