變姿態(tài)垂直起落無人機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明本發(fā)明屬于航空飛行器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變姿態(tài)垂直起落無人機。無需機翼及動力傾轉(zhuǎn)即可實現(xiàn)垂直起飛并轉(zhuǎn)為水平常態(tài)飛行，同時可實現(xiàn)垂直降落的新型無人機。設(shè)計了一種可以垂直起落的固定翼水平飛行器。由于采用聯(lián)動——差動式四舵面，配合機內(nèi)相應(yīng)機構(gòu)，即可實現(xiàn)飛行姿態(tài)轉(zhuǎn)變及其他所有飛行姿態(tài)控制。其最大特點是飛機主翼不設(shè)控制副翼，簡化了結(jié)構(gòu)，減輕了重量。本發(fā)明提供一種通過智能傳感器控制機內(nèi)載荷重心在縱向移動，在無需升力螺旋槳傾轉(zhuǎn)變化的情況下，調(diào)整重心與整機升力中心逐漸合一后可完全實現(xiàn)常規(guī)水平飛行狀態(tài)，此種飛行方式工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單。比傳統(tǒng)垂直起飛方式飛行器多出三倍以上的航程和飛行時間。
【專利說明】
變姿態(tài)垂直起落無人機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于航空飛行器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變姿態(tài)垂直起落無人機。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]無人機即無人駕駛飛機，采用遙控或自主程序駕駛的方式飛行。目前，由于無人飛機體積小、造價低且無人員損傷風險，因此采用無人飛機平臺來代替有人飛機執(zhí)行一些偵查、測繪、通訊等軍事、民用任務(wù)的趨勢越來越明顯。美國、以色列在無人機領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
[0004]現(xiàn)今無人機大多數(shù)采取常規(guī)布局固定翼水平起落方式，雖然載荷較大，但受到機場的限制，只能在有限地域起降。還有一部分飛機為避免機場的限制采用了彈射起飛、垂直傘降。
[0005]垂直起落由于無需專用機場，具有常規(guī)固定翼飛機不可替代的優(yōu)點，但由于垂直起飛狀態(tài)功率載荷較固定翼飛機明顯偏低，故載荷小，油耗大，水平飛行速度低，特別是現(xiàn)今流行的多軸飛行器大多只能點服務(wù)，明顯制約其發(fā)展。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種軍用或民用無需機翼及動力傾轉(zhuǎn)即可實現(xiàn)垂直起飛并轉(zhuǎn)為水平常態(tài)飛行，同時可實現(xiàn)垂直降落的新型無人機。
[0008]為了解決傳統(tǒng)垂直起落和固定翼水平起落飛機的缺點，本發(fā)明設(shè)計了一種可以垂直起落的固定翼水平飛行器。由于采用聯(lián)動一一差動式四舵面，配合機內(nèi)相應(yīng)機構(gòu)，即可實現(xiàn)飛行姿態(tài)轉(zhuǎn)變及其他所有飛行姿態(tài)控制，包括升降、轉(zhuǎn)向、橫滾，其最大特點是飛機主翼不設(shè)控制副翼，簡化了結(jié)構(gòu)，減輕了重量。由于水平飛行的功率消耗遠低于垂直起落狀態(tài)， 故此種新型飛行器有比傳統(tǒng)垂直起飛方式飛行器多出三倍以上的航程和飛行時間。
[0009]本發(fā)明提供一種通過智能傳感器控制機內(nèi)載荷重心在縱向移動，即在垂直起降時重心置于機身最下部，在實現(xiàn)垂直起飛后使重心自動前移，同時利用尾舵轉(zhuǎn)換為水平狀態(tài)， 在無需升力螺旋槳傾轉(zhuǎn)變化的情況下，調(diào)整重心與整機升力中心逐漸合一后可完全實現(xiàn)常規(guī)水平飛行狀態(tài)，此種飛行方式工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單。此時飛機所需拉力不到垂直起飛時的三分之一，不但使水平飛行速度成倍增加，而且減小了能量的消耗。[〇〇1〇]四個聯(lián)動一一差動式尾舵配合可實現(xiàn)對飛機整個狀態(tài)改變的控制，其中包括懸停狀態(tài)的橫滾，水平飛行狀態(tài)的升降方向傾側(cè)控制，由于四個尾舵完全可以實現(xiàn)對整機的飛行姿態(tài)調(diào)整，故主翼不設(shè)副翼，有效簡化了機翼的結(jié)構(gòu)，減輕了重量。[〇〇11]飛機在完成任務(wù)后可在降落前首先降低重心至最低，快速可控下降，當電池仍在工作狀態(tài)時，降至一定高度，增加轉(zhuǎn)速，利用氣墊效應(yīng)垂直落地，若在完成任務(wù)降落期間電能耗光，則可彈出頭部回收傘，實現(xiàn)無動力傘降。這種方式的安全可靠性是其他任何一種方式都不可及的?！靖綀D說明】
[0012]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意俯視圖；附圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意正視圖；附圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意俯視圖；附圖4是本發(fā)明的飛行姿態(tài)示意圖；附圖5是本發(fā)明的機艙內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]其中:1.傘倉、2.機身、3.水平無副翼主翼、4.水平全動式尾舵、5.主支撐桿、 6.固定起落架、7旋轉(zhuǎn)軸、8.垂直尾舵、9.電動機、10.大拉力螺旋槳、11.起落架、12.調(diào)整電機、13.調(diào)整絲杠、14.智能中控系統(tǒng)、15.驅(qū)動動力配重電池?！揪唧w實施方式】 [〇〇14] 如圖所示:內(nèi)藏降落傘的傘倉1安裝在機身2的頭部，雙層帶上反角的水平無副翼主翼3安裝在機身2的中部，水平全動式尾舵4通過旋轉(zhuǎn)軸7安裝在機身2的尾部水平方向，帶偏轉(zhuǎn)舵的垂直尾舵8安裝在機身2尾部垂直方向。垂直尾舵8外緣安裝有起落架11。雙層帶上反角的水平固定主翼3之間安裝有電動機9,電動機9前部安裝有三葉大拉力螺旋槳10,后部連接主支撐桿 5的上部。主支撐桿5的下部與水平全動式尾舵4的外側(cè)通過旋轉(zhuǎn)軸7連接。在垂直尾舵8的外側(cè)和加強桿5的底部安裝有固定起落架6。
[0015]在變姿態(tài)垂直起落無人機機身2內(nèi)部安裝有姿態(tài)調(diào)整部分。機頭安裝有姿態(tài)調(diào)整電機12,姿態(tài)調(diào)整電機12下部驅(qū)動姿態(tài)調(diào)整絲杠13,姿態(tài)調(diào)整絲杠13驅(qū)動動力配重電池15 在姿態(tài)調(diào)整絲杠13上移動，來改變機身重心位置，從而調(diào)整姿態(tài)。智能中控系統(tǒng)14(含控制電池)安裝在姿態(tài)調(diào)整電機12上部。飛機的水平飛行姿態(tài)和垂直起落姿態(tài)見圖4。
【主權(quán)項】
1.一種變姿態(tài)垂直起落無人機，其特征是:采用聯(lián)動一差動式四舵面，配合機內(nèi)相應(yīng)機 構(gòu)，飛機主翼不設(shè)控制副翼，通過智能傳感器控制機內(nèi)載荷重心在縱向移動，具體結(jié)構(gòu):內(nèi) 藏降落傘的傘倉(1)安裝在機身(2)的頭部，雙層帶上反角的水平無副翼主翼(3)安裝在機 身(2)的中部，水平全動式尾舵(4)通過旋轉(zhuǎn)軸(7)安裝在機身(2)的尾部水平方向，帶偏轉(zhuǎn) 舵的垂直尾舵(8)安裝在機身(2)尾部垂直方向，垂直尾舵(8)外緣安裝有起落架(11)，雙層 帶上反角的水平固定主翼(3)之間安裝有電動機(9)，電動機(9)前部安裝有三葉大拉力螺 旋槳(10)，后部連接主支撐桿(5)的上部，主支撐桿(5)的下部與水平全動式尾舵(4)的外側(cè) 通過旋轉(zhuǎn)軸(7)連接，在垂直尾舵(8)的外側(cè)和加強桿(5)的底部安裝有固定起落架(6)，無 人機機身(2)內(nèi)部安裝有姿態(tài)調(diào)整部分，機頭安裝有姿態(tài)調(diào)整電機(12)，姿態(tài)調(diào)整電機(12) 下部驅(qū)動姿態(tài)調(diào)整絲杠(13)，姿態(tài)調(diào)整絲杠(13)驅(qū)動動力配重電池(15)在姿態(tài)調(diào)整絲杠 (13)上移動，智能中控系統(tǒng)(14)包含控制電池安裝在姿態(tài)調(diào)整電機(12)上部。
【文檔編號】B64C29/00GK105966612SQ201610358691
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】張雪明, 朱挽強, 李洪偉, 董永軍
【申請人】東北師范大學