[實用新型]具有翼膜的可傾轉旋翼的四旋翼飛行器

有效

• 申請號: 201420040960.6
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN203889066U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 劉曉琳;郭雙;韓婷
• 申請（專利權）人: 劉曉琳;郭雙;韓婷
• 主分類號: B64C27/28
• 分類號: B64C27/28;B64C27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及航天飛行動力機械領域，尤其涉及一種具有翼膜結構的可傾轉旋翼的四旋翼飛行器。

技術背景

目前的四旋翼飛行器研究方向主要是實現姿態穩定控制、多機組群控制等，但是這些控制都無法回避四旋翼飛行器的一些缺點，特別是飛行速度慢、儲能有限且不適合遠距離飛行。因為傳統四旋翼飛行器通過控制前后端旋翼轉速不同而產生升力差，這不可避免的導致機身產生俯仰運動，然后才實現水平前飛動作，這種前進方式會使傳統四旋翼飛行器水平前飛與豎直升降彼此影響。另一方面，傳統四旋翼飛行器由于其設計機理限制，難以達到像固定翼那樣較高的巡航速度，因此出現了可傾轉四旋翼飛行器。

可傾轉四旋翼飛行器，需要有動力裝置帶動旋翼等部件旋轉，這些動力裝置會一定程度地增加能耗，因此在儲能量相等情況下，可傾轉四旋翼飛行器比傳統四旋翼飛行器巡航時間更短。正因為以上缺點使得可傾四旋翼飛行器在遠距離航程上的應用受到極大限制，因此有人在可傾轉四旋翼飛行器結構上添加了固定翼結構。

添加了固定翼的可傾轉四旋翼飛行器，是靠控制四個動力組旋轉，并借助機架結構上的固定翼，實現四旋翼垂直起降并高速巡航。但這樣的固定翼結構在飛行器垂直起降時，固定翼寬大的表面更容易受到氣流的擾動，因此在風力等同的情況下，裝有固定翼的可傾斜四旋翼飛行器在垂直起降過程中穩定性較差。

發明內容

本實用新型為解決傳統四旋翼飛行器巡航速度慢、垂直起降穩定性差和不適合遠距離飛行的問題提供了一套可行的技術方案。

本實用新型解決問題所采用的技術方案是：

本實用新型是在傳統四旋翼飛行器結構基礎上進行的改進。

本實用新型主要包括“十”字鋼架、輔助動力組、首舵、尾舵、翼膜和飛行控制系統。

本實用新型的結構狀態可分為三種，即四旋翼飛行器狀態、結構轉換狀態和類螺旋槳飛機狀態。

本實用新型剛起飛時，通過四個旋翼的旋轉為本實用新型提供升力，主翼膜和兩片尾翼膜處于收縮狀態。在垂直起降過程中，本實用新型處于四旋翼飛行器狀態，避免了裝有固定翼的四旋翼飛行器，寬大的翼面受風力影響較大的缺點。

本實用新型前向飛行速度達到主翼膜能提供升力的最小值時，飛行控制系統控制主翼膜展開，主翼膜能為本實用新型提供部分升力，因此本實用新型不再只依靠電動機提供升力。最終，飛行控制系統控制各電動機軸轉至與主翼膜所在平面平行，使本實用新型處于類螺旋槳飛機狀態，調節電動機轉速可調節本實用新型巡航速度。在儲能相同情況下，本實用新型比傳統四旋翼飛行器具有更遠的航程。

本實用新型的主翼膜展開時，飛行控制系統控制尾舵旋轉，并最終旋轉到與“十”字鋼架處于同一平面，隨后，尾舵上的兩片尾翼膜展開。本實用新型尾舵上的兩片尾翼膜的主要作用是，通過調整兩片尾翼膜的角度獲得相應方向的作用力，從而改變本實用新型的航行方向，一定程度上降低了傳統四旋翼飛行器靠調節四個旋翼的速度差來改變飛行器航向方法的復雜性。在本實用新型減速時，飛行控制系統控制主翼膜和兩片尾翼膜收縮，繼續采用四旋翼飛行器方式使本實用新型降落，即本實用新型仍具有垂直降落能力。

因為本實用新型具有翼膜結構和根據傳統四旋翼改進的首舵、尾舵和輔助動力組結構，它不僅能短距離起飛，還能借助翼膜結構在空中高速巡航。特別地，當本實用新型出現某一個或多個電機(不包括尾舵電機)出現故障時，仍能靠翼膜結構保持飛行姿態穩定。

本實用新型的翼膜結構能借助空氣獲得升力，從而一定程度上節省電能，增加巡航距離。

附圖說明

圖1為本實用新型的四旋翼飛行器狀態時的示意圖。

圖2為本實用新型的首舵結構前傾45度角時的示意圖。

圖3為本實用新型的主翼膜完全展開時的示意圖。

圖4為本實用新型的輔助動力組前傾45角時的示意圖。

圖5為本實用新型的尾舵后傾90度角時的示意圖。

圖6為本實用新型的尾舵上兩片尾翼膜完全展開時的示意圖。

圖7為本實用新型的首舵和輔助動力組前斜90度時的示意圖。

圖8a為本實用新型做上升動作時尾舵的側視圖。

圖8b為本實用新型做右轉動作時尾舵的后視圖。

具體實施方式

本實用新型具體實施方式介紹中提到的方向和角度，當如此理解，所有方向和角度，均是指以兩個“一”字鋼架交點為參考點，觀察者位于參考點并面向首舵，所觀察到的方向和角度。