[發明專利]一種傾轉旋翼無人機

在審

• 申請號: 201610029616.0
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105480416A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 張永宏;董天天;劉云平;王麗華
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: B64C27/52
• 分類號: B64C27/52;B64C27/08;B64C27/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 祁文彥

技術領域

本發明屬于航空飛行器設計技術領域，尤其是涉及一種傾轉旋翼無人機。

背景技術

長期以來，人們一直在尋求兼具直升機和固定翼飛機優點的飛行器。經過多年探索和實踐，出現了諸如美國第一代傾轉旋翼原型驗證機XV-15、已經服役的V-22“魚鷹”傾轉旋翼機、“鷹眼”傾轉旋翼無人機等，在軍用和民用領域發揮了重要作用，具有廣闊的發展前景。傾轉旋翼無人機具有直升機垂直起降、空中懸停性能優點的同時還具有與螺旋槳推進的固定翼飛機相當的飛行速度、航程及載荷能力，在飛行模式上有直升機飛行模式、過渡飛行模式和固定翼飛機飛行模式。直升機飛行模式下，傾轉旋翼機可以垂直起降，繼承了直升機對于起降場地要求低的優點；固定翼飛機飛行模式下，傾轉旋翼機利用機翼產生升力，旋翼類似螺旋槳提供拉力，從而提高了傾轉旋翼機的飛行速度，并且提高了有效載荷；過渡飛行模式是直升機模式和固定翼飛機模式間的過渡轉換模式，傾轉旋翼機經過多年的持續研究已經相對成熟。

此外，在中國專利文獻CN103935510A中，公開了一種傾轉四旋翼飛行器所采用的技術方案缺點是：采用兩組機翼，為串列翼布局，由于旋翼系統位于機翼的翼尖上方，螺旋槳產生的下沖氣流，有相當一部分會打在機翼的上表面，阻擋了滑流向下運動的氣流。在需要旋翼系統產生較大動力升力的時候，這種設計布局要付出一定的負升力的代價，減小有效升力，且旋翼系統布置在機翼翼尖，機翼的翼展不能設計得太大，影響了巡航狀態飛行器的升阻特性，特別是巡航升阻比，進而限制了飛行器航程和巡航經濟性的提高。與之相同，中國直升機所的“藍鯨”無人機，采用四軸螺旋槳結構，可以實現雙模式飛行的目標。但由于平飛所需的拉力遠小于垂直起降是所需的拉力。因此，基本無需后排螺旋槳的動力且平飛時后排螺旋槳受到前排旋翼的氣流干擾，效率大大降低,甚至成為負擔。

對于現階段技術比較成熟的又可實現垂直起降的飛行器主要是四軸、六軸、八軸飛行器等。這些飛行器可以在操控和穩定性上都比較好。但大多都有航程短,不能像固定翼方式那樣以較高的速度平飛、效率低等缺點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種傾轉旋翼無人機，通過對傾轉旋翼飛行器的改進布局，以便消除前后翼在飛行過程中存在的氣動干擾，既可實現直升機的垂直起降和定點懸停功能，又可達到固定翼飛行器的巡航速度并且提高了有效載荷。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術手段來實現的：

一種傾轉旋翼無人機，包括機身，機身上設置有機翼和機尾，所述機翼為平直上單翼，有利于飛機飛行的穩定性和飛機重心的把握，機翼中部位置設置有與機翼長度方向垂直的連桿，連桿與機翼連接處設置有舵機，連桿兩端向外延伸出機翼，連桿兩端均設置有一組傾斜裝置，傾斜裝置上安裝有可傾轉90度的旋翼系統；通過舵機對傾斜裝置的拉動，實現旋翼系統的90度傾轉。

作為本發明一個優選的方案，所述動力系統分為兩組，以上所述旋翼系統共有四個，分別設置于機翼的連桿上，單個旋翼系統包括無刷電機和螺旋槳，每個無刷電機上連接一個螺旋槳，螺旋槳采用兩葉漿；設置于同一個連桿上的兩個螺旋槳的轉動方向是相反的，呈對角線設置的螺旋槳的轉動方向是相同的。直升機飛行模式下由四個旋翼系統提供升力，固定翼飛行模式下由機翼前的兩個旋翼系統提供拉力，使得動力利用率高、耗油率低、航程遠。

作為本發明的進一步改進，所述機身設有一對機翼，分別位于機身兩側，由于每個機翼上都安裝有旋翼系統，這樣在無人機處于巡航模式下時，如果有一個旋翼系統不能正常工作，關閉與其呈對角線設置的另一個旋翼系統，無人機依然能夠繼續飛行，提高了無人機的安全性。

一種傾轉旋翼無人機，位于機身右側且機翼前方的螺旋槳為螺旋槳一，位于機身右側且機翼后方的螺旋槳為螺旋槳二，螺旋槳一的轉動方向為逆時針，螺旋槳二的轉動方向為順時針。

本發明所述機翼后緣安裝有副翼，所述機尾包括垂尾和平尾，垂尾上安裝有方向舵，平尾上安裝升降舵，來保持飛機在飛行中的穩定性和控制飛機的飛行姿態。

本發明所述機翼后緣安裝副翼，完成滾轉飛行，所述機翼與連桿連接處位于機翼中心位置，有利于飛行過程旋翼提供一個相對平衡的力，舵機安裝在機翼與連桿連接處，用于旋翼系統的角度傾轉，實現直升機和固定翼兩種工作模式的過渡切換。

采用本發明技術方案的可傾轉旋翼無人機，既可實現直升機的垂直起降和定點懸停功能，又可達到固定翼飛行器的巡航速度并且提高了有效載荷。

本發明的工作原理是：