CN105857605A - 一种单发坐式垂直起降固定翼飞机 - Google Patents

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刘东辉
奚乐乐
孙晓云
李春岗
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Abstract

本发明公开了一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，包括机身、设置在机身头部的矢量电机座、安装在矢量电机座上的电机、连接在电机转轴上的螺旋桨、与机身固定连接的机翼以及连接在尾撑杆尾部的尾翼。本发明采用双垂尾的设计，在垂直静止状态下本发明飞行器的机身‑机翼组件可紧靠尾翼“坐”于地上，防止因为侧向力而导致飞机倾倒；飞行过程中机翼‑机身组件向上滑动至尾撑杆前端头。飞行过程中通过控制矢量电机座、螺旋桨的转速以及气动副翼、升降舵和方向舵达到水平飞行和垂直悬停两种飞行姿态的切换，保持固定翼无人机飞行速度快、效率高等优势；且控制***较为简单、直接，提高控制效率，降低控制难度。

Description

一种单发坐式垂直起降固定翼飞机
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种单发坐式垂直起降固定翼飞机。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人飞行器具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高的特点，可广泛应用于航拍、检测、搜救、资源勘查等领域。目前，市面上的垂直起降无人机普遍为多旋翼、飞翼等布局，飞行速度低、效率较低；固定翼布局无人机虽然飞行速度快、效率高，但其对起飞和降落过程对环境要求特别的高，需要比较平缓、长距离的起降跑道，在一些环境较为苛刻的场地无法正常起降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种矢量拉力方向调节方便、响应速度快、控制效率高的单发坐式垂直起降固定翼飞机。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，包括机身、设置在机身头部的矢量电机座、安装在矢量电机座上的电机、连接在电机转轴上的螺旋桨、与机身固定连接的机翼以及连接在尾撑杆尾部的尾翼。
作为本发明进一步的改进，所述矢量电机座包括固定安装在机身头部的底座、通过纵向转轴铰连在底座上的纵向摆动调节座以及通过横向转轴铰连在纵向摆动调节座上的横向摆动调节座。
作为本发明进一步的改进，所述矢量电机座还包括设置在底座侧部的控制纵向调节的第一舵机以及铰链在第一舵机和纵向摆动调节座之间的第一连接杆。
作为本发明进一步的改进，所述横向摆动调节座上设置有控制其横向调节的第二舵机以及铰链在第二舵机和横向摆动调节座之间的第二连接杆。
作为本发明进一步的改进，所述机翼下表面安装有可沿尾撑杆上下滑动的滑道。
作为本发明进一步的改进，所述尾翼包括与尾撑杆连接的垂直尾翼和连接在垂直尾翼之间的水平尾翼。
作为本发明进一步的改进，所述垂直尾翼底部设置有全向轮或万向轮。
作为本发明进一步的改进，所述电机为无刷直流电机。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明采用双垂尾的设计，在垂直静止状态下本发明飞行器的机身-机翼组件可紧靠尾翼“坐”于地上，防止因为侧向力而导致飞机倾倒；飞行过程中机翼-机身组件向上滑动至尾撑杆前端头。飞行过程中通过控制矢量电机座、螺旋桨的转速以及气动副翼、升降舵和方向舵达到水平飞行和垂直悬停两种飞行姿态的切换，保持固定翼无人机飞行速度快、效率高等优势；且控制***较为简单、直接，提高控制效率，降低控制难度。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明矢量电机座的结构示意图；
附图3为本发明第一舵机的结构示意图。
在附图中：
1机身、2螺旋桨、3电机、4矢量电机座、4-1底座、4-2第一舵机、4-3第一连接杆、4-4纵向摆动调节座、4-5横向摆动调节座、4-6第二连接杆、5尾撑杆、6垂直尾翼、7水平尾翼、8万向轮、9横向转轴、10纵向转轴、11第二舵机、12机翼、13滑道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步详细的叙述。
如附图1-3所示，一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，包括机身1、设置在机身1头部的矢量电机座4、安装在矢量电机座4上的电机3、连接在电机3转轴上的螺旋桨2、与机身固联的机翼12以及连接在尾撑杆尾部的尾翼。所述矢量电机座4包括固定安装在机身1头部的底座4-1、通过纵向转轴10铰连在底座4-1上的纵向摆动调节座4-4以及通过横向转轴9铰连在纵向摆动调节座4-4上的横向摆动调节座4-5。转动纵向转轴10调节纵向摆动调节座4-4纵向角度，从而改变螺旋桨2的纵向拉力方向，转动横向转轴9调节横向摆动调节座4-5横向角度，从而改变螺旋桨2的横向拉力方向，两个方向的矢量调节，使螺旋桨2产生最容易起飞的拉力，实现快速垂直起飞。所述矢量电机座4还包括设置在底座4-1侧部的控制纵向调节的第一舵机4-2以及铰链在第一舵机4-2和纵向摆动调节座4-4之间的第一连接杆4-3，第一舵机4-2和第一连接杆4-3对纵向摆动调节座4-4进行控制简单方便。所述横向摆动调节座4-5上设置有控制其横向调节的第二舵机11以及铰链在第二舵机11和横向摆动调节座4-5之间的第二连接杆4-6，第二舵机11通过第二连接杆4-6控制调节横向摆动调节座4-5横向调整角度。所述机翼12下表面安装有可沿尾撑杆5上下滑动的滑道13，在垂直降落着地时，螺旋桨2旋转变慢或者停止时，由于机身1和机翼12的自身重力沿尾撑杆5下滑至最低端，重心降低，避免飞机因侧向力倾倒。所述尾翼包括与尾撑杆5连接的垂直尾翼6和连接在垂直尾翼6之间的水平尾翼7。所述电机3为无刷直流电机，无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。所述垂直尾翼6底部设置有万向轮或全向轮8，万向轮8在垂直尾翼6底部均匀的设置4个，能够达到平衡稳定的作用，当飞机起飞离地或着陆时有侧向移动的时候，可在地上滑动，避免飞机因侧向力而倾倒。
本发明采用双垂尾的设计，在垂直静止状态下本发明飞行器的机身-机翼组件可紧靠尾翼“坐”于地上，防止因为侧向力而导致飞机倾倒；飞行过程中机翼-机身组件向上滑动至尾撑杆5前端头。飞行过程中通过控制矢量电机座4和螺旋桨2的转速达到水平飞行和垂直悬停两种飞行姿态的切换，保持固定翼无人机飞行速度快、效率高等优势；且控制***较为简单、直接，提高控制效率，降低控制难度。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：其包括机身（1）、设置在机身（1）头部的矢量电机座（4）、安装在矢量电机座（4）上的电机（3）、连接在电机（3）转轴上的螺旋桨（2）、与机身（1）固联的机翼（12）以及连接在尾撑杆（5）尾部的尾翼。
2.根据权利要求1所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述矢量电机座（4）包括固定安装在机身（1）头部的底座（4-1）、通过纵向转轴（10）铰连在底座（4-1）上的纵向摆动调节座（4-4）以及通过横向转轴（9）铰连在纵向摆动调节座（4-4）上的横向摆动调节座（4-5）。
3.根据权利要求2所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述矢量电机座（4）还包括设置在底座（4-1）侧部的控制纵向调节的第一舵机（4-2）以及铰链在第一舵机（4-2）和纵向摆动调节座（4-4）之间的第一连接杆（4-3）。
4.根据权利要求3所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述横向摆动调节座（4-5）上设置有控制其横向调节的第二舵机（11）以及铰链在第二舵机（11）和横向摆动调节座（4-5）之间的第二连接杆（4-6）。
5.根据权利要求4所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述机翼（12）下表面安装有可沿尾撑杆（5）上下滑动的滑道（13）。
6.根据权利要求5所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述尾翼包括与尾撑杆（5）连接的垂直尾翼（6）和连接在垂直尾翼（6）之间的水平尾翼（7）。
7.根据权利要求6所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述垂直尾翼（6）底部设置有全向轮或万向轮（8）。
8.根据权利要求7所述的一种单发坐式垂直起降固定翼飞机，其特征在于：所述电机（3）为无刷直流电机。
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