CN209852575U - 一种复合翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复合翼无人机，属于飞行器技术领域。该装置机身、控制系统、电源、旋翼、螺旋桨、固定翼、连接杆、升降舵和方向舵组成。通过安装在固定翼上的多个可旋转机翼块实现无人机在低速、高速等不同飞行状态下，以不同的转动角度的固定翼来适应不同气流的影响。本实用新型能够有效的增强复合翼无人机的稳定性和灵活性，降低其能耗。
Description
技术领域
本实用新型是一种复合翼无人机，属于飞行器技术领域。
背景技术
无人机是无人驾驶飞机的简称，英文缩写为“UAV”，目前主要有以下几类：固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机等。
固定翼无人机，靠螺旋桨或涡轮发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，主要的升力来自固定翼与空气的相对运动，因此固定翼无人机必须要有一定的相对空气的运动速度才能正常飞行。基于此，固定翼无人机一般具有飞行速度快、飞行高度较高、载重量大、航程长等优势。缺点在于固定翼无人机起降条件要求较高，需要跑道或其他的起飞着陆环境和设施，其次其灵活性低，不适合山区等空域低空飞行。
多旋翼无人机，依靠多个旋翼旋转产生的升力来平衡无人机重力，同时通过改变不同旋翼的转速控制无人机的姿态和运动方向。因此多旋翼无人机可以悬停、快速改变飞行方向、垂直起降，灵活性极高。多旋翼无人机不受场地条件限制，多用于航拍、监视等应用。缺点主要是飞行高度较低、飞行速度较慢、动力效率差、续航时间短。
复合翼无人机，将固定翼无人机和多旋翼无人机结合，使得其具有两种飞行状态，高速飞行状态和低速飞行状态。高速飞行状态，提供升力的旋翼不工作，提供向前动力的螺旋桨克服空气阻力，固定翼产生气动升力克服重力向前飞行。低速飞行状态，提供升力的旋翼克服无人机的重力，通过改变不同旋翼的转速，控制无人机的姿态和运动方向。这种结合方式，使得无人机即具有了固定翼无人机的飞行速度快、飞行高度较高、航程长等优点，同时还具有了多旋翼无人机可垂直起降和悬停、灵活性高等优点。
上述复合翼无人机有较多突出的优点，但由于固定翼较大，在低速飞行时，也会在垂直方向产生较大空气阻力，增加了提供升力的旋翼的负担，加大了无人机的能耗，缩短续航时间，在一定程度上降低其灵活性。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有复合翼无人机在低速飞行时的能耗、稳定性以及灵活性等问题。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种复合翼无人机，包括机身(P1)、控制系统(P2)、电源(P3)、旋翼(P4)、螺旋桨(P5)、固定翼(P6)、连接杆(P7)、升降舵(P8)和方向舵(P9)组成。其特征在于：所述控制系统(P2) 和电源(P3)安装在机身(P1)上；所述旋翼(P4)为多个，通过连接杆(P7)固定到机身(P1)上；所述螺旋桨(P5)安装在机身(P1)头部；所述固定翼(P6)为两个，分别安装在机身(P1)两侧；所述升降舵(P8)和方向舵(P9)安装在机身尾部，分别控制无人机的飞行姿态和方向。所述电源(P3)给控制系统(P2)提供电源；所述控制系统(P2)由单片机和电机驱动电路构成，通过分别驱动多个伺服电机使得无人机旋翼(P4)和螺旋桨(P5)旋转，以及调整固定翼(P6)、升降舵(P8)和方向舵(P9) 角度。
其特征在于，所述每个固定翼(P6)包括两个边缘框架(P601)和多个可旋转机翼块(P602)；所述边缘框架(P601)位于远离机身(P1)侧的固定翼边缘，用以提高刚度的作用；所述多个所述可旋转机翼块(P602)由多根转动轴(P603)固定于所述边缘框架内，由伺服电机通过传动转置进行驱动；所述转动轴一端安装在边缘框架(P601)上，一端安装在机身(P1)上。
本实用新型的有益效果：本实用新型采用多个可旋转机翼块的固定翼，能够同时满足无人机在高速飞行状态时降低助力，以及低速飞行时的增强稳定性、降低能耗的功能；同时，采用伺服电机，保证了可旋转机翼块转动角度的精度，使得无人机在不同飞行状态下，以不同的转动角度适应气流的影响，降低旋翼对姿态控制的难度，另外，可旋转机翼块的转动可借助气流产生的力降低转动所需动力，进一步降低无人机能耗，提高无人机灵活性。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本实用新型实施例中一种复合翼无人机整体结构示意图；其中，P1为机身、P2为控制系统、 P3为电源、P4为旋翼、P6为固定翼、P601为边缘框架、P602为可旋转机翼块、P7为连接杆、P8为升降舵，P9为方向舵。
图2为本实用新型实施例中一种复合翼无人机单侧固定翼截面示意图；其中：(a)图为可旋转机翼块闭合状态图，(b)图为可旋转机翼块张开状态图；其中，P5为螺旋桨、P6为固定翼、P601为边缘框架、 P602为可旋转机翼块、P603为转动轴、P7为连接杆。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例：以无人机进行山区搜索救援任务为例，本实施例中的一种复合翼无人机，结构示意图如图1 所示，包括机身(P1)、控制系统(P2)、电源(P3)、旋翼(P4)、螺旋桨(P5)、固定翼(P6)、连接杆(P7)、升降舵(P8)和方向舵(P9)组成。其特征在于：所述控制系统(P2)和电源(P3)安装在机身(P1)上；所述旋翼(P4)为多个，通过连接杆(P7)固定到机身(P1)上；所述螺旋桨(P5) 安装在机身(P1)头部；所述固定翼(P6)为两个，分别安装在机身(P1)两侧；所述升降舵(P8)和方向舵(P9)安装在机身尾部，分别控制无人机的飞行姿态和方向。所述电源(P3)给控制系统(P2)提供电源；所述控制系统(P2)由单片机和电机驱动电路构成，通过分别驱动多个伺服电机使得无人机旋翼 (P4)和螺旋桨(P5)旋转，以及调整固定翼(P6)、升降舵(P8)和方向舵(P9)角度。
所述每个固定翼(P6)包括两个边缘框架(P601)和多个可旋转机翼块(P602)；所述边缘框架(P601) 位于远离机身(P1)侧的固定翼边缘，用以提高刚度的作用；所述多个所述可旋转机翼块(P602)由多根转动轴(P603)固定于所述边缘框架内，由伺服电机通过传动转置进行驱动；所述转动轴一端安装在边缘框架(P601)上，一端安装在机身(P1)上。
一种复合翼无人机(以下简称：无人机)飞行过程分为低速飞行状态和高速飞行状态；对应的固定翼分别处于张开状态和闭合状态，如图2所示。
在没有起飞条件下(如没有起飞跑道)，此时，无人机通过旋翼(P4)可完成垂直起飞任务，在垂直起飞过程中，此时固定翼(P6)处于张开状态，即每个可旋转机翼块旋转竖直方向，使得气体能在可旋转机翼块间的间隙流动，很大程度上减少了无人机起飞过程中需要克服的垂直方向上的空气阻力，大大降低了无人机的姿态控制难度和能耗。
当无人机达到指定高度，由无人机旋翼(P4)为水平方向提供一定的初速度，控制电路(P2)结合传感器收集到的数据逐渐闭合固定翼(P6)，并启动螺旋桨(P5)转动为无人机提供水平方向的动力；根据无人机向前飞行的稳定情况，逐渐减少多旋翼(P4)的作用，直至多旋翼(P4)完全关闭，无人机进入正常高速飞行状态，此时通过尾部升降舵(P8)和方向舵(P9)便可控制无人机高速飞行的方向和姿态。
由于是山区，地形非常复杂，为保证无人机的安全，则需要无人机具有较强的灵活性，为保证安全飞行，则需要转换到低速飞行状态；此时无人机则启动旋翼(P4)，关闭带动螺旋桨(P5)的动力机构，并使得固定翼(P6)处于张开状态，根据无人机实时的姿态和运动方向，借助气体流动产生的力，通过高精度伺服电机控制，适度调节无人机可旋转机翼块(P602)的转动角度，从而更好的控制无人机的姿态和飞行，降低了用于克服来自于固定翼部分空气阻力所需的能耗。
在无人机降落过程中，为更好地保证无人机降落到指定标点，可启动旋翼(P4)，增大无人机的灵活性，同时将固定翼(P6)置为张开状态，降低部分空气阻力产生的影响，从而提升无人机的稳定性；另外，旋翼(P4)使得无人机可垂直起降，该优点对降落条件要求较低，能够在多种场合下灵活地完成降落过程。
从实例可以看出一种复合翼无人机的多个可旋转机翼块根据无人机的姿态和运动状态进行调整，极大的提高了无人机的稳定性和灵活性，同时降低了无人机需要克服的空气阻力，使得无人机能耗大幅度减少，有利于将更多的能源用于搜索救援任务中。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.一种复合翼无人机，包括机身(P1)、控制系统(P2)、电源(P3)、旋翼(P4)、螺旋桨(P5)、固定翼(P6)、连接杆(P7)、升降舵(P8)和方向舵(P9)组成；其特征在于：所述控制系统(P2)和电源(P3)安装在机身(P1)上；所述旋翼(P4)为多个，通过连接杆(P7)固定到机身(P1)上；所述螺旋桨(P5)安装在机身(P1)头部；所述固定翼(P6)为两个，分别安装在机身(P1)两侧；所述升降舵(P8)和方向舵(P9)安装在机身尾部，分别控制无人机的飞行姿态和方向；所述电源(P3)给控制系统(P2)提供电源；所述控制系统(P2)由单片机和电机驱动电路构成，通过分别驱动多个伺服电机使得无人机旋翼(P4)和螺旋桨(P5)旋转，以及调整固定翼(P6)、升降舵(P8)和方向舵(P9)角度。
2.根据权利要求1所述的一种复合翼无人机，其特征在于，所述每个固定翼(P6)包括两个边缘框架(P601)和多个可旋转机翼块(P602)；所述边缘框架(P601)位于远离机身(P1)侧的固定翼边缘，用以提高刚度的作用；所述多个所述可旋转机翼块(P602)由多根转动轴(P603)固定于所述边缘框架内，由伺服电机通过传动转置进行驱动；所述转动轴一端安装在边缘框架(P601)上，一端安装在机身(P1)上。
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| CN201920189314.9U CN209852575U (zh) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | 一种复合翼无人机 |
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| CN201920189314.9U CN209852575U (zh) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | 一种复合翼无人机 |
Publications (1)
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| CN209852575U true CN209852575U (zh) | 2019-12-27 |
Family
ID=68931507
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| CN201920189314.9U Active CN209852575U (zh) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | 一种复合翼无人机 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN209852575U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110908391A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-03-24 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 机场限制方法及装置、无人机 |
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2019
- 2019-01-30 CN CN201920189314.9U patent/CN209852575U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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