技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機。

背景技術(shù)：
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隨著時代的變化，有人駕駛飛機雖然熱度不減，但是逐漸暴露出諸多的劣勢，例如飛機的成本太高，飛機的失事威脅著飛行員的生命，使得有人駕駛飛機的安全及技術(shù)要求不斷提高，從而使飛機的成本也不斷提高。為了降低有人駕駛飛機的成本以及適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭及社會的發(fā)展需要，各國之間相繼研發(fā)一種無人駕駛的飛機，簡稱無人機。近幾年來，在全球局部戰(zhàn)爭中，軍隊利用無人機打擊恐怖分子，對戰(zhàn)場進行偵查勘測、作為靶機測試導彈、作為誘餌吸引敵方火力等；在日常生活中，利用無人機進行拍照攝影，氣象勘察，甚至逐漸開始利用無人機運送快遞等，無人機正在扮演著越來越重要的角色。

現(xiàn)有的無人機多存在以下問題：1、固定翼無人機多需要借助跑道進行滑跑起降，因此，固定翼無人機對場地的要求比較高；2、多旋翼無人機可以進行垂直起降，但是飛行速度較低，不能夠滿足無人機快速飛行的條件且機動性較差。

因此，有必要設(shè)計一種更加適用的帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種可以進行垂直起降且在飛行中具有更高的穩(wěn)定性的帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機，包括機身，所述機身中部和尾部分別固裝有機翼和尾翼，所述機身頭部安裝有發(fā)動機，發(fā)動機的輸出軸上裝有兩組變矩螺旋槳，在所述無人機運行時，兩組所述變矩螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反，所述尾翼上設(shè)置有緩沖起落機構(gòu)，所述緩沖起落機構(gòu)包括：連桿、緩沖裝置及滾輪，所述連桿一端鉸接于所述尾翼，其另一端鉸接所述滾輪，所述連桿的中部與固裝于所述尾翼內(nèi)的緩沖裝置相鉸接。

所述尾翼至少有三片，相鄰兩片所述尾翼之間的夾角小于180度，且分布在機身兩側(cè)的尾翼對稱設(shè)置。

在所述緩沖裝置的限制下，所述連桿在尾翼所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。

所述連桿與機身的中心軸之間形成夾角，使得所述無人機在降落時連桿能夠隨所述滾輪滑動。

所述滾輪包括兩個大輪，在兩個所述大輪之間夾設(shè)有一個小輪，兩個所述大輪和小輪同軸設(shè)置，所述小輪的外緣設(shè)置有齒。

所述機翼后緣鉸接有副翼。

所述尾翼上鉸接有尾舵。

所述變矩螺旋槳通過變矩軸調(diào)節(jié)槳矩角，且所述無人機在起飛與著陸的低速階段時采用變矩螺旋槳產(chǎn)生的矢量推力控制無人機的俯仰和航向姿態(tài)，通過差速器調(diào)節(jié)螺旋槳的相對轉(zhuǎn)速控制無人機的滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。

本發(fā)明一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機的有益效果：通過緩沖起落機構(gòu)進行垂直起降、停放，一方面使其具備了固定翼無人機的飛行速度，另一方面可以像旋翼無人機一樣進行垂直起降、懸停，大幅度降低了無人機對場地跑道的依賴，無人機的尾翼均設(shè)置滾輪，滾輪在飛行過程中，被氣流帶動高速轉(zhuǎn)動，從而使無人機在飛行過程中的姿態(tài)具有更好的穩(wěn)定性。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為尾翼部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為滾輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為無人機停放時的狀態(tài)示意圖；

圖中：1-機身，2-機翼，3-尾翼，4-滾輪，5-發(fā)動機，6-變矩螺旋槳，7-副翼，8-尾舵，9-鉸接機構(gòu)，10-連桿，11-緩沖裝置，12-大輪，13-小輪。

具體實施方式：

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

根據(jù)圖1、圖2和圖4所示，一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機，包括機身1，所述機身1中部和尾部分別固裝有機翼2和尾翼3，且所述尾翼3至少有三片，相鄰兩片所述尾翼3之間的夾角小于180度，且分布在機身兩側(cè)的尾翼3對稱設(shè)置，在所述機翼2后緣鉸接有副翼7，所述尾翼3上鉸接有尾舵8，在飛行過程中，通過調(diào)整所述副翼7控制無人機的滾轉(zhuǎn)，通過所述尾舵8控制無人機的俯仰和偏航，在所述機身1頭部安裝有發(fā)動機5，發(fā)動機5的輸出軸上裝有兩組變矩螺旋槳6，通過調(diào)整變矩軸來調(diào)節(jié)所述變矩螺旋槳6的槳矩角，且在所述無人機在起飛與著陸的低速階段時采用變矩螺旋槳產(chǎn)生的矢量推力控制無人機的俯仰和航向姿態(tài)，在所述無人機運行時，兩組所述變矩螺旋槳6旋轉(zhuǎn)方向相反，進而通過差速器調(diào)節(jié)螺旋槳6的相對轉(zhuǎn)速控制無人機的滾轉(zhuǎn)姿態(tài)，所述尾翼3上設(shè)置有緩沖起落機構(gòu)，所述緩沖起落機構(gòu)包括：連桿10、緩沖裝置11及滾輪4，所述連桿10一端鉸接于所述尾翼3，其另一端鉸接所述滾輪1，所述連桿10的中部與固裝于所述尾翼3內(nèi)的緩沖裝置11相鉸接，在所述緩沖裝置11的限制下，所述連桿10在尾翼3所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。

所述連桿10與機身1的中心軸之間形成夾角，使得所述無人機在降落時連桿能夠隨所述滾輪4滑動，在無人機起降時，無人機是垂直于地面的，連桿平行于機身的中心軸的話，可能不容易帶動滾輪4滑動，相反有一定的傾斜角度，可以容易讓連桿10帶動滾輪4在地面上滑動，進而減小降落時無人機的顛簸。

如圖3所示，所述滾輪4包括兩個大輪12，在兩個所述大輪12之間夾設(shè)有一個小輪13，兩個所述大輪12和小輪13同軸設(shè)置，所述小輪13的外緣設(shè)置有齒，在無人機飛行時，在氣流作用下，帶動小輪13轉(zhuǎn)動，進而帶動滾輪4轉(zhuǎn)動。

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機的一次使用過程：

在無人機起飛時：啟動發(fā)動機5，發(fā)動機5轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生強勁的向下氣流，逐漸使無人機的升力大于重力，同時，連桿10通過緩沖裝置11的牽引，在滾輪4的滾動下，慢慢向尾翼3靠近，直至緩沖裝置11收縮至最小拉力狀態(tài)，發(fā)動機5帶動變矩螺旋槳6轉(zhuǎn)動，在無人機離地時，發(fā)動機5產(chǎn)生的向下的氣流帶動滾輪4轉(zhuǎn)動，進而使得無人機具有更高的穩(wěn)定性；

在飛行過程中，通過發(fā)動機5控制變矩螺旋槳6產(chǎn)生矢量推力，使得無人機由垂直起飛狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫酗w行狀態(tài)，操縱副翼7控制無人機的滾轉(zhuǎn)，操縱尾舵8控制無人機的俯仰和偏航，同時，滾輪4在氣流的作用下轉(zhuǎn)動，使得無人機飛行更加的穩(wěn)定；

在著陸時，通過發(fā)動機5控制無人機，使其懸停在空中，逐漸減小無人機的升力，直至無人機的升力小于重力，無人機的滾輪4與地面接觸，在滾輪4受到的摩擦力的作用下，滾輪4帶動拉桿10向遠離尾翼3的方向運動，同時在緩沖裝置11的作用下，使得滾輪4的運動強度減弱，進而減小降落時無人機的顛簸，關(guān)閉發(fā)動機，完成整個著陸過程。

最后應該說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權(quán)利要求范圍當中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明一種帶有變矩螺旋槳的垂直起降固定翼無人機，包括機身，所述機身中部和尾部分別固裝有機翼和尾翼，機身頭部安裝有發(fā)動機，發(fā)動機的輸出軸上裝有兩組變矩螺旋槳，在無人機運行時，兩組變矩螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反，尾翼上設(shè)置有緩沖起落機構(gòu)，所述緩沖起落機構(gòu)包括：連桿、緩沖裝置及滾輪，連桿一端鉸接于尾翼，其另一端鉸接滾輪，連桿的中部與固裝于尾翼內(nèi)的緩沖裝置相鉸接。通過緩沖起落機構(gòu)進行垂直起降、停放，一方面使其具備了固定翼無人機的飛行速度，另一方面可以像旋翼無人機一樣進行垂直起降、懸停，大幅度降低了無人機對場地跑道的依賴，無人機的尾翼均設(shè)置滾輪，滾輪在飛行過程中，被氣流帶動高速轉(zhuǎn)動，從而使無人機在飛行過程中的姿態(tài)具有更好的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：徐光延;孟亭磊;陳俠
受保護的技術(shù)使用者：沈陽航空航天大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.27
技術(shù)公布日：2017.09.22