[發明專利]一種垂直起降固定翼無人飛行器

在審

• 申請號: 201611180779.5
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106741820A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 高九州;李艷輝;董文輝;張恩陽;王元超
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: B64C1/00
• 分類號: B64C1/00;B64C3/14;B64C3/20;B64C27/26;B64C29/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 尹慶娟

技術領域

本發明屬于飛行器技術領域，具體涉及一種垂直起降固定翼無人飛行器。

背景技術

傳統的無人飛行器可分為固定翼飛行器和旋翼飛行器兩種。固定翼飛行器飛行速度快，航程和航時長，根據機型的大小，可采用手拋、彈射或滑跑的方式進行起飛，開傘、撞網或滑跑的方式進行降落，但通常起降條件要求嚴苛。旋翼飛行器飛行速度慢，但因其機身結構規整和飛行原理簡單的特點，可以利用旋翼進行垂直起飛和降落，并在空中懸停且姿態穩定。不論是固定翼飛行器還是旋翼飛行器都有其各自的缺點，無法充分滿足需求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種垂直起降固定翼無人飛行器，解決現有技術中固定翼飛行器起降條件要求嚴苛以及旋翼飛行器飛行速度慢、飛行航程和航時短的問題。

為實現上述目的，本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器包括：

固定翼結構系統，所述固定翼結構系統包括采用集中連接方式連接在一起的機身、機翼和尾翼，兩個對稱設置的機翼上分別設置有旋翼支撐結構，所述尾翼包括兩個垂尾及一個平尾，兩個垂尾分別和平尾的一端連接；

固定翼動力系統，所述固定翼動力系統包括固定在機身末端的單缸兩沖程發動機和螺旋槳A，所述螺旋槳A安裝在發動機的動力輸出端；

安裝在固定翼結構系統的機翼上端面的旋翼結構與動力系統，所述旋翼結構與動力系統包括電機、電調和螺旋槳B，所述螺旋槳B安裝在電機輸出端，四個電機分別安裝在兩個旋翼支撐結構的上端面，所述螺旋槳A和螺旋槳B垂直；

以及飛行控制系統和航電系統，控制飛行器的飛行航跡和姿態。

所述飛行控制系統包括飛控計算機，所述飛控計算機分別與固定翼發動機、舵機系統，旋翼電機系統連接。

所述航電系統包括地面航電系統和機載航電系統，所述地面航電系統包括地面站、地面數傳電臺和遙控器，所述地面站和數傳電臺通過串口形式連接；

所述機載航電系統包括遙控器接收器、機載數傳電臺、GPS接收機和飛行狀態傳感器；遙控器接收機接收遙控器指令，機載數傳電臺接收地面站指令，GPS接收機接收衛星信號，飛行狀態傳感器實時感知測量飛行狀態，遙控器接收器、機載數傳電臺、GPS接收機和飛行狀態傳感器通過標準IO接口與飛控計算機連接。

所述機翼包括標準機翼和為安裝旋翼支撐結構結構而設計的機翼加長段，所述機翼加長段一端和機身固定連接，另一端和標準機翼連接形成完整機翼。

所述機身橫截面為圓形。

所述尾翼翼型為NACA0012。

所述機身為復合材料蜂窩結構，機翼和尾翼為蜂窩蒙皮壁板單塊式結構，旋翼支撐結構為碳桿。

本發明的有益效果為：本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器由固定翼結構系統、固定翼動力系統、四旋翼結構與動力系統、航電系統和飛行控制系統組成。四旋翼控制采用旋翼快速旋轉產生的拉力進行姿態和航跡控制，固定翼升降舵完成巡航飛行高度控制，固定翼油門完成巡航飛行速度控制，固定翼副翼完成巡航飛行航跡側控制，固定翼方向舵完成航跡飛行協調控制。所設計的控制系統可以使該新型飛行器完成四旋翼垂直起降，四旋翼與固定翼之間的相互切換，四旋翼滯空懸停和固定翼快速長航時巡飛等任務。綜合了旋翼飛行器和固定翼飛行器各自的優勢，即利用旋翼進行垂直起飛、懸停和降落，利用固定翼進行巡航工作，具有起降空間小、巡航速度大、航程遠，航時長等特點。

大展弦比機翼保證大升阻比，小長細比機身減少氣動阻力；動力充足，保證起降飛行的需用動力，耗電量小，備用時間充足，能夠保證巡飛、爬升飛行的需用動力，油耗率小，航時大。由遙控器、地面站、地面數傳電臺、飛控計算機、飛行狀態傳感器、導航GPS等執行機構組成的航電系統與飛行控制系統可實現一鍵自主垂直起飛，空中定點懸停，航跡巡飛和自主垂直降落等功能，具有起降迅速、切換平穩、巡飛快速與航時長等特點。

附圖說明

圖1為本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器整體結構示意圖；

圖2為本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器中固定翼NACA4415翼型圖；

圖3為本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器中固定翼機翼外形圖；

圖4為本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器中固定翼機身外形圖；

圖5為本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器中旋翼支撐結構機構及與機翼連接示意圖；

圖6為本發明的一種垂直起降固定翼無人飛行器飛行控制示意圖；