[發明專利]變姿態垂直起落無人機

有效

• 申請號: 201610358691.1
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN105966612B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 張雪明;朱挽強;李洪偉;董永軍
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/26;B64C29/00
• 代理公司: 長春市東師專利事務所22202
• 代理人: 劉延軍,李榮武

技術領域

本發明屬于航空飛行器設計技術領域，涉及一種變姿態垂直起落

無人機。

背景技術

無人機即無人駕駛飛機，采用遙控或自主程序駕駛的方式飛行。目前，由于無人飛機體積小、造價低且無人員損傷風險，因此采用無人飛機平臺來代替有人飛機執行一些偵查、測繪、通訊等軍事、民用任務的趨勢越來越明顯。美國、以色列在無人機領域處于領先地位。

現今無人機大多數采取常規布局固定翼水平起落方式，雖然載荷較大，但受到機場的限制，只能在有限地域起降。還有一部分飛機為避免機場的限制采用了彈射起飛、垂直傘降。

垂直起落由于無需專用機場，具有常規固定翼飛機不可替代的優點，但由于垂直起飛狀態功率載荷較固定翼飛機明顯偏低，故載荷小，油耗大，水平飛行速度低，特別是現今流行的多軸飛行器大多只能點服務，明顯制約其發展。

發明內容

本發明的目的是提供一種軍用或民用無需機翼及動力傾轉即可實現垂直起飛并轉為水平常態飛行，同時可實現垂直降落的新型無人機。

為了解決傳統垂直起落和固定翼水平起落飛機的缺點，本發明設計了一種可以垂直起落的固定翼水平飛行器。由于采用聯動——差動式四舵面，配合機內相應機構，即可實現飛行姿態轉變及其他所有飛行姿態控制，包括升降、轉向、橫滾，其最大特點是飛機主翼不設控制副翼，簡化了結構，減輕了重量。由于水平飛行的功率消耗遠低于垂直起落狀態，故此種新型飛行器有比傳統垂直起飛方式飛行器多出三倍以上的航程和飛行時間。

本發明提供一種通過智能傳感器控制機內載荷重心在縱向移動，即在垂直起降時重心置于機身最下部，在實現垂直起飛后使重心自動前移，同時利用尾舵轉換為水平狀態，在無需升力螺旋槳傾轉變化的情況下，調整重心與整機升力中心逐漸合一后可完全實現常規水平飛行狀態，此種飛行方式工作可靠，結構簡單。此時飛機所需拉力不到垂直起飛時的三分之一，不但使水平飛行速度成倍增加，而且減小了能量的消耗。

四個聯動——差動式尾舵配合可實現對飛機整個狀態改變的控制，其中包括懸停狀態的橫滾，水平飛行狀態的升降方向傾側控制，由于四個尾舵完全可以實現對整機的飛行姿態調整，故主翼不設副翼，有效簡化了機翼的結構，減輕了重量。

飛機在完成任務后可在降落前首先降低重心至最低，快速可控下降，當電池仍在工作狀態時，降至一定高度，增加轉速，利用氣墊效應垂直落地，若在完成任務降落期間電能耗光，則可彈出頭部回收傘，實現無動力傘降。這種方式的安全可靠性是其他任何一種方式都不可及的。

附圖說明

附圖1是本發明的結構示意俯視圖；

附圖2是本發明的結構示意正視圖；

附圖3是本發明的結構示意俯視圖；

附圖4是本發明的飛行姿態示意圖；

附圖5是本發明的機艙內結構示意圖。

其中：1. 傘倉、2. 機身、3. 水平無副翼主翼、4. 水平全動式尾舵、5. 主支撐桿、6. 固定起落架、7旋轉軸、8. 垂直尾舵、9. 電動機、10. 大拉力螺旋槳、11. 起落架、12. 調整電機、13. 調整絲杠、14. 智能中控系統、15.驅動動力配重電池。

具體實施方式

如圖所示：

內藏降落傘的傘倉1安裝在機身2的頭部，雙層帶上反角的水平無副翼主翼3安裝在機身2的中部，水平全動式尾舵4通過旋轉軸7安裝在機身2的尾部水平方向，帶偏轉舵的垂直尾舵8安裝在機身2尾部垂直方向。垂直尾舵8外緣安裝有起落架11。雙層帶上反角的水平固定主翼3之間安裝有電動機9，電動機9前部安裝有三葉大拉力螺旋槳10，后部連接主支撐桿5的上部。主支撐桿5的下部與水平全動式尾舵4的外側通過旋轉軸7連接。在垂直尾舵8的外側和加強桿5的底部安裝有固定起落架6。

在變姿態垂直起落無人機機身2內部安裝有姿態調整部分。機頭安裝有姿態調整電機12，姿態調整電機12下部驅動姿態調整絲杠13，姿態調整絲杠13驅動動力配重電池15在姿態調整絲杠13上移動，來改變機身重心位置，從而調整姿態。智能中控系統14（含控制電池）安裝在姿態調整電機12上部。飛機的水平飛行姿態和垂直起落姿態見圖4。