CN209382275U - 一种组合式飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式飞行器，由多架小型无人机单体按照机翼翼展方向拼接而成，拼接方式有以下三种：磁吸、机械啮合、磁吸加机械啮合的复合模式，所述小型无人机单体为活塞单体无人机或涡喷单体无人机。本实用新型的组合式飞行器将多种功能的小型无人机组合在一起，组合后的飞行器升阻比将提高，单位油耗下降，升阻比提高与油耗下降共同提升组合后的飞行器的续航能力，从而实现多架小型无人机更大的飞行时间与距离，解决小型无人机的作战半径与载荷能力有限的问题。

Description

一种组合式飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体是一种组合式飞行器。

背景技术

在无人机集群作战领域，国外还开展了LOCASS改进型、区域主宰者、全地域压制系统（TUDLS）、山鹑验证等项目的分布式无人机技术研究。分布式集群无人机利用其数量庞大、低成本、分工合作等优势，在突防、打击、支援等作战中可发挥巨大的作用，然而由于无人机小，存在许多限制性问题，包括：

1）航时航程小，需运输机（蜂巢）携带。分布式无人机一般尺寸小，燃油装载少，升阻比有限，航时航程小，要攻击远距目标必须通过母体携带到特定空域进行投放，存在“巢毁机亡”的风险。

2）任务载荷小，对高防护目标难以造成实际性损伤。

3）投放即使用，回收难度大。为简化无人机系统，分布式无人机一般未设计回收装置，且航程小，投入作战后不足以支撑其返回安全区域，一般投放后即默认使用，回收难度大。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种组合式飞行器，将多种功能的小型无人机组合在一起，提高组合式飞行器的气动效率，从而实现无人机集群更大的飞行时间与距离。

本实用新型采用的技术方案是：一种组合式飞行器，由多架小型无人机单体按照机翼翼展方向拼接而成，拼接方式有以下三种：磁吸、机械啮合、磁吸加机械啮合的复合模式，所述小型无人机单体为活塞单体无人机或涡喷单体无人机。飞行中，多架活塞单体无人机与涡喷单体无人机进行组合形成大展弦比无人机（即组合式飞行器），提高升阻比（展弦比是指无人机的展长的平方除以机翼面积，升阻比是无人机升力与阻力的比值）；连接结构采用三种拼接方式（磁吸、机械啮合、“磁吸+机械啮合”复合模式）中的一种。飞行中关闭涡喷发动机，采用单位油耗更低的活塞发动机来作为动力，满足组合体的飞行需求，进而降低组合油耗，提高续航能力，增加航时航程。任务完成后返航，依据不同连接方式的分离手段进行分离，而后地面回收无人机。

所述磁吸的拼接方式是通过小型无人机单体机翼侧边的电磁铁机构来实现的，磁吸的特点是结合、分离便捷，通过改变电流方向，改变电磁铁的极性方向从而使小型无人机单体之间分离与连接。空中连接采用磁吸的拼接方式实现，分离时，改变一侧电磁铁的极性方向，同极相斥，无人机间的连接在磁力作用下分离。该方式在连接状态下持续磁铁吸合状态消耗大量能量。

所述机械啮合的拼接方式是通过小型无人机单体机翼侧边的卡槽式结构来实现的。小型无人机单体之间的连接与分离完全靠无人机的飞行控制来保障。连接时需要无人机相互间精确定位，精确逼近，采用简单的卡槽式啮合。分离时，靠无人机飞行控制与气动力来实现，无人机完全依赖飞行控制实现，对飞行控制的要求较高，但不像磁吸会持续消耗能量。

所述磁吸加机械啮合的拼接方式是指小型无人机单体机翼侧边有电磁铁机构和卡槽式结构共同实现小型无人机单体之间的分离与连接。无人机单体连接时，通过磁吸实现无人机单体间抵近、贴合，同时实现卡槽式啮合，连接后卡槽提供主要结合力。分离时，改变电磁铁极性，同极相斥，无人机单体间的连接在磁力作用下分离。

所述活塞单体无人机采用活塞发动机为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比为3~6之间；所述涡喷单体无人机采用涡喷发动机为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比小于4。活塞单体无人机、涡喷单体无人机按照无人机机翼翼展方向组合后的全机展弦比大于7，由于升阻比增加，推力需求就相对降低。组合形成大展弦比无人机（即组合式飞行器）由于推力需求下降，飞行中关闭涡喷发动机，采用单位油耗更低的活塞发动机来作为动力，进而降低油耗，提高续航能力，增加航时航程。

所述活塞单体无人机和所述涡喷单体无人机在组合时沿机翼翼展方向间隔配置。

本实用新型的有益效果是：1、组合增益，提高分布式小型无人机航时航程，能够在安全合适的区域使用，无母体投送需求与空中回收问题。2、组合式飞行器取消了传统意义上的“蜂巢”，单体无人机可实时组合形成“蜂巢”，并根据分离使用情况进行组合重构。3、组合式飞行器拆分单体后开展协同作战。单体之间除巡航、待机可组合获得气动增益，在执行任务时，可根据任务需求委派装有不同任务载荷的单体无人机协同执行任务，提高作战灵活性和任务成功率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中组合式飞行器的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的右视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1的仰视图；

图6为图1的后视图；

图7为本实用新型中活塞单体无人机的结构示意图；

图8为本实用新型中涡喷单体无人机的结构示意图；

图9为本实用新型磁吸拼接方式的原理图；

图10为本实用新型机械啮合拼接方式的原理图；

图11为本实用新型“磁吸+机械啮合”复合拼接方式的原理图；

图12本实用新型实施例2中组合式飞行器的结构示意图；

图中，1、活塞单体无人机，2、涡喷单体无人机，3、活塞发动机，4、涡喷发动机，5、电磁铁机构，6、机械啮合结构，7、“磁吸+机械啮合”复合结构。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

实施例1

如图1至图11所示，一种组合式飞行器，由两架活塞单体无人机1与一架涡喷单体无人机2按照机翼翼展方向采用“磁吸+机械啮合”复合模式拼接而成，中间为涡喷单体无人机2，两侧为活塞单体无人机1。活塞单体无人机1采用活塞发动机3为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比为5；涡喷单体无人机2采用涡喷发动机4为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比为3.5。拼接后，组合式飞行器的全机展弦比为7.2，升阻比得以提升。

活塞单体无人机1和涡喷单体无人机2连接时，通过磁吸实现无人机间抵近、贴合，同时实现卡槽式啮合，连接后卡槽提供主要结合力。

飞行中关闭涡喷发动机，采用单位油耗更低的活塞发动机来作为动力；提高续航能力。

任务完成后，改变电磁铁极性，同极相斥，活塞单体无人机和涡喷单体无人机间的连接在磁力作用下分离，而后回收无人机单体。

实施例2

如图7至图12所示，一种组合式飞行器，由三架活塞单体无人机1与两架涡喷单体无人机2按照机翼翼展方向采用“磁吸+机械啮合”复合模式拼接而成，涡喷单体无人机2与活塞单体无人机1间隔设置。活塞单体无人机1采用活塞发动机3为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比为5；涡喷单体无人机2采用涡喷发动机4为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比为3.5。拼接后，组合式飞行器的全机展弦比为9.4，升阻比得以提升。

活塞单体无人机1和涡喷单体无人机2连接时，通过磁吸实现无人机间抵近、贴合，同时实现卡槽式啮合，连接后卡槽提供主要结合力。

飞行中关闭涡喷发动机，采用单位油耗更低的活塞发动机来作为动力，提高续航能力。

任务完成后，改变电磁铁极性，同极相斥，活塞单体无人机和涡喷单体无人机间的连接在磁力作用下分离，而后回收无人机单体。

本实用新型将多架小型无人机按照机翼翼展方向拼接，组合成更大展弦比的大无人机，用于提高升阻比。在无人机平飞中，升力与重量一致，升阻比提高后可以降低无人机的全机阻力，从而降低组合式飞行器的推力需求，提高气动效率，降低油耗，提升航时/航程。（展弦比是指无人机的展长的平方除以机翼面积，升阻比是无人机升力与阻力的比值）。同时多架小型无人机采用不同种类的动力装置，每架小型无人机可采用涡喷发动机或活塞发动机；多架小型无人机组合形成大大无人机后在巡航状态采用单位油耗更低的活塞发动机，降低了整体机群的耗油率。通过升阻比的提高与单位油耗下降共同提升组合式无人机集群的续航能力，解决小型无人机的作战半径与载荷能力有限的问题。组合式飞行器抵达任务区域后，可分批或同时拆分成多个小型无人机，执行各自的任务，而在任务完成后这些小型无人机将再次组合在一起返回基地。

Claims (6)

1.一种组合式飞行器，其特征在于，由多架小型无人机单体按照机翼翼展方向拼接而成，拼接方式有以下三种：磁吸、机械啮合、磁吸加机械啮合的复合模式，所述小型无人机单体为活塞单体无人机或涡喷单体无人机。

2.根据权利要求1所述的一种组合式飞行器，其特征在于，所述磁吸的拼接方式是通过小型无人机单体机翼侧边的电磁铁机构来实现的，改变电磁铁的极性方向使小型无人机单体之间分离与连接。

3.根据权利要求1所述的一种组合式飞行器，其特征在于，所述机械啮合的拼接方式是通过小型无人机单体机翼侧边的卡槽式结构来实现的。

4.根据权利要求1所述的一种组合式飞行器，其特征在于，所述磁吸加机械啮合的拼接方式是指小型无人机单体机翼侧边有电磁铁机构和卡槽式结构共同实现小型无人机单体之间的分离与连接。

5.根据权利要求1所述的一种组合式飞行器，其特征在于，所述活塞单体无人机采用活塞发动机为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比为3~6之间；所述涡喷单体无人机采用涡喷发动机为动力，气动布局采用无尾翼的后掠翼布局，展弦比小于4。

6.根据权利要求1或5所述的一种组合式飞行器，其特征在于，所述活塞单体无人机和所述涡喷单体无人机在组合时沿机翼翼展方向间隔配置。