CN200939356Y - 小型遥感监测无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小型遥感监测无人机，包括机身、机翼、尾翼和动力装置，动力装置为两台螺旋桨发动机，分别固接在机身两侧机翼前缘上。机翼由中翼和外翼构成，中翼的后缘设置襟翼，外翼的后缘设置副翼。尾翼由固接在机身上的水平尾翼和固接在所述水平尾翼两端的垂直尾翼构成。机身上还分别设置有回收伞仓、三点式起落架和/或弹射挂钩、摄像仓、主任务设备仓和辅助任务设备仓。本实用新型双发配置提高了安全性，双垂尾布局保证了开伞通道通畅，增升装置大大提高起飞性能，多任务设备仓最大限度满足监测任务需求，为其他小型遥感传感器提供了良好的搭载平台，易于拓展监测功能，可以满足多种陆地及海上低空活动快速监测。

Description

小型遥感监测无人机

技术领域

本实用新型涉及一种无人驾驶飞行器，特别是一种满足多种陆地及海上低空快速监测要求的小型遥感监测无人机。

背景技术

随着国家经济建设的突飞猛进，资源调查和环境监测工作越来越重要，任务周期越来越短，常规卫星和航空遥感手段已难以满足应用所需，特别是许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测缺乏有效的手段。近年来，低空遥感动态监测及应急监测主要用于小范围多次反复动态监测及突发性事件的应急监测等，以及大比例尺制图的需求，这些监测要求遥感获取***具备：①大面积观测能力；②波段、分辨率和时相适宜的空间数据获取能力；③定量化数据的提供能力；④高精度定位能力。该目标的实现非单一平台或传感器所能胜任。由于受卫星回归周期、空域使用和气候等因素的影响，遥感数据源的保障已成为制约其应用的瓶颈问题。

小型无人机遥感***为空间信息监测提供了一种数据快速获取、处理、应用分析一体化的新型遥感技术手段，现已有一些微型或小型无人机***用于陆地小面积图像获取和简单科学数据参数的观测。但现有技术的这些微型或小型无人机尚不能完成动态应急监测和定期监测，主要原因为：

(1)由于动态监测的特殊性，飞行安全是最重要的因素，而现有技术的微型或小型无人机均为单发动机配置，安全性能不足；

(2)动态监测、应急监测和小范围大比例尺制图要求无人机在满载条件下具有良好的飞行品质、飞行效率、抗风能力和续航能力，现有技术的小型无人机一般是针对某一任务类型设计，综合性能差；

(3)动态应急监测周期短，无人机起降频繁，要求无人机具有良好的起飞、降落性能，应能保证在任何场地、在任何恶劣气候下起飞，现有技术的小型无人机一般均采用弹射起飞，且不带增升装置，起飞环境要求较高；

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小型遥感监测无人机，有效解决现有技术小型无人机飞行安全方面、飞行效率方面和起飞降落性能等方面的不足。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种小型遥感监测无人机，包括机身，所述机身两侧分别固接机翼和尾翼，所述机翼前缘上固接两台螺旋桨发动机。

所述两台螺旋桨发动机分别连接有发电机电源。所述尾翼由固接在所述机身上的水平尾翼和固接在所述水平尾翼两端的垂直尾翼构成。所述机身与尾翼通过四个受拉螺栓连接，所述水平尾翼与垂直尾翼通过插销连接。所述机翼由与所述机身固接的中翼和与所述中翼固接的外翼构成，所述中翼的后缘设置襟翼，所述外翼的后缘设置副翼。所述机身与中翼通过四个受拉螺栓连接，所述中翼与外翼通过二个受拉螺栓连接。

在上述技术方案中，在机翼和水平尾翼之间的机身中部设置有回收伞仓，机身下部设置有三点式起落架和/或弹射挂钩，机身头部设置有摄像仓，机身中部依次设置有主任务设备仓和辅助任务设备仓。

本实用新型提出了一种小型遥感监测无人机，针对遥感动态监测单发动机配置的飞行器在安全性方面的不足，采用双发动机动力、双发电机电源配置，大大提高了飞行***的可靠性；进一步地，本实用新型采用双垂尾H型布局，既保证了任务设备视界，又保证应急回收时开伞通道通畅，提高***安全性；具有增升装置，大大提高起飞性能，起降方式重点考虑滑跑起降，同时兼顾其他方式；采用较大展弦比直机翼，提高飞机最大升力系数，降低回收速度；增大升阻比，改善巡航性能；采用模块化设计，满足使用维护要求；多种任务设备仓设计，最大限度满足监测任务需求。此外，本实用新型还具有升空准备时间短、操作简单、运输便利等优点，为其他小型遥感传感器提供了良好的搭载平台，易于拓展监测功能，可以满足多种陆地及海上低空活动快速监测。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型俯视图；

图2为本实用新型前视图；

图3为本实用新型侧视图。

附图标记说明：

1-机身；            2-机翼；         3-动力装置；

4-尾翼；            5-起落架；       6-弹射挂钩；

11-回收伞仓；       12-摄像仓；      13-主任务设备仓；

14-辅助任务设备仓； 15-飞控设备仓；  21-中翼；

211-襟翼；          22-外翼；        221-副翼；

41-水平尾翼；       411-升降舵；     42-垂直尾翼；

421-方向舵。

具体实施方式

图1～图3为本实用新型结构示意图。本实用新型小型遥感监测无人机包括机身1、机翼2、动力装置3和尾翼4，其中动力装置3为两套螺旋桨发动机31和发电机电源32，分别固接在机身1两侧机翼2的前缘上。尾翼4由水平尾翼41和垂直尾翼42构成，水平尾翼41固接机身1的后部，两个垂直尾翼42固接在水平尾翼41的两端设置成H形垂直状，水平尾翼41后缘设置升降舵411，垂直尾翼42后缘设置方向舵421。机翼2由中翼21和外翼22构成，中翼21与机身1固接，外翼22与中翼21固接，中翼21后缘设置襟翼211，外翼22的后缘设置副翼221。机翼2为中等展弦比长直翼，翼型为低雷诺数双段翼型，相对厚度19％，尾翼采用NACA0012。机身1下部设置有三点式起落架5，也可以设置弹射挂钩6，或二者均有。机身1后部设置回收伞仓11，具体地，回收伞仓11设置在机翼2和水平尾翼41之间的中部位置。机身1头部设置摄像仓12，摄像仓12内安装转台和摄像头。机身1中部分别设置主任务设备仓13、辅助任务设备仓14和飞控设备仓15，主任务设备仓13安装高分辨率数字相机时，辅任务设备仓14空出，主任务设备仓13安装舵光谱成像仪时，辅任务设备仓14安装普通数码相机。

为满足多种飞行模式的导航控制和飞行状态实时监控，本实用新型飞控设备仓15内飞行控制***不仅加载完备的小型化遥测和控制手段，如保持定高飞行的自动驾驶仪、监控飞机安全的温度传感器、空速传感器、电量传感器等，还采用垂直陀螺仪测量飞机空中姿态角，对飞机进行姿态控制。飞控***电路采用一体化全数字总线控制技术，使飞控***可靠性高。

本实用新型根据无人机低空遥感监测***的功能和工作参数要求，按照气动、结构、任务载荷、控制一体化设计方法进行了详细设计和配置。机体采用低雷诺数、高升阻比先进气动布局设计，使机体在满足任务设备、控制设备装载条件下具有最高的飞行效率、抗风能力和续航能力。在飞机结构设计上采用快装快卸技术，便于使用运输。在动力装置配备上，采用双发动机与双发电机方案以提高飞行***的安全性和可靠性。在飞机起落方式上采用滑跑和/或弹射起飞、滑降回收方式，降低***对起飞场地的要求。

为保障无人机整体气动布局、结构、机体与载荷重量比例最优化，同时基于民用，在结构上注重简单实用以降低成本，在功能上注重可快速拆卸组装以适用各种需求，无人机主要结构形式为：机翼2、尾翼4为梁式结构，中翼21蒙皮为纸蜂窝玻璃钢夹层结构，梁为碳纤维，腹板和加强肋为LY12-CZ铝合金板；外翼22蒙皮为轻木玻璃钢夹层结构，梁和腹板为LY12-CZ铝合金板，肋为桐木。水平尾翼41和垂直尾翼42蒙皮为轻木玻璃钢夹层结构，梁为松木，腹板为航空层板，肋为桐木。同时采用模块化结构设计，机身1与中翼21通过四个受拉螺栓连接，中翼21与外翼22通过二个受拉螺栓连接，并设置有贯穿中翼和外翼的连接杆，机身1与水平尾翼41通过四个受拉螺栓连接，水平尾翼41与垂直尾翼42通过插销连接。

本实用新型采用玻璃钢、纸蜂窝、碳纤维、铝合金等材料，以热压、抽真空等成型工艺加工生产板件和结构件，以减轻重量，提高结构成型整体性能。在工装的设计与制造中采用先进的数字化设计与制造技术，对工装的结构和零件进行三维实体描述和虚拟装配，并对形成的数字样机进行加工，其信息传递采用数字化形式进行，将实现精确设计、精工装配，节省大量工装模具、人力和生产准备时间。

本实用新型总体设计充分考虑了各工作参数对飞行性能、工作性能的影响，通过合理取舍，最终获得了较好的综合性能。飞机自重越大，监测能力越强，可支持长航时、远程、大覆盖监测，但任务载荷越大，全套***成本越高，针对满足低空遥感监测一般要求和有效控制成本，确定自重45公斤，任务载荷6公斤。续航时间越长，监测范围越大，监测效率越高，但增加飞机自重，要求***可靠性强，增加了飞控和监控的技术要求，确定续航时间4小时。飞行速度越快，抗风能力越强，监测效率越高，但速度越快，成像仪曝光间隔越短，数据传输存贮率要求越高，本实用新型通过增大机翼面积和翼载提高飞行***的抗风能力，使飞行速度达到120公里/小时，保障成像仪的成像质量。飞行高度越高，监测范围越大，监测效率越高，但航高越高，增加了对天气的要求和空域申请的难度，降低成像空间分辨率，本实用新型通过增大成像仪视场角提高覆盖面积，工作高度定为100～2000米，升限3000米，云下低空飞行。飞行姿态控制精度越高，成像质量越高，但飞行姿态控制精度越高，对飞行器的性能指标和飞控技术要求越高，确定三轴控制精度小于3°。控制半径越大，测程越远，但对微波双向通讯数据链的要求提高，将增加***载荷，提高全套***的成本，本实用新型将控制半径定为100公里，满足低空遥感监测应用要求。程控/遥控数控方式代表了当前无人机***最先进、最灵活的技术水准，对飞行控制和数据通讯***技术要求很高，本实用新型设置遥控优先级高于程控，满足任务调整和安全监控所需。

通过上述总体设计，本实用新型小型遥感监测无人机技术参数为：

翼展：4.2m	机长：2.3m	机高：0.9m
			任务载荷：6kg	控制半径：100km	控制方式：程控/遥控
起飞重量：50kg	飞行升限：3000m	飞行速度：120km/h
			续航时间：4小时	起飞方式：滑跑/弹射	回收方式：滑跑/回收伞
姿态控制精度：＜3°	抗风能力：9m/s	GPS定位精度：15m

由此可以看出，本实用新型小型遥感监测无人机具有如下特点：

(1)为陆地及海上低空遥感监测有针对性地采用双发动机动力、双发电机电源配置，改变了以往单发动机配置的飞行器在安全性方面的不足，大大提高了飞行***的可靠性；

(2)采用双垂尾H型布局，既保证了任务设备视界，又保证应急回收时开伞通道通畅，提高***安全性；

(3)具有增升装置，大大提高起飞性能，起降方式重点考虑滑跑起降，同时兼顾其他方式；

(4)采用较大展弦比直机翼，提高飞机最大升力系数，降低回收速度；

(5)增大升阻比，改善巡航性能；

(6)采用模块化设计，满足使用维护要求；

(7)多种任务设备仓设计，最大限度满足监测任务需求。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种小型遥感监测无人机，包括机身，其特征在于，所述机身两侧分别固接机翼和尾翼，所述机翼前缘上固接两台螺旋桨发动机。

2.如权利要求1所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述两台螺旋桨发动机分别连接有发电机电源。

3.如权利要求1所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述尾翼由固接在所述机身上的水平尾翼和固接在所述水平尾翼两端的垂直尾翼构成。

4.如权利要求1所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述机翼由与所述机身固接的中翼和与所述中翼固接的外翼构成，所述中翼的后缘设置襟翼，所述外翼的后缘设置副翼。

5.如权利要求4所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述机身与中翼通过四个受拉螺栓连接，所述中翼与外翼通过二个受拉螺栓连接。

6.如权利要求3所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述机身与尾翼通过四个受拉螺栓连接，所述水平尾翼与垂直尾翼通过插销连接。

7.如权利要求1～6任一所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，在机翼和水平尾翼之间的机身中部设置有回收伞仓。

8.如权利要求1～6任一所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述机身下部设置有三点式起落架和/或弹射挂钩。

9.如权利要求1～6任一所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述机身头部设置有摄像仓。

10.如权利要求1～6任一所述的小型遥感监测无人机，其特征在于，所述机身中部依次设置有主任务设备仓和辅助任务设备仓。

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