CN208963310U - 一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，包括机身，机身两侧分别设置有短舱和内机翼一体结构，短舱和内机翼一体结构又与外机翼连接，机身采用上单翼、水平尾翼、垂直尾翼常规布局，机翼采用内、外翼分段对插结构，机身还设置有起落架，短舱和内机翼一体结构内前后两端均设置有倾转机构，实现机身内部电机和机身外部桨的垂直与水平状态切换，本实用新型解决了现有技术中存在的固定翼无人机不能在空中悬停，而且起飞需要跑道的问题。

Description

一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机。

背景技术

近几年，无人机技术发展迅猛，由于多旋翼无人机不受场地限制、可悬停、成本低等优点的影响。其型号及数量迅猛增长，但是受制于动力、气动布局和任务安排等因素，多旋翼在航程、速度、飞行时间等方面难以满足越来越严苛的用户需求。固定翼无人机续航时间长、速度高，但却需要起飞跑道，大大制约了其可用性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，解决了现有技术中存在的固定翼无人机不能在空中悬停，而且起飞需要跑道的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，包括机身，机身两侧分别设置有短舱和内机翼一体结构，短舱和内机翼一体结构又与外机翼连接，机身采用上单翼、水平尾翼、垂直尾翼常规布局，机翼采用内、外翼分段对插结构，机身还设置有起落架，短舱和内机翼一体结构内前后两端均设置有倾转机构，实现机身内部电机和机身外部桨的垂直与水平状态切换。

本实用新型的特点还在于，

外机翼安装部位两端均设置有碳纤维安装套管，短舱和内机翼一体结构以及机身两端均设置有碳管，外机翼与短舱和内机翼一体结构以及机身之间通过碳纤维安装套管与碳管穿插配合连接固定。

水平尾翼分居机身左右两侧呈对称件，每侧水平尾翼各安装一个舵机控制舵面，以保持机体飞行时的俯仰稳定。

垂直尾翼固定于机身尾端，和机身尾部为过渡融合一体结构，垂直尾翼上装有方向舵，提供飞机飞行过程中的偏航力矩，实现机体方向操纵，保证飞机的航向稳定性。

倾转机构具体结构为：包括控制电机，控制电机顺时针或逆时针转动带动设置于控制电机另一端的蜗轮转动，蜗轮转动带动设置于蜗轮的转动轴上的蜗杆转动，蜗杆及蜗轮组成的蜗轮蜗杆机构固定于倾转机构固定座上，倾转机构固定座和电机安装座刚性连接，电机安装座上设置有电机，电机通过电机轴与桨叶连接，蜗杆顺时针或逆时针转动带动电机安装座、电机及桨叶，实现倾转机构的水平或垂直状态切换，当倾转机构为垂直状态时，通过折叠桨转动产生拉力为无人机提供铅锤向上的爬升力；通过折叠桨转速改变拉力矢量方向和大小，为无人机提供纵向、横航向的力及力矩，倾转机构为水平状态时，在固定翼模式下，短舱前面的折叠桨转动产生拉力，用于提供前飞动力。

机身采用玻璃纤维包裹PMI泡沫夹芯结构。

本实用新型的有益效果是，一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，机身采用上单翼、水平尾翼、垂直尾翼常规布局，机翼采用内、外翼分段对插结构，机身还设置有起落架，短舱和内机翼一体结构内前后两端均设置有倾转机构，实现机身内部电机和机身外部桨的垂直与水平状态切换。起落架为前三点式，机体结构材料包含玻璃纤维、碳纤维复合材料、轻木层板和少量金属材料。

附图说明

图1是本实用新型一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机俯视图；

图2是本实用新型一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机结构示意图；

图3是本实用新型一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机中倾转机构结构示意图。

图中，1.电机轴，2.电机，3.电机安装座，4.倾转机构固定座，5.控制电机，6.蜗轮，7.蜗杆，8.转动轴，9.机身，10.短舱和内机翼一体结构，11.外机翼，12.后起落架，13.前起落架，14.倾转机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，结构如图1～图3所示，包括机身9，机身9两侧分别设置有短舱和内机翼一体结构10，短舱和内机翼一体结构10又与外机翼11连接，机身9采用上单翼、水平尾翼、垂直尾翼常规布局，机翼采用内、外翼分段对插结构，机身9还设置有前起落架13和后起落架12，短舱和内机翼一体结构10内前后两端均设置有倾转机构14，实现机身9内部电机2和机身外部桨的垂直与水平状态切换。

外机翼11安装部位两端均设置有碳纤维安装套管，短舱和内机翼一体结构10以及机身9两端均设置有碳管，外机翼11与短舱和内机翼一体结构10以及机身9之间通过碳纤维安装套管与碳管穿插配合连接固定。

水平尾翼分居机身左右两侧呈对称件，每侧水平尾翼各安装一个舵机控制舵面，以保持机体飞行时的俯仰稳定。

垂直尾翼固定于机身尾端，和机身尾部为过渡融合一体结构，垂直尾翼上装有方向舵，提供飞机飞行过程中的偏航力矩，实现机体方向操纵，保证飞机的航向稳定性。

倾转机构14具体结构为：包括控制电机5，控制电机5顺时针或逆时针转动带动设置于控制电机5另一端的蜗轮6转动，蜗轮6转动带动设置于蜗轮6的转动轴8上的蜗杆7转动，蜗杆7及蜗轮6组成的蜗轮蜗杆机构固定于倾转机构固定座4上，倾转机构固定座4和电机安装座3刚性连接，电机安装座3上设置有电机2，电机2通过电机轴1与桨叶连接，蜗杆7顺时针或逆时针转动带动电机安装座3、电机2及桨叶，实现倾转机构的水平或垂直状态切换，当倾转机构14为垂直状态时，通过折叠桨转动产生拉力为无人机提供铅锤向上的爬升力；通过折叠桨转速改变拉力矢量方向和大小，为无人机提供纵向、横航向的力及力矩，倾转机构为水平状态时，在固定翼模式下，短舱前面的折叠桨转动产生拉力，用于提供前飞动力。

机身采用玻璃纤维包裹PMI泡沫夹芯结构。

本实用新型一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，短舱和内机翼一体结构10，作为一个整体，提升短舱在飞行中的强度，短舱可用于安装电机、倾转机构14和电调，为机体提供动力。倾转机构14实现电机和桨的垂直与水平状态切换。将倾转机构14缓慢放置在短舱一段，将倾转机构14两侧的安装孔与短舱侧板的安装口对正，分别使用6个螺丝穿过安装孔，使倾转机构14与短舱紧固。前起落架13和后起落架12均为前三点式起落架，供机体起飞、着陆和停放，采用固定翼滑跑起飞，前起落架13使用碳板扭簧结构，减小降落时地面的冲击力。后起落架12使用“弓”型碳纤维材料板，增加起落架强度。

本实用新型一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋翼无人机垂直起降的功能，本实用新型还涉及利用微电机控制倾转机构前段安装的电机带动螺旋桨自主切换水平飞与悬停，平稳飞行的方法。本实用新型减少影响机体气动布局和整体性能因素，采用可靠的强度结构。在满足性能的情况下，优化机体结构，减小机体重量，提升整体性能。

Claims (6)

1.一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，其特征在于，包括机身(9)，机身(9)两侧分别设置有短舱和内机翼一体结构(10)，短舱和内机翼一体结构(10)又与外机翼(11)连接，机身(9)采用上单翼、水平尾翼、垂直尾翼布局，机翼采用内、外翼分段对插结构，机身(9)还设置有前起落架(13)和后起落架(12)，短舱和内机翼一体结构(10)内前后两端均设置有倾转机构(14)，实现机身(9)内部电机(2)和机身外部桨的垂直与水平状态切换。

2.根据权利要求1所述的一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，其特征在于，所述外机翼(11)安装部位两端均设置有碳纤维安装套管，短舱和内机翼一体结构(10)以及机身(9)两端均设置有碳管，外机翼(11)与短舱和内机翼一体结构(10)以及机身(9)之间通过碳纤维安装套管与碳管穿插配合连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，其特征在于，所述水平尾翼分居机身左右两侧呈对称件，每侧水平尾翼各安装一个舵机控制舵面，以保持机体飞行时的俯仰稳定。

4.根据权利要求1所述的一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，其特征在于，所述垂直尾翼固定于机身尾端，和机身尾部为过渡融合一体结构，垂直尾翼上装有方向舵，提供飞机飞行过程中的偏航力矩，实现机体方向操纵，保证飞机的航向稳定性。

5.根据权利要求1所述的一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，其特征在于，所述倾转机构(14)具体结构为：包括控制电机(5)，控制电机(5)顺时针或逆时针转动带动设置于控制电机(5)另一端的蜗轮(6)转动，蜗轮(6)转动带动设置于蜗轮(6)的转动轴(8)上的蜗杆(7)转动，蜗杆(7)及蜗轮(6)组成的蜗轮蜗杆机构固定于倾转机构固定座(4)上，倾转机构固定座(4)和电机安装座(3)刚性连接，电机安装座(3)上设置有电机(2)，电机(2)通过电机轴(1)与桨叶连接，蜗杆(7)顺时针或逆时针转动带动电机安装座(3)、电机(2)及桨叶，实现倾转机构的水平或垂直状态切换，当倾转机构(14)为垂直状态时，通过折叠桨转动产生拉力为无人机提供铅锤向上的爬升力；通过折叠桨转速改变拉力矢量方向和大小，为无人机提供纵向、横航向的力及力矩，倾转机构为水平状态时，在固定翼模式下，短舱前面的折叠桨转动产生拉力，用于提供前飞动力。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种能够垂直起降倾转四旋翼的固定翼无人机，其特征在于，所述机身(9)采用玻璃纤维包裹PMI泡沫夹芯结构。