CN211281465U - 一种共轴双旋翼倾转式无人机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种共轴双旋翼倾转式无人机，包括设置于无人机机头顶端的旋翼主轴、设置于旋翼主轴上的旋翼、两个设置于无人机机身相对两侧的折叠机翼转轴、分别固定于两个折叠机翼转轴上的两个折叠机翼和设置于无人机尾部的十字尾翼；旋翼包括相互平行放置的上层旋翼和下层旋翼，上层旋翼和下层旋翼均与变距操纵机构连接，并围绕旋翼主轴旋转；折叠机翼通过折叠机翼转轴在展开状态和折叠状态之间转换。本申请具有可实现无人机的垂直起降和从垂直状态到水平状态的过渡飞行，并且在水平方向同样能够高效飞行的技术效果。

Description

一种共轴双旋翼倾转式无人机

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种共轴双旋翼倾转式无人机。

背景技术

现有技术中，无人机主要包括固定翼飞机和直升机，无人机的飞行过程中，固定翼飞机起飞时需要一定的场地空间进行滑跑起飞和降落，或者需要弹射装置将飞机弹射，在降落的时候也需要空旷场地进行降落，大大的降低了飞行器对复杂环境的适应性，导致在一些低空复杂的环境中无法使用；直升机虽然可以实现垂直起降，但是不适合高速高效飞行；当下的固定翼飞机和直升机都无法处理好垂直起降和水平高效飞行的快速转换。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种共轴双旋翼倾转式无人机，具有可实现无人机的垂直起降和从垂直状态到水平状态的过渡飞行，并且在水平方向同样能够高效飞行的技术效果。

为达到上述目的本申请提供一种共轴双旋翼倾转式无人机，包括设置于无人机机头顶端的旋翼主轴、设置于旋翼主轴上的旋翼、两个设置于无人机机身相对两侧的折叠机翼转轴、分别固定于两个折叠机翼转轴上的两个折叠机翼和设置于无人机尾部的十字尾翼；旋翼包括相互平行放置的上层旋翼和下层旋翼，上层旋翼和下层旋翼均与变距操纵机构连接，并围绕旋翼主轴旋转；折叠机翼通过折叠机翼转轴在展开状态和折叠状态之间转换。

优选的，十字尾翼包括相互垂直形成十字结构的水平尾翼和垂直尾翼。

优选的，垂直尾翼上设置有两个方向舵，两个方向舵分别设置于垂直尾翼沿无人机机尾对称的两侧上。

优选的，垂直尾翼上还设置有两个防侧翻支架，两个防侧翻支架分别设置于垂直尾翼上远离无人机尾部的外侧两端。

优选的，水平尾翼上设置有两个升降舵，两个升降舵分别设置于水平尾翼沿无人机机尾对称的两侧上。

优选的，水平尾翼上还设置有两个防侧翻支架，两个防侧翻支架分别设置于水平尾翼上远离无人机尾部的外侧两端上。

优选的，十字尾翼还包括尾部光电吊舱，尾部光电吊舱设置于无人机机尾的顶端。

优选的，折叠机翼上设置有襟翼和副翼。

优选的，沿无人机机身方向的相对两侧分别设置有放置折叠状态下的折叠机翼的收纳槽。

优选的，无人机还包括光电吊舱，光电吊舱设置于无人机水平飞行状态下的机头下方。

本申请实现的有益效果如下：

(1)水平飞行时可以通过控制两对机翼上副翼来控制飞机的滚转运动，通过控制水平尾翼上的升降舵来控制飞机的俯仰运动，通过控制垂直尾翼上的方向舵来控制飞机的偏航运动。

(2)共轴设置的上层旋翼和下层旋翼提供垂直起降时的全部升力和水平飞行时全部推进力，以及飞行状态转换过程中的部分升力和全部推进力。

(3)现有技术中，小型多旋翼无人机的前飞转换一般是通过不同转速的电机，旋翼产生不同的升力使机身出现一定角度的倾斜，再通过旋翼的前向拉力和重向升力带动无人机前向飞行，转速的变化导致了电力利用率降低。而本申请中，电机的转速是固定的，通过设置尾翼、机翼和旋翼变距操纵机构使无人机能够从垂直状态转换到水平的状态进行飞行，升力由机翼提供，前飞拉力由共轴双旋翼提供。因此飞行效率更高，能耗大幅降低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请共轴双旋翼倾转式无人机结构图；

图2为本申请共轴双旋翼倾转式无人机在水平飞行时和降落以后，折叠机翼的展开状态和折叠状态。

附图标记说明：

1为上层旋翼；2为下层旋翼；3为光电吊舱；4为水平尾翼；5尾部光电吊舱；6为防侧翻支架；7为升降舵；8为垂直尾翼；9为襟翼；10为副翼；11为折叠机翼；12为折叠机翼转轴；13为旋翼主轴。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种共轴双旋翼倾转式无人机，包括设置于无人机机头顶端的旋翼主轴13、设置于旋翼主轴13上并围绕旋翼主轴13旋转的两层旋翼、两个设置于无人机机身相对两侧的折叠机翼转轴12、分别固定于两个折叠机翼转轴12上的两个折叠机翼11和设置于无人机尾部的十字尾翼。旋翼包括相互平行放置的上层旋翼1和下层旋翼2，该上层旋翼1和下层旋翼2均包括数个桨叶，且转向相反，可抵消自身扭矩。上层旋翼1和下层旋翼2均与变距操纵机构连接，通过变距操纵机构控制上层旋翼1和下层旋翼2的总距和周期变距，实现升力大小变化和升力方向变化。折叠机翼11上设置有襟翼9和副翼10，辅助折叠机翼11对无人机的横滚和俯仰进行调整。折叠机翼11通过折叠机翼转轴12在展开状态和折叠状态之间转换。

进一步的，十字尾翼包括水平尾翼4和垂直尾翼8，水平尾翼4和垂直尾翼8相互垂直形成十字结构。该水平尾翼4和垂直尾翼8上具有起落架功能，具体的，水平尾翼4上设置有两个防侧翻支架，两个防侧翻支架分别设置于水平尾翼上远离无人机尾部的外侧两端。垂直尾翼8上设置有两个防侧翻支架(图中未示出)，两个防侧翻支架分别设置于垂直尾翼8上远离无人机尾部的外侧两端。无人机飞行时，防侧翻支架6折叠收置于水平尾翼4和垂直尾翼8上；无人机降落时，无人机的机尾朝下，十字尾翼着地后防侧翻支架6展开，与地面呈平行状态进行支撑，有利于提高无人机的停放抗风能力以及竖直停放的稳定性，避免无人机机体发生倾倒、损坏。

进一步的，垂直尾翼8上设置有两个方向舵，具体的，两个方向舵分别设置于垂直尾翼8沿无人机机尾对称的两侧上。该方向舵用于控制无人机水平飞行时的偏航运动。

进一步的，垂直尾翼8上设置有两个升降舵(图示未画出)，具体的，两个升降舵分别设置于垂直尾翼8沿无人机机尾对称的两侧上。该升降舵用于控制无人机水平飞行时的俯仰运动。

进一步的，水平尾翼4上设置有两个升降舵7，具体的，两个升降舵7分别设置于水平尾翼4沿无人机机尾对称的两侧上。该升降舵7用于控制无人机水平飞行时的俯仰运动。

进一步的，十字尾翼还包括尾部光电吊舱5，尾部光电吊舱5设置于无人机机尾的顶端，用于无人机在垂直飞行状态实现对地面的侦察。

进一步的，无人机还包括光电吊舱3，该光电吊舱3设置于无人机水平飞行状态下的机头下方，用于根据设定或指令进行探测作业。

具体的，光电吊舱3通过收缩杆固定连接于无人机机头下方，当无人机无需作业时，收缩杆为收缩状态，光电吊舱3收于机体内，当需要作业时，收缩杆为展开状态，光电吊舱3位于机体之外。该设置方便光电吊舱3的使用，并能够有效减小无人机在折叠状态占用空间。

进一步的，沿无人机机身方向的相对两侧分别设置有放置折叠状态下的折叠机翼的收纳槽。

具体的，无人机处于飞行状态时，折叠机翼11处于展开状态，展开状态下的折叠机翼11与无人机机身的最大角度为90°。如图2所示，无人机降落到地面并处于竖直停放状态时，折叠机翼11处于向下折叠状态，折叠放置于收纳槽中，折叠状态下的折叠机翼11与机身可保持平行，以减小折叠状态占用空间。可选的，无人机处于竖直停放状态时，折叠机翼11也可以处于展开状态或其它角度展开状态。

具体的，在本实施例中，共轴双旋翼倾转式无人机在垂直起降和空中垂直悬停时，由旋翼提供竖直向上的升力，飞控通过变距操纵机构调整上层旋翼1和下层旋翼2的总距，改变升力大小，实现垂直升降。

倾转过程中共轴双旋翼倾转式无人机的飞行状态从垂直飞行转换到水平飞行时，变距操纵机构通过控制倾斜盘来控制旋翼的周期变距,旋翼产生前向拉力，机身开始偏转，折叠机翼11展开，无人机以倾斜状态加速，水平方向的速度增大，使折叠机翼11上的升力逐渐增大，尾翼的方向舵和升降舵、折叠机翼的副翼和襟翼，以及旋翼变距操纵机构组合，可实现从垂直到水平或者其他任意角度的飞行模态转换。

在进入水平巡航飞行状态之后，旋翼旋转可以产生向前的拉力，而升力由折叠机翼11产生，由垂直尾翼8的方向舵和水平尾翼4的升降舵7控制无人机的飞行姿态和航线飞行；共轴双旋翼倾转式无人机既可以像直升机一样飞行，也可以像固定翼螺旋桨无人机一样高效水平飞行，共轴双旋翼倾转式无人机的旋翼、折叠机翼11及尾翼协同工作，可实现机身由垂直状态向水平状态转动，并且能使机身稳定在指定的角度。

本申请达到的有益效果如下：

(1)水平飞行时可以通过控制两对机翼上副翼来控制飞机的滚转运动，通过控制水平尾翼上的升降舵来控制飞机的俯仰运动，通过控制垂直尾翼上的方向舵来控制飞机的偏航运动。

(2)共轴设置的上层旋翼和下层旋翼提供垂直起降时的全部升力和水平飞行时全部推进力，以及飞行状态转换过程中的部分升力和全部推进力。

(3)现有技术中，多旋翼无人机的倾转变化一般是通过不同转速的电机，旋翼产生不同的升力使机身出现一定角度的倾斜，再通过旋翼的前向拉力带动无人机前向水平飞行，这就导致了电力利用率效率降低。而本申请中，电机的转速是固定的，通过设置尾翼、机翼和旋翼变距操纵机构使无人机能够从垂直状态转换到平行的状态进行飞行，旋翼工作在恒定的转速条件下，因此飞行效率更高，另外，水平飞行时，旋翼只提供前飞拉力，不需要产生升力，可以大幅节省能量。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，包括设置于无人机机头顶端的旋翼主轴、设置于所述旋翼主轴上的两层旋翼、两个设置于无人机机身相对两侧的折叠机翼转轴、分别固定于两个所述折叠机翼转轴上的两个折叠机翼和设置于无人机尾部的十字尾翼；所述旋翼包括相互平行放置的上层旋翼和下层旋翼，所述上层旋翼和所述下层旋翼均与变距操纵机构连接，并围绕所述旋翼主轴旋转；所述折叠机翼通过所述折叠机翼转轴在展开状态和折叠状态之间转换。

2.根据权利要求1所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，所述十字尾翼包括相互垂直形成十字结构的水平尾翼和垂直尾翼。

3.根据权利要求2所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，所述垂直尾翼上设置有两个方向舵，两个所述方向舵分别设置于所述垂直尾翼沿无人机机尾对称的两侧上。

4.根据权利要求3所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，所述垂直尾翼上还设置有两个防侧翻支架，两个所述防侧翻支架分别设置于所述垂直尾翼上远离无人机尾部的外侧两端。

5.根据权利要求2所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，水平尾翼上设置有两个升降舵，两个所述升降舵分别设置于所述水平尾翼沿无人机机尾对称的两侧上。

6.根据权利要求5所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，水平尾翼上还设置有两个防侧翻支架，两个所述防侧翻支架分别设置于所述水平尾翼上远离无人机尾部的外侧两端。

7.根据权利要求6所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，十字尾翼还包括尾部光电吊舱，所述尾部光电吊舱设置于无人机机尾的顶端。

8.根据权利要求1所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，所述折叠机翼上设置有襟翼和副翼。

9.根据权利要求8所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，沿无人机机身方向的相对两侧分别设置有放置折叠状态下的折叠机翼的收纳槽。

10.根据权利要求1所述的共轴双旋翼倾转式无人机，其特征在于，无人机还包括光电吊舱，所述光电吊舱设置于无人机水平飞行状态下的机头下方。

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