CN218537100U - 一种单动力驱动的倾转无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种单动力驱动的倾转无人机，包括机身，所述机身的两侧均设有固定翼，还包括第一旋翼系统、第二旋翼系统以及倾转驱动系统，其中，该第一旋翼系统包括两个对称地设于所述机身两侧的主旋翼模块，第二旋翼系统包括分别安装于机身头端和尾端的前旋翼模块和后旋翼模块，而该倾转驱动系统包括倾转主轴以及用于驱动所述倾转主轴转动的驱动模块，当该驱动模块驱动倾转主轴转动时，可同时驱动所述主旋翼模块、前旋翼模块以及后旋翼模块相对于所述机身倾转，因此，该单动力驱动的倾转无人机兼具固定翼无人机与旋翼无人机的优点，机动性好，且飞控系统简单，利于倾转无人机产品的制造和普及。

Description

一种单动力驱动的倾转无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种单动力驱动的倾转无人机。

背景技术

无人机是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机等。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，并在民用领域的应用范围也逐渐扩大。倾转旋翼无人机是一种兼具旋翼机和固定翼机优点，既可以如旋翼机一样垂直起降、空中悬停、低速前飞，又可以像固定翼机一样高速巡航飞行的飞行器。倾转旋翼无人机在类似于固定翼机体上安装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼组件，当旋翼组件中的桨叶平面处于水平状态时，旋翼轴垂直于地面，无人机为多旋翼模式，可在空中悬停、前后飞行和侧飞，通过改变桨叶上升力的大小和桨叶升力的倾转方向，以使无人机保持或改变飞行状态；当桨叶平面处于竖直状态时，旋翼轴呈水平状态，桨叶则当作拉力螺旋桨使用，无人机为固定翼模式，依靠主翼产生升力可高速巡航飞行。

文献号为CN107985583B的中国发明专利即公开了一种倾转旋翼无人机，该倾转旋翼无人机包括机身、主翼、旋翼组件、贯穿于所述机身的倾转轴以及驱动所述倾转轴转动的驱动机构，该旋翼组件设置在倾转轴的端部，只需在机身内部通过该驱动机构驱动倾转轴转动即可使得无人机在固定翼模式与多旋翼模式之间切换。但该种倾转旋翼无人机仅机身两侧的旋翼组件可倾转，且需要两套驱动机构进行驱动，其飞控、操作复杂，且机动性不强。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种单动力驱动的倾转无人机，所述单动力驱动的倾转无人机兼具固定翼无人机与旋翼无人机的优点，机动性好，且飞控系统简单，利于倾转无人机产品的制造和普及。

为达到上述技术效果，本实用新型采用了以下技术方案：

一种单动力驱动的倾转无人机，包括机身，所述机身的两侧均设有固定翼，还包括：

第一旋翼系统，所述第一旋翼系统包括两个对称地设于所述机身两侧的主旋翼模块；

第二旋翼系统，所述第二旋翼系统包括前旋翼模块和后旋翼模块，所述前旋翼模块和后旋翼模块分别转动安装于所述机身的头端和尾端；

倾转驱动系统，所述倾转驱动系统包括倾转主轴以及用于驱动所述倾转主轴转动的驱动模块，所述倾转主轴平行于所述固定翼延伸方向设置且与所述机身转动连接，所述倾转主轴转动时，可同时驱动所述主旋翼模块、前旋翼模块以及后旋翼模块相对于所述机身倾转。

进一步地，所述固定翼的内侧设有贯穿所述固定翼的纵向涵道，所述主旋翼模块设于所述纵向涵道内部。

进一步地，所述倾转主轴包括驱动段和设于所述驱动段两端的输出段，所述驱动段设于所述机身内部并由所述驱动模块驱动旋转，所述输出段设于所述固定翼内部且所述输出段的一端与所述驱动段固定连接、另一端延伸至所述纵向涵道内并与所述主旋翼模块固定连接。

进一步地，所述前旋翼模块包括前旋翼和用于驱动前旋翼转动的前动力机构，所述后旋翼模块包括后旋翼和用于驱动后旋翼转动的后动力机构，所述前旋翼设于机身上方且可倾转至水平位置，所述后旋翼设于机身下方且可倾转至水平位置。

进一步地，所述机身的前端和尾端均设置有定位转轴，所述定位转轴水平设置，且该定位转轴上转动安装有旋翼座，所述前旋翼模块和后旋翼模块均固定连接至所述旋翼座上，以使得该前旋翼模块和后旋翼模块可相对于所述定位转轴以及机身发生倾转。

进一步地，为驱动该前旋翼模块和后旋翼模块进行转动，该倾转主轴上设有多组连杆组件，且每组所述连杆组件在远离所述倾转主轴的一端具有输出端，所述输出端铰接至所述旋翼座上并带动所述旋翼座进行转动。

更进一步地，所述连杆组件设有2～4组。

优选地，所述连杆组件设有4组，且其中两组连杆组件用于驱动前旋翼模块，另两组连杆组件用于驱动所述后旋翼模块。

进一步地，所述连杆组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的近端固定连接至所述倾转主轴，所述第一连杆的远端与第二连杆的近端转动连接，所述第二连杆的远端为输出端且所述输出端铰接至所述旋翼座，以带动所述旋翼座绕定位转轴进行转动。

进一步地，所述旋翼座的中部设有贯穿所述旋翼座的水平通孔，所述定位转轴贯穿所述水平通孔且与所述旋翼座转动配合。

进一步地，所述驱动模块包括主电机，所述主电机的输出端设有驱动蜗杆，所述倾转主轴的驱动段固定安装有驱动涡轮，且所述驱动涡轮与所述驱动蜗杆啮合。

进一步地，所述旋翼座可绕所述定位转轴进行转动，且转动角度为90°。

进一步地，所述固定翼的后侧均设有第一升降舵。

进一步地，所述机身的尾端还设有尾翼模块，所述尾翼模块包括对称地设于所述机身尾端的两组固定尾翼以及设于两固定尾翼之间的垂直尾翼，每个所述固定尾翼上均设有第二升降舵，所述垂直尾翼上还设有转向舵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种单动力驱动的倾转无人机通过在机身上设置四组旋翼，包括前旋翼、后旋翼以及两组主旋翼，同时，本实用新型提供的一种单动力驱动的倾转无人机通过在机身上设置倾转驱动系统，由该倾转驱动系统中的驱动模块驱动倾转主轴转动，由该倾转主轴同时带动该前旋翼、后旋翼以及两组主旋翼发生倾转，从而可使该单动力驱动的倾转无人机在垂飞和平飞状态之间转换。具体而言，在该倾转无人机发生倾转前，该前旋翼、后旋翼的叶片均处于水平状态，该无人机为多旋翼模式，便于实现空中悬停、前后飞行和侧飞等，而当该倾转主轴转动后，该前旋翼、后旋翼以及两组主旋翼同时进行倾转，该前旋翼、后旋翼以及两组主旋翼的叶片均属于竖直平面上，该无人机为固定翼模式，依靠机翼产生升力和旋翼的动力可实现高速、高机动巡航飞行。由此，本实用新型提供的一种单动力驱动的倾转无人机仅以一组驱动机构驱动了四组旋翼，以实现垂飞和平飞两种模式之间的简易、灵活转换，同时解决了倾转旋翼无人机飞控、操作复杂的问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种单动力驱动的倾转无人机的整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种单动力驱动的倾转无人机的倾转驱动系统的整体结构示意图；

图3为本实用新型图2的A处的局部放大结构示意图；

图4为本实用新型图2的B处的局部放大结构示意图；

图5为本实用新型图2的C处的局部放大结构示意图；

附图标记为：10，机身，11，固定翼，111，纵向涵道，20，主旋翼模块，21，主旋翼，22，主动力机构，31，前旋翼模块，311，前旋翼，312，前动力机构，32，后旋翼模块，321，后旋翼，322，后动力机构，33，定位转轴，34，旋翼座，341，水平通孔，40，倾转主轴，41，驱动段，42，输出段，51，主电机，52，驱动蜗杆，53，驱动涡轮，54，连杆组件，541，第一连杆，542，第二连杆，61，第一升降舵，62，固定尾翼，621，第二升降舵，63，垂直尾翼，631，转向舵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“x方向”、“y方向”、“z方向”等指示的方位或位置关系是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，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1-5所示，本实施例提供的一种单动力驱动的倾转无人机，包括机身10、第一旋翼系统、第二旋翼系统以及倾转驱动系统，具体而言，该机身10的两侧均设有固定翼11，所述第一旋翼系统包括两个对称地设于所述机身10两侧的主旋翼模块20，而该第二旋翼系统则包括前旋翼模块31和后旋翼模块32，所述前旋翼模块31和后旋翼模块32分别转动安装于所述机身10的头端和尾端。该倾转驱动系统包括倾转主轴40以及用于驱动所述倾转主轴40转动的驱动模块，所述倾转主轴40平行于所述固定翼11延伸方向设置且与所述机身10转动连接，当该驱动模块带动该倾转主轴40转动时，可同时驱动所述主旋翼模块20、前旋翼模块31以及后旋翼模块32相对于所述机身10倾转90°，从而可使得该单动力驱动倾转的无人机可在垂飞状态和平飞状态之间转换。

在本实施例中，该固定翼11的内侧设有贯穿所述固定翼11的纵向涵道111，所述主旋翼模块20设于所述纵向涵道111内。为驱动所述主旋翼模块20倾转，该倾转主轴40包括驱动段41和设于所述驱动段41两端的输出段42，所述驱动段41设于所述机身10内部并由所述驱动模块驱动旋转，该输出段42设于所述固定翼11内部且所述输出段42的一端与所述驱动段41固定连接、另一端延伸至所述纵向涵道111内并与所述主旋翼模块20固定连接，以使得该驱动段41在转动时可同时带动该输出段42旋转，当该输出段42旋转时，可一并带动该主旋翼模块20发生倾转。更具体地，该主旋翼模块20包括主旋翼21和用于驱动所述主旋翼21转动的主动力机构22，从而为所述主旋翼21的转动提供动力。

在本实施例中，该前旋翼模块31包括前旋翼311和用于驱动前旋翼311转动的前动力机构312，所述后旋翼模块32包括后旋翼321和用于驱动后旋翼321转动的后动力机构322。此外，该前旋翼311设于机身10上方且可相对于机身进行90°倾转，所述后旋翼321设于机身10下方且可相对于机身进行90°倾转，以使得该单动力驱动倾转的无人机可在垂飞状态和平飞状态之间转换。具体而言，为对该前旋翼模块31和后旋翼模块32进行安装，该机身10的前端和尾端均设置有定位转轴33，该定位转轴33与所述机身10固定连接，且该定位转轴33均水平设置。该定位转轴33上转动安装有旋翼座34，且该旋翼座34可相对于该定位转轴33进行转动，而该前旋翼模块31和后旋翼模块32分别固定连接至该旋翼座34上，从而可通过该旋翼座34的转动，带动该前旋翼模块31和后旋翼模块32相对于机身10进行倾转。更具体地，为实现该旋翼座34绕定位转轴33进行转动且在转动过程中对其进行定位，所述旋翼座34的中部设有贯穿所述旋翼座34的水平通孔341，所述定位转轴33贯穿所述水平通孔341且与所述旋翼座34转动配合。

在本实施例中，其驱动模块包括主电机51，所述主电机51的输出端设有驱动蜗杆52，所述倾转主轴40的驱动段41固定安装有驱动涡轮53，且所述驱动涡轮53与所述驱动蜗杆52啮合，从而以所述主电机51带动该驱动蜗杆52转动并由此驱动该驱动涡轮53以及倾转主轴40同步转动。为驱动该前旋翼模块31和后旋翼模块32进行转动，该倾转主轴40上设有多组连杆组件54，且每组所述连杆组件54在远离所述倾转主轴40的一端具有输出端，所述输出端铰接至所述旋翼座34上并带动所述旋翼座34进行转动，具体而言，该连杆组件54共设有4组，且其中两组连杆组件54用于驱动前旋翼模块31进行倾转，另两组连杆组件54用于驱动所述后旋翼模块32进行倾转。更具体地，每组所述连杆组件54均包括第一连杆541和第二连杆542，所述第一连杆541的近端固定连接至所述倾转主轴40，所述第一连杆541的远端与第二连杆542的近端转动连接，所述第二连杆542的远端为输出端且所述输出端铰接至所述旋翼座34，从而以所述倾转主轴40的转动带动第一连杆541以及第二连杆542运动，并最终以该第二连杆542的输出端带动所述旋翼座34绕定位转轴33进行转动，当该旋翼座34绕定位转轴33转动90°时，该前旋翼模块31和后旋翼模块32均可从竖直状态倾转为水平状态，由此，使得该单动力驱动倾转的无人机可在垂飞状态与平飞状态之间进行转换。

在本实施例中，为便于控制该单动力驱动倾转的无人机的起降和转向，该机身10两侧的固定翼11的后侧均设有第一升降舵61，且该机身10的尾端还设有尾翼模块，该尾翼模块包括对称且水平地设于所述机身10尾端的两组固定尾翼62以及设于两固定尾翼62之间的垂直尾翼63，所述垂直尾翼63设于机身10正上方，其中，每个所述固定尾翼62上均设有第二升降舵621，该垂直尾翼63上还设有转向舵631。

本实用新型提供的一种单动力驱动的倾转无人机，在工作时，其主旋翼模块20、前旋翼模块31以及后旋翼模块32均位于初始状态，在该初始状态下，便于该单动力驱动倾转的无人机实现垂飞起降，具体而言，该初始状态下，其主旋翼21、前旋翼311以及后旋翼321均相对于机身10呈水平状态，并且，该前旋翼311位于机身10上方，该后旋翼321位于机身10下方，该前旋翼311、后旋翼321以及主旋翼21旋转可使得该机身10获得较大的升力，便于该机身10实现垂直起降；而当该驱动机构驱动该主旋翼模块20、前旋翼模块31以及后旋翼模块32发生倾转后，该单动力驱动倾转的无人机处于倾转状态，在该倾转状态下，该前旋翼311、后旋翼321以及两组主旋翼21均相对于该机身10偏转90°，从而可为该机身10提供水平平飞的动力，在此过程中，该固定翼11和固定尾翼62上的第一升降舵61和第二升降舵621则可用于控制该单动力驱动倾转的无人机的俯冲与攀爬角度，垂直尾翼63上的转向舵631则用于控制该机身10的左右转向，以上改进，可使得该单动力驱动倾转的无人机在不提高发动机性能的情况下，极大地改善现有无人机的机动性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种单动力驱动的倾转无人机，包括机身(10)，所述机身(10)的两侧均设有固定翼(11)，其特征在于，还包括：

第一旋翼系统，所述第一旋翼系统包括两个对称地设于所述机身(10)两侧的主旋翼模块(20)；

第二旋翼系统，所述第二旋翼系统包括前旋翼模块(31)和后旋翼模块(32)，所述前旋翼模块(31)和后旋翼模块(32)分别转动安装于所述机身(10)的头端和尾端；

以及倾转驱动系统，所述倾转驱动系统包括倾转主轴(40)以及用于驱动所述倾转主轴(40)转动的驱动模块，所述倾转主轴(40)平行于所述固定翼(11)延伸方向设置且与所述机身(10)转动连接，所述倾转主轴(40)转动时，可同时驱动所述主旋翼模块(20)、前旋翼模块(31)以及后旋翼模块(32)相对于所述机身(10)倾转。

2.如权利要求1所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述固定翼(11)的内侧设有贯穿所述固定翼(11)的纵向涵道(111)，所述主旋翼模块(20)设于所述纵向涵道(111)内部。

3.如权利要求2所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述倾转主轴(40)包括驱动段(41)和设于所述驱动段(41)两端的输出段(42)，所述驱动段(41)设于所述机身(10)内部并由所述驱动模块驱动旋转，所述输出段(42)设于所述固定翼(11)内部且所述输出段(42)的一端与所述驱动段(41)固定连接、另一端延伸至所述纵向涵道(111)内并与所述主旋翼模块(20)固定连接。

4.如权利要求1所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述前旋翼模块(31)包括前旋翼(311)和用于驱动前旋翼(311)转动的前动力机构(312)，所述后旋翼模块(32)包括后旋翼(321)和用于驱动后旋翼(321)转动的后动力机构(322)，所述前旋翼(311)设于机身(10)上方且可倾转至水平位置，所述后旋翼(321)设于机身(10)下方且可倾转至水平位置。

5.如权利要求3所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述机身(10)的前端和尾端均设置有定位转轴(33)，所述定位转轴(33)上转动安装有旋翼座(34)，所述前旋翼模块(31)和后旋翼模块(32)均固定连接至所述旋翼座(34)上，而该倾转主轴(40)上设有多组连杆组件(54)，所述连杆组件(54)在远离所述倾转主轴(40)的一端具有输出端，所述输出端铰接至所述旋翼座(34)上并带动所述旋翼座(34)进行转动。

6.如权利要求5所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述连杆组件(54)包括第一连杆(541)和第二连杆(542)，所述第一连杆(541)的近端固定连接至所述倾转主轴(40)，所述第一连杆(541)的远端与第二连杆(542)的近端转动连接，所述第二连杆(542)的远端为输出端且所述输出端铰接至所述旋翼座(34)，以带动所述旋翼座(34)绕定位转轴(33)进行转动。

7.如权利要求6所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述旋翼座(34)的中部设有贯穿所述旋翼座(34)的水平通孔(341)，所述定位转轴(33)贯穿所述水平通孔(341)且与所述旋翼座(34)转动配合。

8.如权利要求1所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述驱动模块包括主电机(51)，所述主电机(51)的输出端设有驱动蜗杆(52)，所述倾转主轴(40)的驱动段(41)固定安装有驱动涡轮(53)，且所述驱动涡轮(53)与所述驱动蜗杆(52)啮合。

9.如权利要求1所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述固定翼(11)的后侧均设有第一升降舵(61)。

10.如权利要求1所述的一种单动力驱动的倾转无人机，其特征在于：所述机身(10)的尾端还设有尾翼模块，所述尾翼模块包括对称地设于所述机身(10)尾端的两组固定尾翼(62)以及设于两固定尾翼(62)之间的垂直尾翼(63)，每个所述固定尾翼(62)上均设有第二升降舵(621)，所述垂直尾翼(63)上设有转向舵(631)。

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