CN213414216U - 一种垂直起降固定翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种垂直起降固定翼无人机，包括机身和机翼，所述机身内置有飞行控制系统，还包括：垂直升降组件，一对所述垂直升降组件通过扣件分别固定在所述机翼上；垂直升降组件包括碳管、基座和螺旋桨，所述碳管的两端分别置于机翼的前、后侧，且碳管两端连接有所述基座，基座内部安装有动力组件，所述螺旋桨水平连接在所述动力组件的输出轴上；翻转件，所述翻转件设置在碳管与基座之间，所述翻转件的移动副拖动基座旋转；本实用新型能够有效地解决现有技术的固定翼无人机无法适应户外、野外等复杂地形的工作环境的问题。

Description

一种垂直起降固定翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种垂直起降固定翼无人机。

背景技术

无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需。相比于传统的卫星遥感影像技术，无人机航测影像可以获取更高分辨率、大比例尺、高现势性的信息及数据，而且能够更快速的获取目的区域的信息资源。相较于有人机作业，无人机作业不仅成本低、安全性高，具有较高的可实施性，而且应急反应能力强，无人机体积小、轻便，且飞行操作自动化、智能化程度比较高。无人机凭借其特有的优势，广泛运用于监控安防、测绘勘察、森林防火、电力巡行、专业搜索和救援领域，无人机领域未来的市场容量不容小觑，潜力巨大。而在民用无人机领域，目前测绘勘探、电力巡检等领域以结构简单和成本低廉的多旋翼无人机被应用居多，但多旋翼无人机载重低，续航时间短，容错性较差，阻力较大。

相对于多旋翼无人机，固定翼无人机具有独特的气动优势，在设计、构造以及功能特性方面也较为独特。由于机翼和尾翼部分的设计使升力提升明显，并且通过各电机的调整，可以达到较好的容错控制效果。固定翼无人机作为与多旋翼无人机有不同区别的设计方式，机身内可利用的空间较大，升阻比大大提高，续航能力较长，也减少耗能。

但是现有无人机工作场景常常是户外、野外等复杂地形，而固定翼无人机的飞行和角落需要借助助跑场地才能完成，大大限制固定翼无人机的工作应用。

实用新型内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种垂直起降固定翼无人机，能够有效地解决现有技术的固定翼无人机无法适应户外、野外等复杂地形的工作环境的问题。

技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种垂直起降固定翼无人机，包括机身和机翼，所述机身内置有飞行控制系统，其特征在于，还包括垂直升降组件，一对所述垂直升降组件通过扣件分别固定在所述机翼上；垂直升降组件包括碳管、基座和螺旋桨，所述碳管的两端分别置于机翼的前、后侧，且碳管两端连接有所述基座，基座内部安装有动力组件，所述螺旋桨水平连接在所述动力组件的输出轴上；以及翻转件，所述翻转件设置在碳管与基座之间，所述翻转件的移动副拖动基座旋转；

其中，所述翻转件为第一舵机，第一舵机的外部固定有连接罩，连接罩的一侧通过螺钉固定在碳管上，第一舵机的移动副伸出连接罩的另一侧并与基座通过螺钉固定连接在一起，所述连接罩与基座之间设有定位机构，定位机构为一对垂直分布固定在连接罩上的直动电磁铁，基座上开设有与直动电磁铁的端部配合插接的插孔，用以提高螺旋桨在水平或垂直方向上转动的稳定性。

更进一步地，所述机身的后端对称连接有一对水平尾翼，所述水平尾翼之间位于机身上侧连接有垂直尾翼，所述水平尾翼、垂直尾翼和机翼均可拆卸连接在所述机身上。

更进一步地，所述机身上在水平尾翼、垂直尾翼和机翼的连接处分别设有插接口，所述插接口内固定有插套，所述插套的侧壁上设有顶紧螺钉，所述水平尾翼、垂直尾翼和机翼上均设有与所述插套配合插接的连接管。

更进一步地，所述扣件包括螺柱和夹持部，所述螺柱的一端螺纹连接在所述机翼上，且螺纹中部设有通孔，另一端固定有所述夹持部，所述夹持部包括设有开口的锁紧环，所述锁紧环的开口处螺纹连接有锁紧螺栓。

更进一步地，所述动力组件包括电调和马达，所述电调的两端通过导线分别于所述马达及飞行控制系统电性相接，所述马达的转轴上连接所述螺旋桨。

有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型通过在机翼上增加固定垂直升降组件的设计，利用垂直升降组件的水平设置的螺旋桨为无人机提供垂直的升力，可以有效地使无人机克服起飞、降落时需要借助场地助跑的障碍，提高其户外应用的便捷性和使用的高效性，合理的功能切换减少起降耗能；同时在垂直升降组件上将前侧螺旋桨通过连接翻转件设计为可倾转模式，在无人机起飞时机翼是的四个螺旋桨可以均为向上，提供无人机升力，在无人机达到一定高度后，将以一定速度进行飞行，此时机翼前方两个螺旋桨通过90°倾转改为向前，为无人机提供前进动力，既能在一定程度是减少起降时间，还可以更快提升速度，有效利用其结构特性优势，提供续航时间，进一步提升了固定翼无人机在户外作业能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的无人机整体结构透视图；

图2为本实用新型的机身与机翼拆解俯视图；

图3为本实用新型的无人机整体结构侧视图；

图4为本实用新型的机身透视图；

图5为本实用新型的扣件连接使用示意图；

图6为本实用新型的连接管连接示意图；

图7为本实用新型的翻转件与基座连接示意图；

图8为本实用新型的翻转件拖动基座旋转示意图；

图中的标号分别代表：1-机身；2-机翼；3-垂直升降组件；4-扣件； 5-翻转件；6-水平尾翼；7-垂直尾翼；8-连接管；9-插套；10-顶紧螺钉； 11-副翼；12-第二舵机；13-连杆；14-直动电磁铁；101-插接口；301- 碳管；302-基座；303-螺旋桨；304-电调；305-马达；306-插孔；401- 螺柱；402-锁紧环；403-锁紧螺栓；404-通孔；501-第一舵机；502-连接罩；503-移动副。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例

本实施例的一种垂直起降固定翼无人机，参照图1、3，包括机身 1和机翼2，机身1内置有飞行控制系统，还包括：垂直升降组件3，一对垂直升降组件3通过扣件4分别固定在机翼2上；垂直升降组件3 包括碳管301、基座302和螺旋桨303，碳管301的两端分别置于机翼2的前、后侧，且碳管301两端连接有基座302，基座302内部安装有动力组件，螺旋桨303水平连接在动力组件的输出轴上。

翻转件5，翻转件5设置在碳管301与基座302之间，翻转件5 的移动副503拖动基座302旋转。

其中，通过垂直升降组件3的水平设置的螺旋桨303为无人机提供垂直的升力，可以有效地使无人机克服起飞、降落时需要借助场地助跑的障碍；翻转件5用于将位于前方的两个螺旋桨303通过90°倾转将向上的推力改为向前的推力，为无人机提供前进动力，既能在一定程度是减少起降时间，还可以更快提升速度。

参照图2、4、6，机身1的后端对称连接有一对水平尾翼6，水平尾翼6之间位于机身1上侧连接有垂直尾翼7，水平尾翼6、垂直尾翼 7和机翼2均可拆卸连接在机身1上。其中水平尾翼6、垂直尾翼7用于提高无人机飞行的稳定性，同时与机翼2在机身1的可拆卸装配设计，减小无人机的存放体积，方便其携带、更换和检修。

其具体的连接装配为：通过在机身1上在水平尾翼6、垂直尾翼7 和机翼2的连接处分别设有插接口101，插接口101内固定有插套9，插套9的侧壁上设有顶紧螺钉10，水平尾翼6、垂直尾翼7和机翼2 上均设有与插套9配合插接的连接管8。使用通过将水平尾翼6、垂直尾翼7和机翼2的连接管8在插套9处插接到位，并通过顶紧螺钉10 进行锁紧固定。本实施中的连接管8优先采用碳纤维材质。

参照图5，本实施例中的扣件4包括螺柱401和夹持部，螺柱401 的一端螺纹连接在机翼2上，且螺纹中部设有通孔404，另一端固定有夹持部，夹持部包括设有开口的锁紧环402，锁紧环402的开口处螺纹连接有锁紧螺栓403。扣件4的设计方便了垂直升降组件3在机翼2 上的固定和拆解。使用时，通过将垂直升降组件3的碳管301扣在锁紧环402内并通过锁紧螺栓403收紧锁紧环402完成对碳管301的固定，同时螺柱401上通孔404的设计用于方便实现垂直升降组件3的导线经机翼2进入机身1内。

参照图7-8，动力组件包括电调304和马达305，电调304的两端通过导线分别于马达305及飞行控制系统电性相接，马达305的转轴上连接螺旋桨303。其中，电调304接收飞行控制系统的指令用于调节马达305的转速，从而调节螺旋桨303的转速。

参照图7-8，本实施例优选地翻转件5为第一舵机501。采用舵机为实现基座302及其组件的翻转动作，舵机与无人机飞行控制系统的通信连接成熟。本实施中采用的舵机的旋转角度范围为0～90°。其中实际装配时，第一舵机501的外部固定有连接罩502，连接罩502的一侧通过螺钉固定在碳管301上，第一舵机501的移动副503伸出连接罩502的另一侧并与基座302通过螺钉固定连接在一起。

本实施优选为在连接罩502与基座302之间设有定位机构，定位机构为一对垂直分布固定在连接罩502上的直动电磁铁14，基座302 上开设有与直动电磁铁14的端部配合插接的插孔306。通过插接限制固定，有效地提高螺旋桨303在水平或垂直方向上转动的稳定性。

参照图1，机翼2的后侧设有矩形槽口，矩形槽口处转动连接有副翼11，机翼2的内部固定有第二舵机12，第二舵机12的摆臂伸出机翼2，并与副翼11之间连接有连杆13，连杆13两端分别于摆臂和副翼11之间转动连接在一起。

其中，值得注意的是，本产品无人机采用的飞行控制系统为现有技术的成熟系统，主体均设置在机身1的设备舱内，其主要包括用个组件供电的电池和电源，以及用于控制飞行的接收器、飞控模块和GPS 模块等。其中飞控模块用于向电调304、马达305、第一舵机501、第二舵机12和直动电磁铁14发送动作指令。

本产品的无人机在保持了固定翼无人机的速度快、航时长的优势，同时垂直升降组件3的水平设置的螺旋桨303为无人机提供垂直的升力，拥有了垂直起降的能力，在使用时，还可利用翻转件5对前侧螺旋桨303的翻转控制，在无人机达到一定高度后，以一定速度进行飞行时，此时通过控制第一舵机501动作(同时对应处的一个直动电磁铁14通电励磁，控制其端部与基座302的插孔306分离)，进行转动，是的机翼2前方两个螺旋桨303通过翻转90°，使得螺旋桨303的向上的升力改为向前的推力，为无人机提供前进动力。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种垂直起降固定翼无人机，包括机身和机翼，所述机身内置有飞行控制系统，其特征在于，还包括：

垂直升降组件，一对所述垂直升降组件通过扣件分别固定在所述机翼上；垂直升降组件包括碳管、基座和螺旋桨，所述碳管的两端分别置于机翼的前、后侧，且碳管两端连接有所述基座，基座内部安装有动力组件，所述螺旋桨水平连接在所述动力组件的输出轴上；

翻转件，所述翻转件设置在碳管与基座之间，所述翻转件的移动副拖动基座旋转；

其中，所述翻转件为第一舵机，第一舵机的外部固定有连接罩，连接罩的一侧通过螺钉固定在碳管上，第一舵机的移动副伸出连接罩的另一侧并与基座通过螺钉固定连接在一起，所述连接罩与基座之间设有定位机构，定位机构为一对垂直分布固定在连接罩上的直动电磁铁，基座上开设有与直动电磁铁的端部配合插接的插孔，用以提高螺旋桨在水平或垂直方向上转动的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机身的后端对称连接有一对水平尾翼，所述水平尾翼之间位于机身上侧连接有垂直尾翼，所述水平尾翼、垂直尾翼和机翼均可拆卸连接在所述机身上。

3.根据权利要求2所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机身上在水平尾翼、垂直尾翼和机翼的连接处分别设有插接口，所述插接口内固定有插套，所述插套的侧壁上设有顶紧螺钉，所述水平尾翼、垂直尾翼和机翼上均设有与所述插套配合插接的连接管。

4.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述扣件包括螺柱和夹持部，所述螺柱的一端螺纹连接在所述机翼上，且螺纹中部设有通孔，另一端固定有所述夹持部，所述夹持部包括设有开口的锁紧环，所述锁紧环的开口处螺纹连接有锁紧螺栓。

5.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述动力组件包括电调和马达，所述电调的两端通过导线分别于所述马达及飞行控制系统电性相接，所述马达的转轴上连接所述螺旋桨。

6.根据权利要求1所述的一种垂直起降固定翼无人机，其特征在于，所述机翼的后侧设有矩形槽口，所述矩形槽口处转动连接有副翼，所述机翼的内部固定有第二舵机，所述第二舵机的摆臂伸出所述机翼，并与副翼之间连接有连杆，所述连杆两端分别于摆臂和副翼之间转动连接在一起。

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