CN110775262B - 基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,包括:飞行器主体模块、飞行器尾座模块5、飞行器控制模块9、姿态调整模块以及推进器模块;飞行器主体模块包括:机身部件、机翼部件;所述机身部件与机翼部采用光滑过渡方式连接;飞行器尾座模块5能够支撑该飞行器垂直起降;所述飞行器尾座模块5设置于机翼尾部;姿态调整模块调整飞行器姿态;推进器模块包括:主空气对转桨部件、副空气对转桨部件;主空气对转桨部件、副空气对转桨部件能够提供飞行器在水中、空中航行时前进的动力;所述飞行器控制模块9与姿态调整模块、推进器模块相连。本发明通过两对空气螺旋桨,像四旋翼一样垂直出入水,从而可以实现海空跨域飞行。
Description
技术领域
本发明涉及无人自主飞行器领域,具体地,涉及一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,尤其是一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域无人自主飞行器。
背景技术
当前出于应急快速搜索或军事隐身突防等方面的目的,我们需要设计一种能跨海空两域的无人自主飞行器,要求其满足如下目的:当需要快速机动时,航行器飞出水面在空中快速移动;而不需要快速机动时,航行器就潜伏在水底,完成监测任务,并可以伺机对敌方发起进攻。虽然现有的一些水陆两栖飞行器已经可以实现以上一部分功能,但是其隐蔽性、对复杂环境的适应性等能力还需要进一步改进。本发明设计一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域无人自主飞行器,其具有可跨海空两域、垂直起降、灵活度高、隐蔽性强,可在空中悬停、抗风浪能力强等特点,预计以后将会广泛应用于海洋科考、海底资源勘探与开发、军事等领域。
专利文献CN109562821A公开了一种飞行器(100),包括中心架(1)、天线(3),及与所述中心架连接的机臂组件(2),所述机臂组件包括机臂(21)。所述天线设置于所述机臂上且远离所述中心架的位置。该飞行器还包括设置在所述机臂上的连接件(4),所述连接件用于将所述天线固定在所述机臂上。所述飞行器将天线设置在机臂上,远离飞行器中心架设置避免了其他部件影响该天线性能,且可方便脚架的拆卸。该专利在跨海空两域使用、垂直起降、灵活度高、隐蔽性强等特性上仍有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置。
根据本发明提供的一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,包括:飞行器主体模块、飞行器尾座模块5、飞行器控制模块9、姿态调整模块以及推进器模块;飞行器主体模块包括:机身部件、机翼部件;所述机身部件与机翼部采用光滑过渡方式连接;从而可以达到减小飞行器阻力,提高其运动速度的作用。主体部分主要是为该飞行器在空中或水下运动时提供升力,并且可以增大其在水下航行时的载重量;飞行器尾座模块5能够支撑该飞行器垂直起降;所述机翼部件包括:机翼尾部;所述飞行器尾座模块5设置于机翼尾部;所述姿态调整模块通过移动重心位置的方法调整飞行器姿态;推进器模块包括:主空气对转桨部件、副空气对转桨部件;主空气对转桨部件、副空气对转桨部件能够提供飞行器在水中、空中航行时前进的动力;所述飞行器控制模块9与姿态调整模块、推进器模块相连。
优选地,还包括:飞行器转向模块;所述副空气对转桨部件的数量为2个;所述飞行器转向模块能够在飞行器转向时将2个副空气对转桨部件调整为不同转速。
优选地,还包括:飞行器动力模块4;所述飞行器动力模块4采用锂铅电池。
优选地,主空气对转桨部件包括:主螺旋桨部件1;所述主螺旋桨部件1的数量为2个;所述主螺旋桨部件1包括:左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件;所述机翼部件包括:水平左机翼部件、水平右机翼部件;所述水平左机翼部件、水平右机翼部件关于飞行器主体模块对称;所述左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上。
优选地,所述主空气对转桨部件还包括:主桨电机2、主桨电调3;所述主桨电机2与主螺旋桨部件1相连;所述主桨电调3与主桨电机2相连;所述主桨电调3包括:左主桨电调、右主桨电调;所述左主桨电调、右主桨电调对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上。
优选地,所述副空气对转桨部件包括:副螺旋桨部件6;所述副螺旋桨部件6的数量为2个;所述副螺旋桨部件6包括:上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件;所述机翼部件还包括:水平上机翼部件、水平下机翼部件;所述水平上机翼部件、水平下机翼部件关于飞行器主体模块对称;所述上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上。
优选地,所述副空气对转桨部件还包括:副桨电机7、副桨电调8;所述副桨电机7与副螺旋桨部件6相连;所述副桨电调8与副桨电机7相连;所述副桨电调8包括:上副桨电调、下副桨电调;所述上副桨电调、下副桨电调对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上。
优选地,所述飞行器控制模块9设置于机身部件内部。
优选地,飞行器动力模块4设置于机身部件内部;所述机身部件包括:飞行器头部;所述飞行器动力模块4设置于飞行器头部。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明所述的飞行器将四旋翼与固定翼的形式结合起来,并且采用翼身融合方式,在机翼和机身连接处采用圆弧光滑过渡,从而可以达到减小飞行器阻力,提高其运动速度的作用;
2、本发明通过两对空气螺旋桨,像四旋翼一样垂直出入水,从而可以实现海空跨域飞行;
3、本发明在出水时通过螺旋桨差分提供平衡的力矩,可以增加飞行器出水稳定性。此外,还可实现在空中定点悬停等功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明所述飞行器的整体结构示意图。
图2为本发明的侧视示意图。
图3为本发明的俯视示意图。
图4为本发明的前视示意图。
图5为本发明的外形结构示意图。
图6为本发明的工作原理示意图。
图中:
主螺旋桨部件1 副螺旋桨部件6
主桨电机2 副桨电机7
主桨电调3 副桨电调8
飞行器动力模块4 飞行器控制模块9
飞行器尾座模块5
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图6所示,根据本发明提供的一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,使其具有可跨海空两域、垂直起降、灵活度高、隐蔽性强,可在空中悬停、抗风浪能力强等特点,这样该飞行器既具有快速机动的能力,又能隐蔽地潜伏在水中完成各项指定任务。包括:飞行器主体模块、飞行器尾座模块5、飞行器控制模块9、姿态调整模块以及推进器模块;飞行器主体模块包括:机身部件、机翼部件;所述机身部件与机翼部采用光滑过渡方式连接;从而可以达到减小飞行器阻力,提高其运动速度的作用。主体部分主要是为该飞行器在空中或水下运动时提供升力,并且可以增大其在水下航行时的载重量;飞行器尾座模块5能够支撑该飞行器垂直起降;所述机翼部件包括:机翼尾部;所述飞行器尾座模块5设置于机翼尾部;所述姿态调整模块通过移动重心位置的方法调整飞行器姿态;推进器模块包括:主空气对转桨部件、副空气对转桨部件;主空气对转桨部件、副空气对转桨部件能够提供飞行器在水中、空中航行时前进的动力;所述飞行器控制模块9与姿态调整模块、推进器模块相连。
优选地,还包括:飞行器转向模块;所述副空气对转桨部件的数量为2个;所述飞行器转向模块能够在飞行器转向时将2个副空气对转桨部件调整为不同转速。
优选地,还包括:飞行器动力模块4;所述飞行器动力模块4采用锂铅电池。
优选地,主空气对转桨部件包括:主螺旋桨部件1;所述主螺旋桨部件1的数量为2个;所述主螺旋桨部件1包括:左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件;所述机翼部件包括:水平左机翼部件、水平右机翼部件;所述水平左机翼部件、水平右机翼部件关于飞行器主体模块对称;所述左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上。
优选地,所述主空气对转桨部件还包括:主桨电机2、主桨电调3;所述主桨电机2与主螺旋桨部件1相连;所述主桨电调3与主桨电机2相连;所述主桨电调3包括:左主桨电调、右主桨电调;所述左主桨电调、右主桨电调对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上。
优选地,所述副空气对转桨部件包括:副螺旋桨部件6;所述副螺旋桨部件6的数量为2个;所述副螺旋桨部件6包括:上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件;所述机翼部件还包括:水平上机翼部件、水平下机翼部件;所述水平上机翼部件、水平下机翼部件关于飞行器主体模块对称;所述上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上。
优选地,所述副空气对转桨部件还包括:副桨电机7、副桨电调8;所述副桨电机7与副螺旋桨部件6相连;所述副桨电调8与副桨电机7相连;所述副桨电调8包括:上副桨电调、下副桨电调;所述上副桨电调、下副桨电调对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上。
优选地,所述飞行器控制模块9设置于机身部件内部。
优选地,飞行器动力模块4设置于机身部件内部;所述机身部件包括:飞行器头部;所述飞行器动力模块4设置于飞行器头部。
具体地,在一个实施例中,如图1-图5所示,一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域无人自主飞行器,将四旋翼和固定翼结合起来,并且主体部分采用翼身融合的方式,在机翼和机身连接处采用圆弧光滑过渡,从而可以达到减小飞行器阻力,提高其运动速度的作用。与现有的无人自主航行器相比,该飞行器主要通过两对空气螺旋桨,像四旋翼一样垂直出入水,从而可以实现海空跨域飞行。其最大优势在于:在出水时通过螺旋桨差分提供平衡的力矩,可以增加飞行器出水稳定性。此外,还可实现在空中定点悬停等功能。
如图6所示,当需要执行任务时,该飞行器可以在舰船上垂直起飞,起飞后经过调整姿态,可以以不同运动方式实现空中飞行。如需要执行水下侦察或出于隐蔽目的需要入水时,可以通过调整姿态使航行器垂直进入水中,入水后可以以不同运动方式实现水下运动。当需要再次出水时,通过调整姿态使航行器垂直出水。在完成空中任务准备回收时,可以通过调整姿态使其以垂直降落的方式回到陆地或者舰船上。当该飞行器垂直出入水之后,垂直运动时依靠四个螺旋桨保持平衡和稳定。当需要飞行器转向时,通过改变一对副空气螺旋桨的转速实现飞行器转向。当该飞行器要从垂直运动姿态转变为水平飞行姿态时,通过调整重心位置以及一对副空气螺旋桨的转速,使飞行器完成姿态调整。在水平飞行姿态时,该飞行器可以看成一架正常水平飞行的飞机,其重心和气动焦点的布置可参考飞机设置。此外,当该飞行器出于某种任务要求,需要在空中(或水下)定点悬停时,通过姿态调整将飞行器从水平飞行姿态(或其他姿态)调整到垂直状态,分别给定两对螺旋桨固定的转速,这样,该飞行器可以实现空中(或水下)定点悬停。
本发明所述的飞行器将四旋翼与固定翼的形式结合起来,并且采用翼身融合方式,在机翼和机身连接处采用圆弧光滑过渡,从而可以达到减小飞行器阻力,提高其运动速度的作用;本发明通过两对空气螺旋桨,像四旋翼一样垂直出入水,从而可以实现海空跨域飞行;本发明在出水时通过螺旋桨差分提供平衡的力矩,可以增加飞行器出水稳定性。此外,还可实现在空中定点悬停等功能。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述,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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,包括:飞行器主体模块、飞行器尾座模块(5)、飞行器控制模块(9)、姿态调整模块以及推进器模块;
飞行器主体模块包括:机身部件、机翼部件;
所述机身部件与机翼部采用光滑过渡方式连接;
所述飞行器尾座模块(5)能够支撑该飞行器垂直起降;
所述机翼部件包括:机翼尾部;
所述飞行器尾座模块(5)设置于机翼尾部;
所述姿态调整模块调整飞行器姿态;
所述推进器模块包括:主空气对转桨部件、副空气对转桨部件;
主空气对转桨部件、副空气对转桨部件能够提供飞行器在水中、空中航行时前进的动力;
所述飞行器控制模块(9)与姿态调整模块、推进器模块相连;
还包括:飞行器转向模块;
所述副空气对转桨部件的数量为2个;
所述飞行器转向模块能够在飞行器转向时将2个副空气对转桨部件调整为不同转速;
主空气对转桨部件包括:主螺旋桨部件(1);
所述主螺旋桨部件(1)的数量为2个;
所述主螺旋桨部件(1)包括:左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件;
所述机翼部件包括:水平左机翼部件、水平右机翼部件;
所述水平左机翼部件、水平右机翼部件关于飞行器主体模块对称;
所述左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上;
执行任务时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置能够垂直起飞,起飞后经过调整姿态,能够以不同运动方式实现空中飞行;
执行水下侦察或出于隐蔽目的需要入水时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置能够通过调整姿态垂直进入水中,入水后能够以不同运动方式实现水下运动;
需要再次出水时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置能够调整姿态垂直出水;
完成空中任务准备回收时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置能够通过调整姿态使其垂直降落;
垂直运动时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置通过副空气对转桨部件与主螺旋桨部件(1)保持平衡和稳定;
转向时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置通过改变一对副空气对转桨部件的转速实现转向;
从垂直运动姿态转变为水平飞行姿态时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置通过调整重心位置以及一对副空气对转桨部件的转速完成姿态调整;
定点悬停时,所述基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置通过分别给定副空气对转桨部件与主螺旋桨部件(1)预设转速,将水平飞行姿态或其他姿态调整到垂直状态实现定点悬停。
2.根据权利要求1所述的基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,还包括:飞行器动力模块(4);
所述飞行器动力模块(4)采用锂铅电池。
3.根据权利要求1所述的基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,所述主空气对转桨部件还包括:主桨电机(2)、主桨电调(3);
所述主桨电机(2)与主螺旋桨部件(1)相连;
所述主桨电调(3)与主桨电机(2)相连;
所述主桨电调(3)包括:左主桨电调、右主桨电调;
所述左主桨电调、右主桨电调对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上。
4.根据权利要求1所述的基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,
所述副空气对转桨部件包括:副螺旋桨部件(6);
所述副螺旋桨部件(6)的数量为2个;
所述副螺旋桨部件(6)包括:上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件;
所述机翼部件还包括:水平上机翼部件、水平下机翼部件;
所述水平上机翼部件、水平下机翼部件关于飞行器主体模块对称;
所述上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上。
5.根据权利要求4所述的基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,所述副空气对转桨部件还包括:副桨电机(7)、副桨电调(8);
所述副桨电机(7)与副螺旋桨部件(6)相连;
所述副桨电调(8)与副桨电机(7)相连;
所述副桨电调(8)包括:上副桨电调、下副桨电调;
所述上副桨电调、下副桨电调对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上。
6.根据权利要求1所述的基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,所述飞行器控制模块(9)设置于机身部件内部。
7.根据权利要求1所述的基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,飞行器动力模块(4)设置于机身部件内部;
所述机身部件包括:飞行器头部;
所述飞行器动力模块(4)设置于飞行器头部。
8.一种基于四旋翼驱动方式的尾座式海空跨域飞行器装置,其特征在于,包括:飞行器主体模块、飞行器尾座模块(5)、飞行器控制模块(9)、姿态调整模块以及推进器模块;
飞行器主体模块包括:机身部件、机翼部件;
所述机身部件与机翼部采用光滑过渡方式连接;
所述飞行器尾座模块(5)能够支撑该飞行器垂直起降;
所述机翼部件包括:机翼尾部;
所述飞行器尾座模块(5)设置于机翼尾部;
所述姿态调整模块调整飞行器姿态;
所述推进器模块包括:主空气对转桨部件、副空气对转桨部件;
主空气对转桨部件、副空气对转桨部件能够提供飞行器在水中、空中航行时前进的动力;
所述飞行器控制模块(9)与姿态调整模块、推进器模块相连;
还包括:飞行器转向模块;
所述副空气对转桨部件的数量为2个;
所述飞行器转向模块能够在飞行器转向时将2个副空气对转桨部件调整为不同转速;
还包括:飞行器动力模块(4);
所述飞行器动力模块(4)采用锂铅电池;
主空气对转桨部件包括:主螺旋桨部件(1);
所述主螺旋桨部件(1)的数量为2个;
所述主螺旋桨部件(1)包括:左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件;
所述机翼部件包括:水平左机翼部件、水平右机翼部件;
所述水平左机翼部件、水平右机翼部件关于飞行器主体模块对称;
所述左主螺旋桨部件、右主螺旋桨部件对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上;
所述主空气对转桨部件还包括:主桨电机(2)、主桨电调(3);
所述主桨电机(2)与主螺旋桨部件(1)相连;
所述主桨电调(3)与主桨电机(2)相连;
所述主桨电调(3)包括:左主桨电调、右主桨电调;
所述左主桨电调、右主桨电调对称设置于水平左机翼部件、水平右机翼部件上;
所述副空气对转桨部件包括:副螺旋桨部件(6);
所述副螺旋桨部件(6)的数量为2个;
所述副螺旋桨部件(6)包括:上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件;
所述机翼部件还包括:水平上机翼部件、水平下机翼部件;
所述水平上机翼部件、水平下机翼部件关于飞行器主体模块对称;
所述上副螺旋桨部件、下副螺旋桨部件对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上;
所述副空气对转桨部件还包括:副桨电机(7)、副桨电调(8);
所述副桨电机(7)与副螺旋桨部件(6)相连;
所述副桨电调(8)与副桨电机(7)相连;
所述副桨电调(8)包括:上副桨电调、下副桨电调;
所述上副桨电调、下副桨电调对称设置于水平上机翼部件、水平下机翼部件上;
所述飞行器控制模块(9)设置于机身部件内部;
飞行器动力模块(4)设置于机身部件内部;
所述机身部件包括:飞行器头部;
所述飞行器动力模块(4)设置于飞行器头部。
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