CN212332964U - 大仰角复合翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大仰角复合翼无人机。它包括机身以及设置在机身上的旋翼，所述机身左右两侧对称设有机翼，所述机翼从后至前向上倾斜，所述机翼与机身之间的夹角为锐角。本实用新型可垂直起降，有较长的续航时间和续航距离，翼展小且具备较大的载重能力。

Description

大仰角复合翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种大仰角复合翼无人机。

背景技术

为克服多旋翼无人机续航时间短、续航距离短的问题，目前已有采用多旋翼无人机和固定翼无人机结合的复合翼无人机产品，来提高续航时间，延长续航距离。

但目前的各种复合翼无人机所使用的固定翼，都是从传统的固定翼飞机直接拿过来使用，机翼的上半部较下半部突起，以机翼侧面剖面来看这让机翼上半部气流的流动路线比下半部长，因此机翼上半部气流流动速度较下半部快气压较小，利用机翼上下的气压差来产生升力，是基于伯努利定理。由于传统固定翼无人机的巡航速度很高，基于伯努利原理工作的机翼产生的升力已经足够，但这一类机翼应用于多旋翼无人机时，由于多旋翼无人机巡航速度很低，利用伯努利原理产生的升力很小，为了获得足够大的载重能力，必须把翼展做得很大，对配套设施如机场大小、机库容积等要求较高，也不便于携带，影响了复合翼无人机的普及。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种大仰角复合翼无人机，其可垂直起降，有较长的续航时间和续航距离，翼展小且具备较大的载重能力，可折叠，体积较小，便于携带。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的大仰角复合翼无人机，包括机身以及设置在机身上的旋翼，所述机身左右两侧对称设有机翼，所述机翼从后至前向上倾斜，所述机翼与机身之间的夹角为锐角。

在本方案中，大仰角复合翼无人机的飞行控制方式与多旋翼无人机相同，通过旋翼控制无人机垂直起降及巡航飞行，即通过控制旋翼旋转速度达到控制无人机飞行姿态的目的。

当无人机处于悬停状态时，机身处于水平状态，机翼与机身的夹角即是机翼与水平面的夹角；当无人机向前飞行时，机身会向前倾，机翼与水平面的夹角减小，即机翼的仰角减小，但在整个飞行过程中，仰角始终存在，由于仰角的存在，无人机向前飞行时，空气会对机翼造成冲击从而产生升力。

普通的复合翼无人机，采用传统固定翼无人机的机翼，通过机翼上下两面曲率不同产生的伯努利效应带来升力，由于普通的复合翼无人机通过旋翼驱动，巡航速度很低，利用伯努利原理产生的升力很小，为了获得足够大的载重能力，必须把翼展做得很大。而本方案利用机翼的大仰角产生升力，无需利用伯努利效应，机翼上下两面一般采用对称的布局，不用设置不同的曲率，在仰角足够大时，可以用较小的机翼面积得到较大的升力，与普通的复合翼无人机比较，在展弦比相同的情况下，大仰角复合翼无人机的载重能力显著提高。

虽然普通复合翼无人机起飞时也有很大的仰角，但在巡航阶段是利用伯努利原理产生升力，从而仰角很小甚至为零，与本方案完全不同。

目前的各种由多旋翼加固定翼的复合翼无人机，其控制方式都与固定翼无人机相同，即通过调整尾翼控制飞行姿态；而本方案所提出的大仰角复合翼无人机，其控制方式与多旋翼无人机一样，是通过调节旋翼来实现对飞行的控制。

作为优选，所述机翼与机身之间的夹角为5～25度。机翼与机身之间的夹角的大小与无人机的额定载重成正比关系，额定载重越大夹角越大；机翼与机身之间的夹角的大小与无人机的额定时速成反比关系，额定时速越高夹角越小。

作为优选，所述机翼的上表面和下表面都为平面。

作为优选，所述机翼的上表面设有用于连接机身的连接机构。

作为优选，所述旋翼有四个，四个旋翼分别位于机身的左前侧、右前侧、左后侧、右后侧。

作为优选，所述机身包括躯干以及对称设置在躯干前后两端的旋翼连接部，所述旋翼连接部包括左右对称设置的向外侧伸出的连杆，所述四个旋翼分别设置在四个连杆的端部，两个机翼对称设置在躯干的左右两侧。连杆与躯干之间的夹角为90～140度。

作为优选，所述躯干包括用于连接机翼的机翼连接部、设置在机翼连接部前端的第一延伸机构、设置在机翼连接部后端的第二延伸机构，所述第一延伸机构、机翼连接部、第二延伸机构排列成一条直线，所述第一延伸机构与躯干前端的旋翼连接部连接，所述第二延伸机构与躯干后端的旋翼连接部连接。

延伸机构充当力臂以增加旋翼产生的力矩。因此无人机的动力系统只需要很小的动力输出即可实现对机翼仰角的调节，以此提高无人机在巡航时的能源效率。

作为优选，第二延伸机构的长度大于第一延伸机构的长度。为获得更大的力矩，机身后部的延伸机构的长度要略大于机身前部的延伸机构长度。

作为优选，所述躯干可前后折叠，所述机翼外侧可向内折叠，所述连杆可朝向躯干翻转折叠至与躯干相互平行。大仰角复合翼无人机整体可折叠，减少了存放空间，便于携带。

作为优选，所述机翼外侧可向内折叠部分的长度≤翼展长度的三分之一。

本实用新型的有益效果是：(1)在巡航时利用机翼的大仰角产生升力，在仰角足够大时，可以用较小的机翼面积得到较大的升力，与普通的复合翼无人机比较，在展弦比相同的情况下，大仰角复合翼无人机的载重能力显著提高。(2)目前的各种由多旋翼加固定翼的复合翼无人机，其控制方式都与固定翼无人机相同，即通过调整尾翼控制飞行姿态，而本方案所提出的无人机，其控制方式与多旋翼机一样，是通过调节旋翼来实现对飞行的控制。(3)无人机可以进行折叠，使其体积更小，携带更为方便，同时又具备较大的载荷能力，非常适用于各种在户外进行的无人机应用。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是实施例的连杆折叠状态的示意图；

图3是实施例的机翼折叠状态的示意图；

图4是实施例整体完全折叠状态的示意图。

图中：1、机身，2、机翼，3、连接机构，4、躯干，5、旋翼连接部，6、连杆，7、端部，8、机翼连接部，9、第一延伸机构，10、第二延伸机构。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

本实施例的大仰角复合翼无人机，如图1、图2、图3所示，包括水平设置的机身1以及设置在机身1上的四个旋翼，机身1包括躯干4以及对称设置在躯干4前后两端的旋翼连接部5，旋翼连接部5包括左右对称设置的向外侧伸出的连杆6，四个旋翼分别设置在四个连杆6的端部7，躯干4左右两侧对称设有机翼2，机翼2从后至前向上倾斜，机翼2与躯干4之间的夹角为锐角。

躯干4包括用于连接机翼2的机翼连接部8、设置在机翼连接部8前端的第一延伸机构9、设置在机翼连接部8后端的第二延伸机构10，第一延伸机构9、机翼连接部8、第二延伸机构10排列成一条直线，第一延伸机构9与躯干4前端的旋翼连接部5连接，第二延伸机构10与躯干4后端的旋翼连接部5连接，两个机翼2对称设置在机翼连接部8的左右两侧，机翼2的上表面和下表面都为平面，机翼2的上表面设有用于连接机翼连接部8的连接机构3。

在本方案中，大仰角复合翼无人机的飞行控制方式与多旋翼无人机相同，通过旋翼控制无人机垂直起降及巡航飞行，即通过控制旋翼旋转速度达到控制无人机飞行姿态的目的。

当无人机处于悬停状态时，机身处于水平状态，机翼与机身的夹角即是机翼与水平面的夹角；当无人机向前飞行时，机身会向前倾，机翼与水平面的夹角减小，即机翼的仰角减小，但在整个飞行过程中，仰角始终存在，由于仰角的存在，无人机向前飞行时，空气会对机翼造成冲击从而产生升力。

普通的复合翼无人机，采用传统固定翼无人机的机翼，通过机翼上下两面曲率不同产生的伯努利效应带来升力，由于普通的复合翼无人机通过旋翼驱动，巡航速度很低，利用伯努利原理产生的升力很小，为了获得足够大的载重能力，必须把翼展做得很大。而本方案利用机翼的大仰角产生升力，无需利用伯努利效应，机翼上下两面一般采用对称的布局，不用设置不同的曲率，在仰角足够大时，可以用较小的机翼面积得到较大的升力，与普通的复合翼无人机比较，在展弦比相同的情况下，大仰角复合翼无人机的载重能力显著提高。

虽然普通复合翼无人机起飞时也有很大的仰角，但在巡航阶段是利用伯努利原理产生升力，从而仰角很小甚至为零，与本方案完全不同。

延伸机构充当力臂以增加旋翼产生的力矩。因此无人机的动力系统只需要很小的动力输出即可实现对机翼仰角的调节，以此提高无人机在巡航时的能源效率。

目前的各种由多旋翼加固定翼的复合翼无人机，其控制方式都与固定翼无人机相同，即通过调整尾翼控制飞行姿态；而本方案所提出的大仰角复合翼无人机，其控制方式与多旋翼无人机一样，是通过调节旋翼来实现对飞行的控制。

本方案适用于对载重能力要求较高、同时对续航时间、续航距离要求较高的无人机应用场景，如物流、植保等无人机应用领域，也适用于测绘、电力巡检等无人机应用领域。

机翼2与机身1之间的夹角(即机翼从后至前向上倾斜的角度)为5～25度。机翼与机身之间的夹角的大小与无人机的额定载重成正比关系，额定载重越大夹角越大；机翼与机身之间的夹角的大小与无人机的额定时速成反比关系，额定时速越高夹角越小。

连杆6与躯干4之间的夹角为90～140度。动力套装(包括电机、电调和螺旋桨)通过连杆与躯干连为一体。

第二延伸机构10的长度大于第一延伸机构9的长度。为获得更大的力矩，机身后部的延伸机构的长度要略大于机身前部的延伸机构长度。

第二延伸机构10可朝向第一延伸机构9翻转折叠，机翼2外侧可向内折叠，连杆6可朝向躯干4翻转折叠至与躯干4相互平行，机翼外侧可向内折叠部分的长度≤翼展长度的三分之一。

大仰角复合翼无人机整体完全折叠的状态如图4所示，无人机折叠后体积变小，减少了存放空间，便于携带。

Claims (10)

1.一种大仰角复合翼无人机，包括机身(1)以及设置在机身(1)上的旋翼，其特征在于，所述机身(1)左右两侧对称设有机翼(2)，所述机翼(2)从后至前向上倾斜，所述机翼(2)与机身(1)之间的夹角为锐角。

2.根据权利要求1所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述机翼(2)与机身(1)之间的夹角为5～25度。

3.根据权利要求1所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述机翼(2)的上表面和下表面都为平面。

4.根据权利要求1所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述机翼(2)的上表面设有用于连接机身(1)的连接机构(3)。

5.根据权利要求1所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述旋翼有四个，四个旋翼分别位于机身(1)的左前侧、右前侧、左后侧、右后侧。

6.根据权利要求5所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述机身(1)包括躯干(4)以及对称设置在躯干(4)前后两端的旋翼连接部(5)，所述旋翼连接部(5)包括左右对称设置的向外侧伸出的连杆(6)，所述四个旋翼分别设置在四个连杆(6)的端部(7)，两个机翼(2)对称设置在躯干(4)的左右两侧。

7.根据权利要求6所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述躯干(4)包括用于连接机翼(2)的机翼连接部(8)、设置在机翼连接部(8)前端的第一延伸机构(9)、设置在机翼连接部(8)后端的第二延伸机构(10)，所述第一延伸机构(9)、机翼连接部(8)、第二延伸机构(10)排列成一条直线，所述第一延伸机构(9)与躯干(4)前端的旋翼连接部(5)连接，所述第二延伸机构(10)与躯干(4)后端的旋翼连接部(5)连接。

8.根据权利要求7所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述第二延伸机构(10)的长度大于第一延伸机构(9)的长度。

9.根据权利要求6所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述躯干(4)可前后折叠，所述机翼(2)外侧可向内折叠，所述连杆(6)可朝向躯干(4)翻转折叠至与躯干(4)相互平行。

10.根据权利要求9所述的大仰角复合翼无人机，其特征在于，所述机翼(2)外侧可向内折叠部分的长度≤翼展长度的三分之一。

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