[發明專利]一種無動力驅轉旋翼的短距起降無人機

有效

• 申請號: 201310287801.6
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103395492A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 魏凱;馬存旺;李志國
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B64C27/22
• 分類號: B64C27/22
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種無動力驅轉旋翼的無人機的設計，屬于航空飛行器設計領域，特別是有短距離起降要求的無人機設計領域。

背景技術

無人機是一種有動力驅動、機上無人駕駛、可重復或一次使用的航空器。現有無人機技術可分為固定翼無人機和旋翼類無人機。

固定翼無人機一般采用水平滑跑起飛、手擲起飛、彈射起飛等起飛形式，并且通常采用滑跑降落、傘降等降落形式。手擲和彈射起飛受限于人員臂力以及火藥、彈簧的推力，限制了其任務載荷的重量以及燃料的重量，航程較小，且不利于任務的充分實現。傘降則不易精確控制降落地點，受風的影響較大，容易造成無人機的損毀，而采用常規滑跑起降，對于跑道要求較高，從而限制了無人機的使用范圍。

旋翼類無人機沒有起飛場地及跑道要求，能夠垂直起降，特別是能自由懸停，機動靈活性好，利于完成各種任務，但是旋翼類無人機結構復雜，使用維護要求高，故障率高，且飛行速度低，航程較短。

因此，需要一種能短距起降、結構簡單、速度高、航程較遠同時飛行安全性較高的無人機在復雜環境地區執行非載人的飛行任務。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種無動力驅轉旋翼的短距起降無人機，實現了無人機無動力驅轉短距離起飛并能實現遠距離和高安全性航行。

本發明的技術解決方案是：

一種無動力驅轉旋翼的短距起降無人機包括垂尾、平尾、旋翼、中間垂尾、槳轂、旋翼支架、機身、機翼、發動機、旋翼預轉裝置、螺旋槳、前起落架、主起落架、尾撐管和方向舵。

兩個垂尾位于平尾兩側并安裝于尾撐管上；平尾安裝于機身尾部；兩個中間垂尾安裝于平尾中部；旋翼通過槳轂安裝于旋翼支架上，旋翼通過旋翼支架和旋翼預轉裝置與發動機連接實現旋翼與發動機之間的無傳動連接，旋翼預轉裝置在起飛前預轉旋翼；機翼翼尖與尾撐一端連接；旋翼支架安裝于機身上；前起落架安裝在機身前下部，主起落架安裝在機身中下部；發動機安裝在機身的中后部，用于提供推力的螺旋槳與發動機相連；方向舵位于垂尾的后緣。

所述垂尾、平尾和中間垂尾為四垂尾布局。

所述旋翼預轉裝置包括皮帶傳動輪、傳動皮帶、萬向節傳動軸、減速箱、邦迪克斯螺桿、齒盤、皮帶傳動軸和萬向節；傳動皮帶固定在發動機的皮帶傳動輪上，并與皮帶傳動軸的一端相連，皮帶傳動軸的另一端通過萬向節與萬向節傳動軸的一端相連，萬向節傳動軸的另一端通過萬向節與減速箱的輸入軸相連，減速箱的輸出軸與齒盤嚙合，齒盤安裝于旋翼支架上。

所述機身具有流線型的低阻力外形，機身前部有一個大容量的機艙和支撐板架結構；所述機翼平面形狀為梯形，其與機身采用融合設計為一體。

所述尾撐采用帶錐度的碳纖維復合材料圓管。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

（1）本發明設計的無人機通過旋翼預轉裝置在起飛前預轉旋翼，可以實現短距離起飛甚至定點跳躍起飛，同樣降落時依靠旋翼自轉可以實現短距甚至定點降落。

（2）本發明采用固定翼和旋翼相結合的布局和設計方式，不僅使無人機可以短距起降，還使得無人機飛行速度更快、航程更遠、飛行包線更大、飛行性能更加優良，尤其適合在復雜環境地區執行飛行任務。

（3）本發明采用四垂尾布局增加了橫航向穩定性，由于飛行過程中螺旋槳后面形成了加速氣流，垂尾處于螺旋槳的滑流里面，可提高垂尾和方向舵的工作效率，增強整機的橫航向穩定性；機翼與機身融合設計增加了全機升力，減小了翼身干擾阻力。

（4）本發明旋翼靠飛行時氣流從下向上吹動，自由旋轉產生升力，旋翼始終處于自轉狀態，一旦發動機空中停車，該無人機可以直接依靠旋翼自轉滑翔著陸，安全性高。

（5）本發明沒有自發動機至旋翼的傳動裝置，也不需要平衡旋翼反扭矩的尾槳，因而其結構大為簡化，制造、使用和維護成本更低。

附圖說明

圖1為本發明整體結構圖；

圖2為本發明旋翼預轉裝置示意圖；

圖3為本發明皮帶傳動輪示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行進一步的詳細描述。