CN114771819A - 一种垂直起降的变形翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直起降的变形翼无人机，涉及到无人机技术领域，包括机身，还包括前螺旋桨、倾转机构、折叠机构、主翼、尾翼和后螺旋桨，两前螺旋桨对称地设于机身的头部，每一前螺旋桨分别通过一倾转机构与机身连接，机身上设有折叠机构，机身的两侧对称设有主翼，主翼与折叠机构连接，机身的尾部对称设有两尾翼，每一尾翼上分别设有一后螺旋桨。采用多旋翼飞行器与固定翼飞行器相结合，实现了垂直起降的功能，具备了固定翼高速与长航时的特点，鸭翼上配备了两个带倾转功能的螺旋桨，使得飞行器平飞时螺旋桨可以产生水平方向的推力，解决了传统复合翼飞行器螺旋桨在平飞时不工作而产生的废重现象。

Description

一种垂直起降的变形翼无人机

技术领域

本发明涉及到无人机技术领域，尤其涉及到一种垂直起降的变形翼无人机。

背景技术

无人机按飞行原理的不同可分为多旋翼与固定翼，多旋翼是依靠多个螺旋桨产生的升力来平衡飞行器的重力，通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的姿态，所以多旋翼飞行器可以在空中悬停。固定翼飞行器靠螺旋桨或者涡轮发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，主要的升力来自机翼与空气的相对运动，所以固定翼飞行器有较快的飞行速度与较大的航时，同时具备很强的经济性。

现有技术中，固定翼飞行器主要存在两种缺陷，第一，固定翼飞行器起飞需要较长的跑道从而获得足够的水平速度，才能使其得到足够的升力。第二，固定翼飞行器在飞行过程中需要保持足够的飞行速度才能获得克服重力的升力。而多旋翼无人机虽然不需要跑道并且能够在空中悬停，但其螺旋桨主要产生的是升力，水平移动的速度较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直起降的变形翼无人机，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种垂直起降的变形翼无人机，包括机身，还包括前螺旋桨、倾转机构、折叠机构、主翼、尾翼和后螺旋桨，所述两所述前螺旋桨对称地设于所述机身的头部，每一所述前螺旋桨分别通过一所述倾转机构与机身连接，所述机身上设有所述折叠机构，所述机身的两侧对称设有所述主翼，且所述主翼与所述折叠机构连接，所述机身的尾部对称设有两所述尾翼，两所述尾翼倾斜设置，且每一所述尾翼上分别设有一所述后螺旋桨。

作为优选，两所述尾翼之间呈倾斜的“V”字型设置。

作为优选，还包括鸭翼，两所述鸭翼对称设于所述机身的头部两侧，每一所述前螺旋桨分别通过一所述倾转机构与一所述鸭翼连接。

作为进一步的优选，每一所述倾转机构均包括连接座、驱动件和转动件，所述连接座的一端具有连接杆，且所述连接杆与所述鸭翼连接，所述连接座的另一端设于所述驱动件，所述转动件呈“П”型设置，且所述转动件的两个自由端与所述驱动件连接，所述前螺旋桨与所述转动件连接。

作为优选，所述折叠机构均包括驱动机构以及对称设于驱动机构两侧的连杆机构，且每一所述连杆机构分别与一所述主翼铰接。

作为进一步的优选，每一所述连杆机构均包括第一连杆和第二连杆，其中，所述第一连杆的一端与所述驱动机构连接，所述第二连杆的一端与所述第一连杆的另一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述主翼铰接。

作为进一步的优选，还包括第三连杆、第四连杆和第五连杆，所述第三连杆的一端与第一连杆的另一端铰接，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆的一端铰接，所述第四连杆的另一端与所述第五连杆的一端铰接，所述第五连杆的另一端与所述主翼铰接，且所述第五连杆的另一端与所述第二连杆的另一端之间具有预设距离。

作为进一步的优选，还包括第一拉杆，所述第一拉杆的一端与所述第五连杆的一端铰接，所述第一拉杆的另一端与所述第二连杆铰接。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明中，采用多旋翼飞行器与固定翼飞行器相结合，实现了垂直起降的功能，同时具备了固定翼高速与长航时的特点，鸭翼上配备了两个带倾转功能的螺旋桨，使得飞行器平飞时螺旋桨可以产生水平方向的推力，解决了传统复合翼飞行器螺旋桨在平飞时不工作而产生的废重现象，主翼带折叠功能，解决了未来机场的空间利用率问题，节省了大量的占地面积。

附图说明

图1是本发明中垂直起降的变形翼无人机的结构示意图；

图2是本发明中垂直起降的变形翼无人机的立体图；

图3是本发明中的倾转机构与前螺旋桨连接的结构示意图；

图4是本发明中的折叠机构的结构示意图。

图中：1、机身；2、前螺旋桨；3、倾转机构；31、连接座；32、驱动件；33、转动件；4、折叠机构；41、驱动机构；42、第一连杆；43、第二连杆；44、第三连杆；45、第四连杆；46、第五连杆；47、第一拉杆；48、第二拉杆；5、主翼；6、尾翼；7、后螺旋桨；8、鸭翼；9、遮挡板；10、槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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发明和简化描述，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发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明中垂直起降的变形翼无人机的结构示意图；图2是本发明中垂直起降的变形翼无人机的立体图；图3是本发明中的倾转机构与前螺旋桨连接的结构示意图；图4是本发明中的折叠机构的结构示意图，请参见图1至图4所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种垂直起降的变形翼无人机，包括机身1，还包括前螺旋桨2、倾转机构3、折叠机构4、主翼5、尾翼6和后螺旋桨7，两前螺旋桨2对称地设于机身1的头部，每一前螺旋桨2分别通过一倾转机构3与机身1连接，机身1上设有折叠机构4，机身1的两侧对称设有主翼5，且主翼5与折叠机构4连接，机身1的尾部对称设有两尾翼6，两尾翼6倾斜设置，且每一尾翼6上分别设有一后螺旋桨7。本实施例中，如图1个图2所示，两个前螺旋桨2对称设置，两个倾转机构3对称设置，两个主翼5、两个尾翼6以及两个后螺旋桨7均是对称设置。其中，倾转机构3用于驱动前螺旋桨2进行90°旋转，当无人机垂直升降的过程中，两个前螺旋桨2与地面平行，用于提供升力，与两个后螺旋桨7相配合实现无人机的垂直升降，能够保证无人机在空中悬浮，当无人机升空后，需要前行或后退时，此时倾转机构3控制前螺旋桨2旋转90°，使得前螺旋桨2与地面呈垂直状态，便于为无人机提供水平推力。如图2所示，主翼5、尾翼6均呈片状设置，且主翼5始终与地面平行，主翼5上并装有副翼，安装方便，提供较大的升力。主翼5在折叠机构4的作用下可以进行展开或折叠动作，在垂直升空后与垂直降落前进行主翼5的展开，有效解决了停机时的空间节省问题，主翼5展开的状态可参考图1所示。无人机在前进或后退时，折叠机构4可控制主翼5向后折叠，使得两主翼5呈向后倾斜的状态，减小气流阻力，便于机身1的前进。本实施例中的前螺旋桨2和后螺旋桨7可均有电机驱动，驱动方式为现有结构，此处便不再过多叙述。主翼5采用平直翼的布局，安装方便，同时提供更大的升力。如图1所示方向，机身1的头部为机身1的上侧，机身1的尾部为机身1的下侧。

进一步，作为一种较佳的实施方式，两尾翼6之间呈倾斜的“V”字型设置。本实施例中，如图2所示，尾翼6兼有垂尾和平尾的功能，两个尾翼6呈之间呈倾斜的V形设置，且由下至上向靠近机身1的尾部方向倾斜，两个尾翼6在俯视和侧视方向都有一定的投影面积，能同时起纵向(俯仰)和航向稳定作用，当两边舵面作相同方向偏转时，起升降舵作用；分别作不同方向偏转(差动)时，则起方向舵作用。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括鸭翼8，两鸭翼8对称设于机身1的头部两侧，每一前螺旋桨2分别通过一倾转机构3与一鸭翼8连接。本实施例中，如图2所示，整体的气动布局采用鸭式布局，即机身1座舱两侧有两个较小的三角(鸭翼8)翼，能够增加总体升力，解决重心后移的问题，提升大迎角升阻比，增强机动性。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一倾转机构3均包括连接座31、驱动件32和转动件33，连接座31的一端具有连接杆，且连接杆与鸭翼8连接，连接座31的另一端设于驱动件32，转动件33呈“П”型设置，且转动件33的两个自由端与驱动件32连接，前螺旋桨2与转动件33连接。本实施例中，如图3所示，连接杆与鸭翼8连接固定，倾转机构3位于鸭翼8的前端，鸭翼8的前端为靠近机身1头部的位置。其中，驱动件32可以为电机，用于驱动转动件33转动，驱动件32设置在转动件33的两个自由端之间，转动件33的一个自由端与驱动件32的驱动轴传动连接，转动件33的另一个自由端与驱动件32的侧壁可转动地连接，两倾转机构3同步工作，用于驱动两个前螺旋桨2同步旋转。

进一步，作为一种较佳的实施方式，折叠机构4均包括驱动机构41以及对称设于驱动机构41两侧的连杆机构，且每一连杆机构分别与一主翼5铰接。本实施例中，驱动机构41可以为气缸或直线电机等，驱动机构41可驱动两个连杆机构同步动作，带动两个主翼5同步折叠或展开。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一连杆机构均包括第一连杆42和第二连杆43，其中，第一连杆42的一端与驱动机构41连接，第二连杆43的一端与第一连杆42的另一端铰接，第二连杆43的另一端与主翼5铰接。本实施例中，如图4所示，还包括两个第二拉杆48，每一第二拉杆48分别用于连接驱动机构41和第一连杆42。如图4所示方向，当驱动机构41驱动第二拉杆48向上移动时第二拉杆48带动第一连杆42向上移动并逆时针转动，此时第一连杆42拉动第二连杆43，使得第二连杆43逆时针转动，其中，第二连杆43与主翼5的连接处与机身1铰接。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第三连杆44、第四连杆45和第五连杆46，第三连杆44的一端与第一连杆42的另一端铰接，第三连杆44的另一端与第四连杆45的一端铰接，第四连杆45的另一端与第五连杆46的一端铰接，第五连杆46的另一端与主翼5铰接，且第五连杆46的另一端与第二连杆43的另一端之间具有预设距离。本实施例中，如图4所示方向，当第一拉杆47向上移动时，会第一拉杆47与第二拉杆48共同作用下会带动第三连杆44向上移动并同时逆时针转动，第三拉杆会推动第四连杆45，第四连杆45推动第五连杆46，使得第五连杆46推动主翼5向机身1尾部方向折叠(旋转)，主翼5的旋转会带动第五连杆46旋转，使得第五连杆46与第四连杆45之间产生夹角。如图4所示，第五连杆46与第四连杆45共轴时，此时的主翼5为展开状态。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第一拉杆47，第一拉杆47的一端与第五连杆46的一端铰接，第一拉杆47的另一端与第二连杆43铰接。本实施例中，设置的第一拉杆47用于向第四拉杆与第五拉杆的连接处传输一个推力或拉力，便于控制第四连杆45与第五连杆46之间夹角，例如，当主翼5折叠时，第二连杆43逆时针转动会给第一拉杆47传递一个向上的作用力，使得第一拉杆47推动第四连杆45与第五连杆46之间的连接处，便于使得第四连杆45与第五连杆46之间呈夹角状态，便于主翼5的折叠。如图4所示方向，当展开主翼5时，驱动机构41驱动第二拉杆48向下移动，第二拉杆48带动第一连杆42向下移动并顺时针转动，第一连杆42带动第二连杆43顺时针转动，第二连杆43或第一连杆42会带动第三连杆44向下移动并顺时针转动，第三连杆44带动第四连杆45向下移动并顺时针转动，第四连杆45拉动第五连杆46，使得第五连杆46拉动主翼5展开，此过程中，第一拉杆47会向下拉动第四连杆45与第五连杆46的连接处，便于第四连杆45与第五连杆46共轴。

本实施例中，如图2所示，在折叠机构4的上侧设有遮挡板9，机身1的上侧中部设有用于安装折叠机构4的槽10，遮挡板9的两侧与槽10之间具有间隙，主翼5一端穿过间隙与折叠机构4连接，设置的间隙能够防止遮挡板9限制主翼5折叠或展开。

本发明中，整体气动布局大幅度的提升了升力，并且增加了稳定性，鸭翼8处螺旋桨带有倾转功能，在飞机平飞时可以提供推力，减少了废重问题，主翼5连接了机身1内部的折叠机构4，在落地前可以收起机翼，节省停放空间。

本发明中的无人机与固定翼无人机相比，垂直起降无人机能够原地起飞着陆，并能以固定翼飞行的方式水平飞行。垂直起降无人机对跑道无依赖，且具有可悬停的优势。与旋转翼无人机相比，垂直起降无人机具有更大的飞行速度与飞行航程。基于以上优点，垂直起降无人机具有特殊场景应用的优势。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种垂直起降的变形翼无人机，包括机身，其特征在于，还包括前螺旋桨、倾转机构、折叠机构、主翼、尾翼和后螺旋桨，所述两所述前螺旋桨对称地设于所述机身的头部，每一所述前螺旋桨分别通过一所述倾转机构与机身连接，所述机身上设有所述折叠机构，所述机身的两侧对称设有所述主翼，且所述主翼与所述折叠机构连接，所述机身的尾部对称设有两所述尾翼，两所述尾翼倾斜设置，且每一所述尾翼上分别设有一所述后螺旋桨。

2.如权利要求1所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，两所述尾翼之间呈倾斜的“V”字型设置。

3.如权利要求1所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，还包括鸭翼，两所述鸭翼对称设于所述机身的头部两侧，每一所述前螺旋桨分别通过一所述倾转机构与一所述鸭翼连接。

4.如权利要求3所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，每一所述倾转机构均包括连接座、驱动件和转动件，所述连接座的一端具有连接杆，且所述连接杆与所述鸭翼连接，所述连接座的另一端设于所述驱动件，所述转动件呈“П”型设置，且所述转动件的两个自由端与所述驱动件连接，所述前螺旋桨与所述转动件连接。

5.如权利要求1所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，所述折叠机构均包括驱动机构以及对称设于驱动机构两侧的连杆机构，且每一所述连杆机构分别与一所述主翼铰接。

6.如权利要求5所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，每一所述连杆机构均包括第一连杆和第二连杆，其中，所述第一连杆的一端与所述驱动机构连接，所述第二连杆的一端与所述第一连杆的另一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述主翼铰接。

7.如权利要求6所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，还包括第三连杆、第四连杆和第五连杆，所述第三连杆的一端与第一连杆的另一端铰接，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆的一端铰接，所述第四连杆的另一端与所述第五连杆的一端铰接，所述第五连杆的另一端与所述主翼铰接，且所述第五连杆的另一端与所述第二连杆的另一端之间具有预设距离。

8.如权利要求7所述的垂直起降的变形翼无人机，其特征在于，还包括第一拉杆，所述第一拉杆的一端与所述第五连杆的一端铰接，所述第一拉杆的另一端与所述第二连杆铰接。

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