CN209382254U - 一种垂直起降无人机的机翼 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直起降无人机的机翼，包括一对直机翼(2)和一对旋翼臂(5)，所述一对直机翼(2)与机身(1)轴线垂直，对称设置在所述机身(1)的左右两侧；所述一对旋翼臂(5)分别固定设置在所述一对直机翼(2)上，所述一对旋翼臂(5)分别位于机身(1)左右两侧且与机身(1)轴线平行；所述旋翼臂(5)包括旋翼电机(51)、旋翼桨(52)、电机电调和动力电池，所述旋翼桨(52)分别安装在旋翼臂(5)两端的旋翼电机(51)上，共4个旋翼桨。本实用新型优化了机翼结构，提高了无人机垂直起降抗风能力，使得机翼在工作过程中能保持足够的刚度；控制机翼重量，减少了装配工时，节约了成本。

Description

一种垂直起降无人机的机翼

技术领域

本实用新型属于无人机设备领域，特别涉及一种垂直起降无人机的机翼。

背景技术

无人机系统主要用于边境巡逻、反恐维稳任务，同时也可用海洋监测、电力巡线、输油管线巡线、环境监测等多种领域。可携带光电稳定转台、数码相机或其他设备，具有进行实时空中测绘、侦查监视及目标定位功能。

但现有无人机飞机一般不具有垂直起降能力或者垂直起降性能不理想，要实现四旋翼状态和固定翼状态的平滑转换，需要解决以下问题：

a)需要在固定翼基础上增加旋翼及旋翼电机，相比普通旋翼机，固定翼飞机机翼有气动力影响、并且飞机本身转动惯量较大，飞机悬停时受各方向的气流影响较大，因此，需要优化飞机控制算法，提高垂直起降抗风能力。

b)在机翼上增加两个旋翼臂，需要考虑飞机机翼的扭转变形问题，若机翼刚度较差，则四个旋翼在工作过程中，相对位置和角度会有一定的变化，这将严重影响控制效果，因此，需要对机翼结构进行优化设计，保证足够的刚度。

c)低成本轻质结构设计：为实现垂直起降，增加了旋翼桨、旋翼电机、电机电调、旋翼杆、动力电池等设备，导致机体重量增加较多：为了控制整机重量，在飞机制造由于是机翼方面，需优化结构和材质设计，尽量减小零件数量，使用整体结构、减少装配工时，节约成本。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有无人机的缺陷，设计一种垂直起降无人机的机翼，优化机翼结构设计，提高垂直起降抗风能力，控制机翼重量，减少装配工时，节约成本。

技术方案：一种垂直起降无人机的机翼，包括一对直机翼和一对旋翼臂，所述一对直机翼与机身轴线垂直，对称设置在机身的左右两侧；所述一对旋翼臂分别固定设置在所述一对直机翼上，所述一对旋翼臂分别位于机身左右两侧且与机身轴线平行；所述旋翼臂包括旋翼电机、旋翼桨、电机电调和动力电池，所述旋翼桨分别安装在旋翼臂两端的旋翼电机上，共4个旋翼桨。

进一步的，所述直机翼包括主梁、后墙、机翼蒙皮，所述主梁为碳纤维π型梁，承受弯矩和剪力；所述后墙为方型松木条；所述机翼蒙皮为2～4mm的玻璃钢泡沫夹心结构，以提高刚度，减少翼肋的数量，在翼根、翼尖和设备安装处设计强肋。

进一步的，所述一对直机翼分别在翼根处与机身左右两侧对接；所述直机翼与机身的连接形式为每侧机翼的主梁采用两个水平抗剪型螺栓固定在层框板上，螺栓从所述机身前开口处安装，所述直机翼的后墙处有定位销与机身对应位置处的层框板框连接。

进一步的，所述直机翼为大展弦比，所述机翼展弦比为10.24；所述直机翼安装角为2°，上反角为2°，前缘后掠角为1.2°；所述直机翼的根弦为380mm，尖弦为245mm；平均气动弦长为317mm；所述直机翼的扭转点为机翼根弦前缘，翼尖扭转-3°。

进一步的，所述旋翼臂采用铝合金型材加工制造；所述旋翼桨采用28寸碳纤维桨。

进一步的，所述电机电调采用商品电调，最大输出电流不小于80A；所述动力电池采用12s 10Ah锂电池组，最大放电倍率不小于20C；所述旋翼电机由厂家定制生产，配合28寸螺旋桨，最大拉力不小于14kg。

本实用新型的有益效果：本实用新型优化了机翼结构，增加了旋翼桨、旋翼电机、电机电调、旋翼杆、动力电池等设备，提高了无人机垂直起降抗风能力；同时通过机翼与机身等的结构和刚度设计，使得机翼在工作过程中能保持足够的刚度；通过低成本、轻质化设计，控制机翼重量，尽量减小零件数量，减少了装配工时，节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型所述无人机的机翼组合示意图(含机身)；

图2为本实用新型所述无人机的直机翼侧面剖面示意图；

图3为本实用新型所述无人机的直机翼平面剖视示意图；

图4为本实用新型所述无人机的直机翼与机身连接结构示意图；

图5为本实用新型所述无人机的旋翼臂侧视图；

图6为本实用新型所述无人机的旋翼臂安装示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

图1及图5-6所示，一种垂直起降无人机的机翼，包括一对直机翼2和一对旋翼臂5，所述一对直机翼2与机身1轴线垂直，对称设置在所述机身1的左右两侧；所述一对旋翼臂5分别固定设置在所述一对直机翼2上，所述一对旋翼臂5分别位于机身1左右两侧且与机身1轴线平行；所述旋翼臂5包括旋翼电机51、旋翼桨52、电机电调和动力电池，所述旋翼桨52分别安装在旋翼臂5 两端的旋翼电机51上，共4个旋翼桨。

图2-4所示，所述直机翼2包括主梁21、后墙22、机翼蒙皮23，所述主梁 21为碳纤维π型梁，承受弯矩和剪力；所述后墙22为方型松木条；所述机翼蒙皮23为2～4mm的玻璃钢泡沫夹心结构，以提高刚度，减少翼肋的数量，在翼根、翼尖和设备安装处设计强肋。

所述一对直机翼2分别在翼根处与机身1左右两侧对接；所述直机翼2与机身1的连接形式为每侧机翼2的主梁21采用两个水平抗剪螺栓24固定在层框板14上，水平抗剪螺栓24从所述机身1前开口处安装，所述直机翼2的后墙22处有定位销25与机身1对应位置处的层框板14框连接。

所述直机翼2为大展弦比，所述机翼展弦比为10.24；所述直机翼2的安装角为2°，上反角为2°，前缘后掠角为1.2°；所述直机翼2的根弦为380mm，尖弦为245mm；平均气动弦长为317mm；所述直机翼2的扭转点为机翼根弦前缘，翼尖扭转-3°。

所述旋翼臂5采用铝合金型材加工制造；所述旋翼桨52采用28寸碳纤维桨。

所述电机电调采用商品电调，最大输出电流不小于80A；所述动力电池采用 12s10Ah锂电池组，最大放电倍率不小于20C；所述旋翼电机51由厂家定制生产，配合28寸旋翼桨，最大拉力不小于14kg。

实施例：ASN-216小型近程多用途无人机主要构形参数：

全机总长：2220mm，停机高度：600mm，直机翼展长：3200mm；

机身(不含尾撑)：机身长度：1183mm，机身高度：266mm，最大宽度：226mm；直机翼：安装角：2°，上反角：2°，前缘后掠角：1.2°，参考面积：1m²，参考机翼根弦：380mm，参考机翼尖弦：245mm，参考机翼平均气动弦长：317mm，参考机翼展弦比：10.24；

机翼扭转参考点为机翼根弦前缘，翼尖扭转-3°；

垂尾：垂尾高：410mm，前缘后掠角：23°，后缘后掠角：0°，参考根弦： 397mm；

平尾：展长：800mm，根弦长：230mm，尖弦长：160mm；

重量分配：最大起飞重量：30kg，空机重量：22kg，其中：航空电子设备、数据链：3.5kg，动力装置：3.5kg(含电启动重量)，机体结构：15kg(含旋翼动力重量)，任务载荷：4kg，燃油重量：4kg，重心位于机翼30％MAC。

以上所述仅为本实用新型的较佳实例而已，并不用以限制本实用新型，在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的系统结构之内。

Claims (4)

1.一种垂直起降无人机的机翼，其特征在于，包括一对直机翼(2)和一对旋翼臂(5)，所述一对直机翼(2)与机身(1)轴线垂直，对称设置在所述机身(1)的左右两侧；所述一对旋翼臂(5)分别固定设置在所述一对直机翼(2)上，所述一对旋翼臂(5)分别位于机身(1)左右两侧且与机身(1)轴线平行；所述旋翼臂(5)包括旋翼电机(51)、旋翼桨(52)、电机电调和动力电池，所述旋翼桨(52)分别安装在旋翼臂(5)两端的旋翼电机(51)上，共4个旋翼桨；

所述直机翼(2)包括主梁(21)、后墙(22)、机翼蒙皮(23)，所述主梁(21)为碳纤维π型梁，承受弯矩和剪力；所述后墙(22)为方型松木条；所述机翼蒙皮(23)为2～4mm的玻璃钢泡沫夹心结构，在翼根、翼尖和设备安装处设计强肋。

2.根据权利要求1所述的垂直起降无人机的机翼，其特征在于，所述一对直机翼(2)分别在翼根处与机身(1)左右两侧对接；所述直机翼(2)与机身(1)的连接形式为每侧机翼(2)的主梁(21)采用两个水平抗剪螺栓(24)固定在层框板(14)上，所述直机翼(2)的后墙(22)处有定位销(25)与机身(1)对应位置处的层框板(14)框连接。

3.根据权利要求1-2任一项所述的垂直起降无人机的机翼，其特征在于，所述直机翼(2)为大展弦比，所述机翼展弦比为10.24；所述直机翼(2)的安装角为2°，上反角为2°，前缘后掠角为1.2°；所述直机翼(2)的根弦为380mm，尖弦为245mm；平均气动弦长为317mm；所述直机翼(2)的扭转点为机翼根弦前缘，翼尖扭转-3°。

4.根据权利要求1-2任一项所述的垂直起降无人机的机翼，其特征在于，所述旋翼臂(5)采用铝合金型材加工制造；所述旋翼桨(52)采用28寸碳纤维桨。