一种融合式旋翼/固定翼无人飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种融合式旋翼/固定翼无人飞行器。


背景技术：

2.近年来，无人飞行器的发展迅速，在军用及民用领域内的得到了越来越多的应用。特别是对于混合有旋翼飞行器和固定翼飞行器特性的无人飞行器(简称：混合式无人飞行器，下同)，在世界各国展开了广泛的研究和应用。这种无人飞行器所具有的旋翼飞行器特点，使得在起飞和降落时无需专门的机场跑道支持，因此可以在多种复杂的场合下进行使用；同时由于又具备了固定翼飞行器的特点，则能够提高飞行速度和能源经济性，使其运输效率优于旋翼飞行器的运输效率。
3.在当前的这种混合式的无人飞行器中，其结构特点是：多个旋翼与螺旋桨组合于机身，多个旋翼用于产生旋翼飞行时的升力，而螺旋桨则产生在固定翼飞行时的推力(或拉力)；在固定翼飞行时，升力旋翼将停止工作而静止，也就是说旋翼仅仅是在旋翼飞行时才使用，固定翼飞行时仍然保留固定翼飞行器的操纵或控制机构，而旋翼飞行时则采用旋翼操纵或控制机构。因此这种混合式无人飞行器仅仅是将多个旋翼简单地组合到固定翼飞行器上，并保留了两种飞行器各自的操纵或控制机构。
4.但由于混合式无人飞行器的气动外形复杂、特别是固定翼飞行时，静止的旋翼和安装旋翼的结构必然对机翼升力产生不利影响，同时也增加了阻力，使得飞行器气动效率不高；并且两套操纵或控制机构互不兼容性，也不利于降低飞行器的重量。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要提供一种融合式旋翼/固定翼无人飞行器。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种融合式旋翼/固定翼无人飞行器，包括机身；机翼，设于所述机身的端部上，且在所述机翼的翼尖处对称设有两个旋翼；尾翼，设于所述机身的尾部，且在所述尾翼的翼尖处对称设有两个旋翼；推进式螺旋桨，设于所述机身的尾部；所述机身和机翼、以及尾翼的重心与四个所述旋翼的几何中心重合，在固定翼飞行时，所述重心位于升力焦点的后方。
7.可选的，所述升力焦点位于距离所述机翼前缘的四分之一气动弦长处。
8.可选的，还包括涵道，所述涵道固定设于所述机翼和尾翼的翼尖处。
9.可选的，还包括设于所述机身内的动力机构，所述动力机构与四个所述旋翼和推进式螺旋桨连接。
10.可选的，所述动力机构为电动机。
11.可选的，还包括与所述动力机构连接的控制系统。
12.可选的，还包括设于所述机身底部的起落机构。
13.可选的，所述起落机构为三点式起落架或滑橇式起落架。
14.本实用新型技术方案，具有如下优点：
15.本实用新型提供的融合式旋翼/固定翼无人飞行器，包括机身；机翼，设于所述机身的端部上，且在所述机翼的翼尖处对称设有两个旋翼；尾翼，设于所述机身的尾部，且在所述尾翼的翼尖处对称设有两个旋翼；推进式螺旋桨，设于所述机身的尾部；所述机身和机翼、以及尾翼的重心与四个所述旋翼的几何中心重合，在固定翼飞行时，所述重心位于升力焦点的后方。
16.通过分别在机翼和尾翼的翼尖处分别设置两个旋翼，在本实施例中，机翼翼展的长度大于尾翼的长度。同时，由于推进式螺旋桨的设置，使得该无人飞行区具有两种飞行方式，即旋翼飞行方式和固定翼飞行方式；在固定翼飞行方式时，由于推进式螺旋桨的作用，从而带动该无人飞行器向前飞行，此时，通过四个旋翼来实施无人飞行器的姿态和轨迹的控制，全动平尾则用于保证其飞行时纵向运动的稳定性。在旋翼飞行方式时，通过控制系统控制四个旋翼，从而调节无人飞行器的姿态和轨迹，即实现了无人飞行器的垂直升降和前后左右的移动轨迹。在固定翼飞行时使用四个旋翼对飞行器进行控制(或操纵)的情况下，就可以取消传统固定翼飞行器的副翼和垂直尾翼(包括方向舵)部件，其中，垂直尾翼的取消有利于飞行器的隐身，副翼的取消则无需考虑副翼反效而引起的操纵效率降低问题；并且由于旋翼只能产生正升力，因此可以提高无人飞行器的整体气动效率，并能避免传统固定翼飞行器在舵面操纵时由于其偏转所产生的阻力；同时，在该无人飞行器在固定翼飞行的方式下的低速飞行时，四个旋翼所产生升力能够对机翼升力不足进行补偿，故而在机翼上可以取消襟翼系统，使得机翼结构更为简单，简化了机翼的制造，并降低成本；同时，通过一套控制系统分别控制四个旋翼和推进式螺旋桨，从而提高了该无人飞行器的控制效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型提供的融合式旋翼/固定翼无人飞行器的结构示意图；
19.图2为图1的俯视图；
20.图3为图1的侧试图。
[0021]1‑
机身；2
‑
机翼；3
‑
尾翼；4
‑
翼尖；5
‑
旋翼；6
‑
涵道；7
‑
推进式螺旋桨；8
‑
起落机构；9
‑
重心；10
‑
焦点。
具体实施方式
[0022]
下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。
[0024]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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实用新型中的具体含义。
[0025]
请参阅图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种融合式旋翼5/固定翼无人飞行器，包括机身1；机翼2，设于所述机身1的端部上，且在所述机翼2的翼尖4处对称设有两个旋翼5；尾翼3，设于所述机身1的尾部，且在所述尾翼3的翼尖4处对称设有两个旋翼5；推进式螺旋桨7，设于所述机身1的尾部；所述机身1和机翼2、以及尾翼3的重心9与四个所述旋翼5的几何中心重合，在固定翼飞行时，所述重心9位于升力焦点10的后方，此时，为从机尾朝向机头的方向观看。
[0026]
通过分别在机翼2和尾翼3的翼尖4处分别设置两个旋翼5，在本实施例中，机翼2翼展的长度大于尾翼3的长度。同时，由于推进式螺旋桨7的设置，使得该无人飞行区具有两种飞行方式，即旋翼飞行方式和固定翼飞行方式；同时，在本实施例中，尾翼采用全动平尾。旋翼5和推进式螺旋桨7都与动力机构连接，并且动力机构与控制系统电连接，从而通过控制系统控制旋翼5和推进式螺旋桨7动作。在固定翼飞行方式时，由于推进式螺旋桨的作用，从而带动该无人飞行器向前飞行，此时通过四个旋翼来实施对飞行器姿态和轨迹的控制，全动平尾则用于保证其飞行时纵向运动的稳定性。在旋翼飞行方式时，通过控制系统控制四个旋翼5，从而调节无人飞行器的姿态和轨迹，即实现了无人飞行器的垂直升降和前后左右的移动轨迹。在固定翼飞行时使用四个旋翼对飞行器进行控制(或操纵)的情况下，可以取消传统固定翼飞行器的副翼和垂直尾翼3(包括方向舵)部件，其中，垂直尾翼3的取消有利于飞行器的隐身，副翼的取消则无需考虑副翼反效而引起的操纵效率降低问题；并且由于四个旋翼5只能产生正升力，因此可以提高无人飞行器的整体气动效率，并能避免传统固定翼飞行器在舵面操纵时由于其偏转所产生的阻力；同时，在该无人飞行器在固定翼飞行的方式下的低速飞行时，四个旋翼5所产生升力能够对机翼2升力不足进行补偿，故而在机翼2上可以取消襟翼系统，使得机翼2结构更为简单，简化了机翼2的制造，并降低成本；同时，通过一套控制系统分别控制四个旋翼5和推进式螺旋桨7，从而提高了该无人飞行器的控制效率。
[0027]
其中，几何中心描述具有一定对称性的物体最中心的位置，在本实施例中，四个旋翼5的几何中心为四个旋翼5组成的等腰梯形的两对角线的交点，为机身1的重心9。
[0028]
在本实施例中，所述升力焦点10位于距离所述机翼2前缘的四分之一气动弦长处。其中的四分之一为一个近似数字。具体的可以根据实际情况自行设定。
[0029]
更进一步地，该无人飞行器还包括涵道6，所述涵道6固定设于所述机翼2和尾翼3的翼尖4处。通过采用具有空气动力外形的涵道6结构，可以实现较大的提升无人飞行器的飞行速度。
[0030]
在机身1的内部设有动力机构，所述动力机构与四个所述旋翼5和推进式螺旋桨7连接；在本实施例中，所述动力机构为电动机，电动机产生飞行时所必要的升力和推力。由
于该无人飞行器具有四个旋翼5和一个推进式螺旋桨7，因此，在机身1的内部设有五个电动机，五个电动机分别和四个旋翼5和一个推进式螺旋桨7进行连接，同时，在机身1内还设有控制机构，通过一个控制机构即可控制四个旋翼5和一个推进式螺旋桨7进行动作，可以有效的减轻该无人飞行器的重量，同时也降低了系统的复杂程度。
[0031]
在该机身1的底部设有起落机构8；在本实施例中，所述起落机构8为三点式起落架或滑橇式起落架，从而便于该无人飞行器的滑行起飞和降落。
[0032]
所述尾翼3为全动平尾。其中，全动平尾是将飞机的水平安定面和升降舵合而为一的部件，它通过转轴与机身1结合，飞行员可以控制整个平尾偏转，大大提高飞机的操纵性能。
[0033]
该无人飞行器具有旋翼5飞行器和固定翼飞行器的两种飞行方式即旋翼5飞行方式和固定翼飞行方式。
[0034]
在旋翼5飞行方式时，四个旋翼5在额定功率下运行，控制系统驱动旋翼5的电动机的转速来实施无人飞行器的悬停或垂直运动、小速度前飞、后飞、及左右侧飞运动，此时推进式螺旋桨7处于静止或不产生推力的低转速状态。
[0035]
在固定翼飞行方式下，四个旋翼5在小功率下运行，四个旋翼5产生的升力来实现对无人飞行器运动的稳定和控制，推进式螺旋桨7则在额定功率下运行，产生必要的推力，以实现大速度飞行；该无人飞行器的全机升力由机翼2产生，全动平尾则在控制系统作用下来保证前飞时纵向运动的稳定性。
[0036]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。