CN215851841U - 一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，包括机身部分、菱形结构机翼部分、双尾撑部分、复合舵面控制部分、推进部分，所述机身部分用于光电传感器、起落架系统、推进部分安装，菱形结构机翼部分提供整机主要升力、用于探测雷达或通讯天线安装，复合舵面控制部分用于起飞降落过程的飞行姿态控制及稳定。本实用新型的菱形结构机翼为雷达、天线的设计安装提供了合理的装载空间，具有较高的升阻比、升力特性、结构性能、飞行稳定性，采用大展弦比提高了巡航性能，可广泛用于军事侦察、情报搜集、战场指挥、战场信息处理等，同时在流域环境保护、生态数据测量、航空测绘、紧急救援等也有较大应用前景。

Description

一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机

技术领域

本实用新型涉及菱形结构机翼无人机，特别是涉及一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机。

背景技术

随着现代战场情报信息的获取技术和方法的快速发展，以大型飞机为载体的预警机在信息搜集和指挥中具有重要作用，但从局部战场、反恐战场需求来看，具备综合情报信息搜集和处理能力的小型预警指挥平台具有更大灵活性、更低成本，对战场主动性具有较大影响，同时，由于搭载有效载荷的多样性，也可广泛用于航空测绘、矿产资源搜集、紧急救援搜救等。小型预警智慧平台可采用搭载多种传感器系统的无人机实现，该类无人机一般要求可实现低空、中空优秀的飞行性能，为实现长周期对固定目标、动态目标的感知能力，要求无人机具有长航时、低速、高升阻比性能，为实现搭载多种传感器系统，对无人机提出了更大设计挑战，如需要兼顾空气动力学性能、结构性能、天线(或雷达系统)结构需求、光电红外系统等的综合外形结构设计，因此市场急需一种可以根据战场情况、民用测绘探测需求的传感器无人机。

本实用新型的技术问题在于当前的传感器无人机存在的以下几个关键问题： (1)雷达或天线几何尺寸、外形结构一般都有特殊需求，对机翼外形提出了较高要求，普通外形无人机无法满足；(2)基于传感器尤其是雷达系统搭载需求，如何兼顾飞行性能，满足多种载荷的载重要求，即技术上具备高升力性能；(3) 鉴于载荷的多样性，在设计上要求无人机具有较强的结构性能，同时为传感器提供较好的探测视野，提升探测、识别能力。以上三个关键问题的解决，将会在很大程度上推动传感器无人机的普及和通用化，提高传感器无人机的作战效能。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种具备长航时、低速性能的大展弦比菱形结构机翼传感器无人机。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本实用新型的大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于：所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机包括机身部分、菱形结构机翼部分、双尾撑部分、复合舵面控制部分、推进部分；所述机身部分用于光电传感器、起落架系统、推进部分的安装；所述菱形结构机翼部分对称连接于机身部分两侧，用于提供整机主要升力、用于探测雷达或通讯天线安装；所述双尾撑部分与菱形结构机翼部分固定连接；所述复合舵面控制部分设置在菱形结构机翼部分和双尾撑部分上，用于起飞降落过程的飞行姿态控制及稳定；所述推进部分设置与机身部分后端，用于提供无人机动力。

进一步地，所述机身部分由旋成体主机身、机头光电红外吊舱、腹部附加机身、前三点式起落架系统组成，展弦比大于8。旋成体主机身为无人机控制装置、电池模块、电子电路装置等主要装载部分，采用圆形旋成体截面，机头光电吊舱根据功能要求装载光电探测设备，腹部附加机身位于旋成体主机身腹部，用于实现附加有效载荷、天线模块、GPS等的装载，并连接菱形结构机翼下机翼，提高机身、机身结构性能，前三点式起落架系统固连于腹部附加机身，前三点式起落架系统前轮位于旋成体主机身或腹部附加机身前端10％～30％之间，后两轮对称固连于旋成体主机身或腹部附加机身后端5％～25％之间。

进一步地，所述菱形结构机翼部分由下翼、上翼、外翼组成，下翼、上翼、外翼翼型根据设计飞行速度均可选择低速翼型、层流翼型及超临界翼型。下翼采用下单翼方式或上单翼方式固连于旋成体主机身或腹部附加机身，上反角为 0～30度，后掠角为0～25度，上翼位于下翼上方，下反角为0～30度，前掠角为 0～25度，外翼位于菱形结构机翼部分的外端，其翼梢采用上翘翼尖，减小诱导阻力，上翼、下翼外端与外翼内端相连，连接点距机身轴线的长度为机翼半展长的20％～60％。

进一步地，所述双尾撑部分由双尾撑杆、倒V型尾翼组成，双尾撑杆由碳纤维或其它轻质高强复合材料组成，连接于下翼距机身5％～10％展长处，倒V 型尾翼用于实现纵向稳定性和方向稳定性，采用对称翼型。

进一步地，所述复合舵面控制部分由外翼副翼、下翼襟翼、上翼襟翼、倒V 型尾翼舵面组成，外翼副翼位于外翼后缘，下翼襟翼、上翼襟翼分别位于下翼、上翼的后缘，外翼副翼、下翼襟翼、上翼襟翼的弦向长度为对应机翼弦长的 10～25％。

更进一步地，所述的大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于：所述推进部分由连接于机身后端的尾推螺旋桨组成，尾推螺旋桨为2叶、3叶、 4叶桨，桨叶可采用木材或复合材料制作。

与现有相似的侦察无人机相比，本实用新型具有如下优点：

(1)采用菱形结构机翼设计，可与雷达或天线设计相结构，对菱形结构机翼外形参数进行匹配性设计，以满足雷达或天线的设计需求，降低雷达或天线设计难度，同时提高了雷达探测概率和视角范围。

(2)综合采用大展弦比机翼、菱形结构机翼设计，可大幅提升无人升力特性，升力较常规无人机提高约15％～40％，升阻比提升约10～25％，增加了无人机载重能力。

(3)采用菱形结构、双尾撑布局、多个舵面设计，可同时增加机翼的结构强度和装载空间，同时，多个舵面设计同时增加了无人机的操纵性能，菱形结构机翼可采用快速拆装方式，利于无人机运输和快速部署。

附图说明

图1为本实用新型的无人机立体图。

图2为本实用新型的无人机俯视图。

图3为本实用新型的无人机侧视图。

图4为本实用新型的无人机前视图。

其中，1机身部分、2菱形结构机翼部分、3双尾撑部分、5推进部分、11 旋成体主机身、12机头光电红外吊舱、13腹部附加机身、14前三点式起落架系统、21下翼、22上翼、23外翼、31双尾撑杆、32倒V型尾翼、41外翼副翼、 42下翼襟翼、43上翼襟翼、44倒V型尾翼舵面、51尾推螺旋桨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

本实用新型提供了一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机包括机身部分1、菱形结构机翼部分2、双尾撑部分3、复合舵面控制部分、推进部分5，所述机身部分用于光电传感器、起落架系统、推进部分安装，菱形结构机翼部分提供整机主要升力、用于探测雷达或通讯天线安装，复合舵面控制部分用于起飞降落过程的飞行姿态控制及稳定。

所述机身部分由旋成体主机身11、机头光电红外吊舱12、腹部附加机身13、前三点式起落架系统14组成，展弦比为12。旋成体主机身11为无人机控制装置、电池模块、电子电路装置等主要装载部分，采用圆形旋成体截面，机头光电吊舱12根据功能要求装载光电探测设备，腹部附加机身13位于旋成体主机身 11腹部，用于实现附加有效载荷、天线模块、GPS等的装载，并连接菱形结构机翼下机翼，提高机身、机身结构性能，前三点式起落架系统14固连于腹部附加机身13，前三点式起落架系统14前轮位于旋成体主机身11或腹部附加机身 13前端15％之间，后两轮对称固连于旋成体主机身11或腹部附加机身13后端 10％之间。

所述菱形结构机翼部分由下翼21、上翼22、外翼23组成，下翼21、上翼 22、外翼23翼型根据设计飞行速度均选择低速翼型。下翼21采用下单翼方式或上单翼方式固连于旋成体主机身11或腹部附加机身13，上反角为5度，后掠角为0度，上翼22位于下翼上方，下反角为25度，前掠角为15度，外翼23位于菱形结构机翼部分的外端，其翼梢采用上翘翼尖，减小诱导阻力，上翼22、下翼21外端与外翼23内端相连，连接点距机身轴线的长度为机翼半展长的25％。

所述双尾撑部分由双尾撑杆31、倒V型尾翼32组成，双尾撑杆31由碳纤维或其它轻质高强复合材料组成，连接于下翼21距机身5％展长处，倒V型尾翼用于实现纵向稳定性和方向稳定性，采用对称翼型。

所述复合舵面控制部分由外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43、倒V 型尾翼舵面44组成，外翼副翼41位于外翼后缘，下翼襟翼42、上翼襟翼43分别位于下翼、上翼的后缘，外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43的弦向长度为对应机翼弦长的10％。

所述推进部分由连接于机身后端的尾推螺旋桨51组成，尾推螺旋桨51为2 叶、3叶、4叶桨，桨叶采用木材制作。

实施例2：

本实用新型提供了一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机包括机身部分1、菱形结构机翼部分2、双尾撑部分3、复合舵面控制部分、推进部分5，所述机身部分用于光电传感器、起落架系统、推进部分安装，菱形结构机翼部分提供整机主要升力、用于探测雷达或通讯天线安装，复合舵面控制部分用于起飞降落过程的飞行姿态控制及稳定。

所述机身部分由旋成体主机身11、机头光电红外吊舱12、腹部附加机身13、前三点式起落架系统14组成，展弦比为15。旋成体主机身11为无人机控制装置、电池模块、电子电路装置等主要装载部分，采用圆形旋成体截面，机头光电吊舱12根据功能要求装载光电探测设备，腹部附加机身13位于旋成体主机身 11腹部，用于实现附加有效载荷、天线模块、GPS等的装载，并连接菱形结构机翼下机翼，提高机身、机身结构性能，前三点式起落架系统14固连于腹部附加机身13，前三点式起落架系统14前轮位于旋成体主机身11或腹部附加机身 13前端20％之间，后两轮对称固连于旋成体主机身11或腹部附加机身13后端 15％之间。

所述菱形结构机翼部分由下翼21、上翼22、外翼23组成，下翼21、上翼 22、外翼23翼型根据设计飞行速度均选择低速翼型。下翼21采用下单翼方式或上单翼方式固连于旋成体主机身11或腹部附加机身13，上反角为15度，后掠角为15度，上翼22位于下翼上方，下反角为15度，前掠角为20度，外翼23 位于菱形结构机翼部分的外端，其翼梢采用上翘翼尖，减小诱导阻力，上翼22、下翼21外端与外翼23内端相连，连接点距机身轴线的长度为机翼半展长的35％。

所述双尾撑部分由双尾撑杆31、倒V型尾翼32组成，双尾撑杆31由碳纤维或其它轻质高强复合材料组成，连接于下翼21距机身8％展长处，倒V型尾翼用于实现纵向稳定性和方向稳定性，采用对称翼型。

所述复合舵面控制部分由外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43、倒V 型尾翼舵面44组成，外翼副翼41位于外翼后缘，下翼襟翼42、上翼襟翼43分别位于下翼、上翼的后缘，外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43的弦向长度为对应机翼弦长的15％。

所述推进部分由连接于机身后端的尾推螺旋桨51组成，尾推螺旋桨51为3 叶桨，桨叶采用木材制作。

实施例3：

本实用新型提供了一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机包括机身部分1、菱形结构机翼部分2、双尾撑部分3、复合舵面控制部分、推进部分5，所述机身部分用于光电传感器、起落架系统、推进部分安装，菱形结构机翼部分提供整机主要升力、用于探测雷达或通讯天线安装，复合舵面控制部分用于起飞降落过程的飞行姿态控制及稳定。

所述机身部分由旋成体主机身11、机头光电红外吊舱12、腹部附加机身13、前三点式起落架系统14组成，展弦比为15。旋成体主机身11为无人机控制装置、电池模块、电子电路装置等主要装载部分，采用圆形旋成体截面，机头光电吊舱12根据功能要求装载光电探测设备，腹部附加机身13位于旋成体主机身 11腹部，用于实现附加有效载荷、天线模块、GPS等的装载，并连接菱形结构机翼下机翼，提高机身、机身结构性能，前三点式起落架系统14固连于腹部附加机身13，前三点式起落架系统14前轮位于旋成体主机身11或腹部附加机身 13前端25％之间，后两轮对称固连于旋成体主机身11或腹部附加机身13后端 8％之间。

所述菱形结构机翼部分由下翼21、上翼22、外翼23组成，下翼21、上翼22、外翼23翼型根据设计飞行速度均选择低速翼型。下翼21采用下单翼方式或上单翼方式固连于旋成体主机身11或腹部附加机身13，上反角为25度，后掠角为10度，上翼22位于下翼上方，下反角为25度，前掠角为25度，外翼23 位于菱形结构机翼部分的外端，其翼梢采用上翘翼尖，减小诱导阻力，上翼22、下翼21外端与外翼23内端相连，连接点距机身轴线的长度为机翼半展长的35％。

所述双尾撑部分由双尾撑杆31、倒V型尾翼32组成，双尾撑杆31由碳纤维或其它轻质高强复合材料组成，连接于下翼21距机身10％展长处，倒V型尾翼用于实现纵向稳定性和方向稳定性，采用对称翼型。

所述复合舵面控制部分由外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43、倒V 型尾翼舵面44组成，外翼副翼41位于外翼后缘，下翼襟翼42、上翼襟翼43分别位于下翼、上翼的后缘，外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43的弦向长度为对应机翼弦长的20％。

所述推进部分由连接于机身后端的尾推螺旋桨51组成，尾推螺旋桨51为4 叶桨，桨叶采用复合材料制作。

尽管本文较多地使用了旋成体主机身11、机头光电红外吊舱12、腹部附加机身13、前三点式起落架系统14、下翼21、上翼22、外翼23、双尾撑杆31、倒V型尾翼32、外翼副翼41、下翼襟翼42、上翼襟翼43、倒V型尾翼舵面44、尾推螺旋桨51等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (8)

1.一种大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于：所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机包括机身部分(1)、菱形结构机翼部分(2)、双尾撑部分(3)、复合舵面控制部分、推进部分(5)；所述机身部分(1)用于光电传感器、起落架系统、推进部分的安装；所述菱形结构机翼部分(2)对称连接于机身部分(1)两侧，用于提供整机主要升力、用于探测雷达或通讯天线安装；所述双尾撑部分(3)与菱形结构机翼部分(2)固定连接；所述复合舵面控制部分设置在菱形结构机翼部分(2)和双尾撑部分(3)上，用于起飞降落过程的飞行姿态控制及稳定；所述推进部分(5)设置与机身部分(1)后端，用于提供无人机动力。

2.根据权利要求1所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述机身部分(1)由旋成体主机身(11)、机头光电红外吊舱(12)、腹部附加机身(13)、前三点式起落架系统(14)组成，展弦比大于8；所述旋成体主机身(11)内设有用于装载无人机控制装置、电池模块、电子电路装置的空腔；所述机头光电红外吊舱(12)固定设置于旋成体主机身前端，用于根据功能要求装载光电探测设备；所述腹部附加机身(13)固定设置于旋成体主机身腹部，用于装载附加有效载荷、天线模块、GPS；所述前三点式起落架系统(14)固定连接于腹部附加机身(13)的底面，前三点式起落架系统(14)前轮位于旋成体主机身(11)或腹部附加机身(13)前端10％～30％之间，后两轮对称固连于旋成体主机身(11)或腹部附加机身(13)后端5％～25％之间。

3.根据权利要求1所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述菱形结构机翼部分(2)由下翼(21)、上翼(22)、外翼(23)组成；所述下翼(21)采用下单翼方式或上单翼方式固定连接于旋成体主机身(11)或腹部附加机身(13)的两侧，其上反角为0～30度，后掠角为0～25度；所述上翼(22)位于下翼(21)的上方，并与下翼(21)组成菱形结构，其下反角为0～30度，前掠角为0～25度；所述外翼(23)设置于菱形结构的外端，其翼梢为上翘翼尖，减小诱导阻力；所述上翼(22)和下翼(21)的外端与外翼(23)内端相连，连接点距机身轴线的长度为机翼半展长的20％～60％。

4.根据权利要求3所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述双尾撑部分(3)由双尾撑杆(31)、倒V型尾翼(32)组成；所述双尾撑杆(31)连接于下翼(21)距机身5％～10％展长处；所述倒V型尾翼(32)设置于双尾撑杆(31)末端，用于实现纵向稳定性和方向稳定性，采用对称翼型。

5.根据权利要求4所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述复合舵面控制部分包括外翼副翼(41)、下翼襟翼(42)、上翼襟翼(43)、倒V型尾翼舵面(44)；所述外翼副翼(41)设置于外翼后缘；所述下翼襟翼(42)、上翼襟翼(43)分别设置于下翼(21)、上翼(22)的后缘；所述倒V型尾翼舵面(44)设置于倒V型尾翼(32)的后缘；所述外翼副翼(41)、下翼襟翼(42)、上翼襟翼(43)的弦向长度为对应机翼弦长的10～25％。

6.根据权利要求1所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述推进部分包括连接于机身部分后端的尾推螺旋桨(51)；所述尾推螺旋桨(51)为2叶、3叶或4叶桨，其桨叶采用木材或复合材料制作。

7.根据权利要求4所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述双尾撑杆(31)采用碳纤维复合材料制作。

8.根据权利要求3所述大展弦比菱形结构机翼传感器无人机，其特征在于，所述下翼(21)、上翼(22)、外翼(23)翼型根据设计飞行速度均可选择低速翼型、层流翼型或超临界翼型中的一种。

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