CN208775017U - 一种分布式动力垂直起降无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式动力垂直起降无人机，包括机翼、垂尾动力***、垂尾起落架、垂尾、机翼起落架、机身、鸭翼、进气道和机翼分布式动力***，所述机翼对称固定连接在所述机身右端的前后两侧，所述机翼右端由外到内依次转动连接有副翼和襟翼，所述机翼右端设置有机翼起落架，所述机翼左端均匀设置有机翼分布式动力***，所述鸭翼对称固定连接在所述机身左端的侧壁上，所述垂尾上下对称固定连接在所述机身的右端，所述垂尾的梢部由左至右依次设置垂尾动力***及垂尾起落架，所述垂尾的右端转动连接有方向舵，本实用新型不仅拥有尾座式垂直起降无人机的优点，便于控制机动性能高，而且提高了升力特性和抗风能力，安全性高。

Description

一种分布式动力垂直起降无人机

技术领域

本实用新型涉及无人飞行器技术领域，特别涉及一种分布式动力垂直起降无人机。

背景技术

常见的无人机主要分为固定翼无人机和旋翼无人机。其中固定翼无人机具有飞行速度快、飞行高度高、巡航时间长等优点，但在起飞和降落时往往需要跑道，或通过辅助装置发射和降落，因而其应用范围有一定限制。旋翼无人机最大的优势在于可垂直起降和空中悬停，并且具有很好的低速机动性能，但其缺点也很明显，主要是效率低，飞行速度慢以及巡航时间短。由此可见，两种形式的无人机各有其优缺点。随着无人机的快速普及和广泛应用，人们对无人机的起降、速度以及航时等性能的要求不断提高，可垂直起降固定翼无人机应运而生。

可垂直起降固定翼无人机既具有固定翼无人机飞行速度快、飞行高度高、巡航时间长等优点，又具有垂直起降和空中悬停的能力，可垂直起降固定翼无人机正在被普遍关注和广泛研究。当前可垂直起降固定翼无人机主要有多旋翼结合固定翼式、倾转旋翼式和尾座式三种形式。多旋翼结合固定翼式最为简单，直接在固定翼无人机上加装旋翼***为无人机提供垂直动力，以此来实现固定翼无人机的垂直起降和悬停能力，其最大的缺陷是，一旦无人机转为平飞，旋翼***将停止工作，成为无人机额外背负的重量；倾转旋翼式是通过可倾转的旋翼在不同姿态下为无人机提供垂直动力或水平动力，其最大的问题在于，倾转过程控制难度大、可靠性低；尾座式无人机是一种机尾坐地机头朝上的无人机，起飞时，在动力***升力作用下垂直起飞，在到达一定高度和速度时通过不断拉低机头使无人机转为平飞，降落时，通过拉高机头爬升使机头朝上，然后控制动力***减小升力使无人机垂直降落。

综上所述，尾座式无人机结合了固定翼无人机和旋翼无人机的优点，同时又不存在背负额外重量的问题，也无需做复杂的倾转过程控制，但是当下尾座式垂直起降无人机也存在不小的问题，主要是在垂直飞行和过渡飞行模式下，飞行速度较慢，从而导致舵面操纵效率低，同时操纵性、抗风性及安全性较差的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种分布式动力垂直起降无人机，不仅拥有尾座式垂直起降无人机的优点，便于控制机动性能高，而且提高了升力特性和抗风能力，安全性高。

一种分布式动力垂直起降无人机，包括机翼、垂尾动力***、垂尾起落架、垂尾、机翼起落架、机身、鸭翼、和进气道机翼分布式动力***，所述机翼对称固定连接在所述机身右端的前后两侧，所述机翼的外侧后掠角为负，所述机翼右端由外到内依次转动连接有副翼和襟翼，所述机翼右端设置有机翼起落架，所述机翼起落架包括第一支撑杆和第一滑轮，所述第一支撑杆的左端固定连接在所述机翼右端的中部，所述第一滑轮转动连接在所述第一支撑杆的右端，所述机翼左端均匀设置有机翼分布式动力***，所述机翼分布式动力***包括第一支撑柱和第一螺旋桨，所述第一支撑柱右端的上侧与所述机翼下端面固定连接，所述第一支撑柱左端固定连接有第一电机，所述螺旋桨固定连接在所述第一电机的旋转轴，所述鸭翼对称固定连接在所述机身左端的侧壁上，所述鸭翼为全动鸭翼，且高度低于所述机翼的高度，所述垂尾上下对称固定连接在所述机身的右端，所述垂尾的梢部由左至右依次设置垂尾动力***及垂尾起落架，所述垂尾动力***包括第二支撑柱和第二螺旋桨，所述第二支撑柱的右端与所述垂尾固定连接，所述第二支撑柱的左端固定连接有第二电机，所述第二螺旋桨固定连接在所述第二电机的旋转轴上，所述垂尾起落架包括第二支撑杆和第二滑轮，所述第二支撑杆的左端固定连接在所述垂尾的右端面，所述第二滑轮转动连接在所述第二支撑杆的右端，所述第一滑轮和第二滑轮的右端平齐，所述垂尾的右端转动连接有方向舵，所述进气道设在所述机身左端的上侧，所述机身的尾部设有排气口。

优选的，所述机翼分布式动力***的数量为8组，分别设置在两个机翼上。

优选的，所述第一螺旋桨和第二螺旋桨均为4叶桨。

优选的，所述垂尾起落架和机翼起落架可替换为支撑杆。

优选的，所述鸭翼7的高度比所述机翼的高度低3～4cm。

优选的，所述机翼1的翼型为NACA248翼型。

优选的，所述垂尾4的翼型为NACA004对称翼型。

优选的，所述机身6选择流线型机身或翼身融合型机身。

本实用新型的有益效果：

本实用新型拥有尾座式垂直起降无人机的优点，同时将鸭翼设置为全动鸭翼，配合副翼、襟翼可实现无人机的爬升和下降，配合方向舵可实现无人机的转向，可有效提高无人机的机动性能，控制更加灵活；此外，在机翼上设置有机翼分布式动力***，在垂尾梢部设置有垂尾动力***，多个螺旋桨可以加速机翼的气流，使得整个机翼的升力特性大幅提高，有效地提高了升力特性，有效的增强无人机抗风性能，有较高的安全余度；本实用新型不仅拥有尾座式垂直起降无人机的优点，便于控制机动性能高，而且提高了升力特性和抗风能力，安全性高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中，1-机翼；1-1-副翼；1-2-襟翼；2-垂尾动力***；3-垂尾起落架；4-垂尾；4-1-方向舵；5-机翼起落架；6-机身；7-鸭翼；8-进气道；9-机翼分布式动力***。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种分布式动力垂直起降无人机，包括机翼1、垂尾动力***2、垂尾起落架3、垂尾4、机翼起落架5、机身6、鸭翼7、进气道8和机翼分布式动力***9，所述机翼1对称焊接在所述机身6右端的前后两侧，所述机翼1的外侧后掠角为负，所述机翼1右端由外到内依次转动连接有副翼1-1和襟翼1-2，所述副翼1-1和襟翼1-2的左侧分别焊接有第三转轴和第四转轴，所述第三转轴和第四转轴均与机翼1枢接，所述第三转轴和第四转轴的一端分别与通过固定在机翼1的第三电机和第四电机相连，所述机翼1右端设置有机翼起落架5，所述机翼起落架5包括第一支撑杆和第一滑轮，所述第一支撑杆的左端固定连接在所述机翼1右端的中部，所述第一滑轮转动连接在所述第一支撑杆的右端，所述机翼1的翼型选用较厚翼型NACA2418，可用作放置储油油箱，在每个机翼1上设置有4组机翼分布式动力***9，所述机翼1前缘后掠角0°，后缘在机翼起落架5位置处设定拐折，内段后缘后掠角0°，外段后缘后掠角-12°，所述机翼1左端均匀设置有机翼分布式动力***9，所述机翼分布式动力***9包括第一支撑柱和第一螺旋桨，所述第一支撑柱右端的上侧与所述机翼1下端面焊接，所述第一支撑柱左端通过螺栓固定有第一电机，所述螺旋桨焊接在所述第一电机的旋转轴，所述鸭翼7对称焊接在所述机身6左端的侧壁上，所述鸭翼7为全动鸭翼，且高度低于所述机翼1的高度，可灵活控制飞行姿态，安装位置与机翼有一定的高度差，避免尾流对机翼升力产生不好的影响，所述垂尾4上下对称焊接在所述机身6的右端，所述垂尾4位于全机的对称平面，选择NACA0014对称翼型，所述垂尾4的后缘与机翼1内段的后缘平齐，且后缘的后掠角0°，所述垂尾4的梢部由左至右依次设置垂尾动力***2及垂尾起落架3，所述垂尾动力***2包括第二支撑柱和第二螺旋桨，所述第二支撑柱的右端与所述垂尾4固定连接，所述第二支撑柱的左端通过螺栓固定有第二电机，所述第二螺旋桨焊接在所述第二电机的旋转轴上，所述垂尾起落架3包括第二支撑杆和第二滑轮，所述第二支撑杆的左端固定连接在所述垂尾4的右端面，所述第二滑轮转动连接在所述第二支撑杆的右端，所述第一滑轮和第二滑轮的右端平齐，所述垂尾起落架3配合机翼起落架5，形成四点式起落装置用于支撑机身6，同时保证起落装置的防侧翻角小于50°，所述垂尾4的右端转动连接有方向舵4-1，所述方向舵4-1的左侧焊接有第五转轴，所述第五转轴与垂尾4枢接，所述第五转轴的一端与固定在垂尾4的第五电机相连，所述进气道8设在所述机身6左端的上侧，所述机身6的尾部设有排气口，所述机身6采用流线型机身，油动发动机及其他设备安装在机身6内，所述油动发动机带动3台发电机发电，配合锂电池，实现混合动力推进飞行器起降的时候，混合动力提供电力满足螺旋桨的动力需求，即使在特殊情况下发动机突然停车，电池***有足够的能量储备继续供电运行，可以等待发动机重新启动，及时遇到燃油发动机严重故障不能启动的时候仍然可以继续运行一段时间。

本实用新型拥有尾座式垂直起降无人机的优点，同时将鸭翼7设置为全动鸭翼，配合副翼7、襟翼1-2可实现无人机的爬升和下降，配合方向舵4-1可实现无人机的转向，可有效提高无人机的机动性能，控制更加灵活；此外，在机翼1上设置有机翼分布式动力***9，在垂尾梢部设置有垂尾动力***2，多个螺旋桨可以加速机翼1的气流，使得整个机翼1的升力特性大幅提高，有效地提高了升力特性，有效的增强无人机抗风性能，有较高的安全余度；本实用新型不仅拥有尾座式垂直起降无人机的优点，便于控制机动性能高，而且提高了升力特性和抗风能力，安全性高。

进一步的，所述机翼分布式动力***9的数量为8组，分别设置在两个机翼1上，动力均匀，有效地提高升力特性。

进一步的，所述第一螺旋桨和第二螺旋桨均为4叶桨，提供的动力稳定，抗风性能强。

进一步的，所述垂尾起落架3和机翼起落架5可替换为支撑杆，降落时起到支撑机身6，减少冲击载荷的作用。

进一步的，所述鸭翼7的高度比所述机翼1的高度低3～4cm，是无人机飞行平稳。

进一步的，所述机翼1的翼型为NACA2418翼型，结构稳定，使用安全。

进一步的，所述垂尾4的翼型为NACA0014对称翼型，是无人机拥有较好的失速性能和增升效果。

进一步的，所述机身6选择流线型机身或翼身融合型机身，减少无人机飞行的空气阻力。

本实用新型的工作原理：

垂直转平飞过程，在无人机到达一定高度和速度时通过控制鸭翼7、副翼1-1不断拉低机头使无人机转为平飞；平飞转垂直过程通过通过控制鸭翼7、副翼1-1拉高机头爬升使机头朝上，然后使无人机转为垂直飞行，平飞航向通过控制方向舵4-1调整，襟翼1-2可以控制无人机的翻转；飞行期间的动力由垂尾动力***2和机翼分布式动力***9提供，通过调整垂尾动力***2和机翼分布式动力***9的动力分布可辅助无人机切换飞行模式。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种分布式动力垂直起降无人机，包括机翼(1)、垂尾动力***(2)、垂尾起落架(3)、垂尾(4)、机翼起落架(5)、机身(6)、鸭翼(7)、进气道(8)和机翼分布式动力***(9)，其特征在于：所述机翼(1)对称固定连接在所述机身(6)右端的前后两侧，所述机翼(1)的外侧后掠角为负，所述机翼(1)右端由外到内依次转动连接有副翼(1-1)和襟翼(1-2)，所述机翼(1)右端设置有机翼起落架(5)，所述机翼起落架(5)包括第一支撑杆和第一滑轮，所述第一支撑杆的左端固定连接在所述机翼(1)右端的中部，所述第一滑轮转动连接在所述第一支撑杆的右端，所述机翼(1)左端均匀设置有机翼分布式动力***(9)，所述机翼分布式动力***(9)包括第一支撑柱和第一螺旋桨，所述第一支撑柱右端的上侧与所述机翼(1)下端面固定连接，所述第一支撑柱左端固定连接有第一电机，所述螺旋桨固定连接在所述第一电机的旋转轴，所述鸭翼(7)对称固定连接在所述机身(6)左端的侧壁上，所述鸭翼(7)为全动鸭翼，且高度低于所述机翼(1)的高度，所述垂尾(4)上下对称固定连接在所述机身(6)的右端，所述垂尾(4)的梢部由左至右依次设置垂尾动力***(2)及垂尾起落架(3)，所述垂尾动力***(2)包括第二支撑柱和第二螺旋桨，所述第二支撑柱的右端与所述垂尾(4)固定连接，所述第二支撑柱的左端固定连接有第二电机，所述第二螺旋桨固定连接在所述第二电机的旋转轴上，所述垂尾起落架(3)包括第二支撑杆和第二滑轮，所述第二支撑杆的左端固定连接在所述垂尾(4)的右端面，所述第二滑轮转动连接在所述第二支撑杆的右端，所述第一滑轮和第二滑轮的右端平齐，所述垂尾(4)的右端转动连接有方向舵(4-1)，所述进气道(8)设在所述机身(6)左端的上侧，所述机身(6)的尾部设有排气口。

2.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述机翼分布式动力***(9)的数量为8组，分别设置在两个机翼(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述第一螺旋桨和第二螺旋桨均为4叶桨。

4.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述垂尾起落架(3)和机翼起落架(5)可替换为支撑杆。

5.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述鸭翼(7)的高度比所述机翼(1)的高度低3～4cm。

6.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述机翼(1)的翼型为NACA2418翼型。

7.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述垂尾(4)的翼型为NACA0014对称翼型。

8.根据权利要求1所述的一种分布式动力垂直起降无人机，其特征在于：所述机身(6)选择流线型机身或翼身融合型机身。