[實用新型]一種復合翼無人機

有效

• 申請號: 201620090835.5
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN205311908U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 王利光;王陳;王進
• 申請（專利權）人: 成都縱橫自動化技術有限公司
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64C27/22
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

技術領域

本實用新型涉及一種垂直起降飛行器，特別是涉及一種復合翼無人機。

背景技術

固定翼垂直起降無人機兼顧固定翼無人機的高速飛行能力以及久航能力和多軸無人機的垂直起降能力，因此，其實用價值得到了工業無人機領域的廣泛推崇。

現有多軸飛行器通過各個螺旋槳轉動阻力矩的的偏差產生偏航方向的控制力矩，這導致偏航控制能力遠遠低于滾轉和俯仰控制能力，滾轉和俯仰控制能力是通過各個螺旋槳的拉力差與相應力臂產生的，控制能力可達偏航方向的5至10倍。

復合翼飛行器具有兩種飛行狀態，高速狀態和低速狀態。高速狀態下拉力向上的螺旋槳不工作，拉力向前的螺旋槳克服氣動阻力，機翼產生氣動升力克服重力。低速狀態下拉力向上的螺旋槳克服全機重力，同時，通過螺旋槳拉力差和轉動阻力矩差產生滾轉、俯仰和偏航控制力矩。由于復合翼飛行器的機翼等氣動升力面在低速狀態下具有一定的氣動阻力，增加了偏航方向阻尼，加劇了低速狀態下偏航控制能力欠缺的問題。

實用新型內容

針對上述現有復合翼垂直起降無人機低速狀態下的偏航控制能力問題，本實用新型提供了一種復合翼無人機。

為解決上述問題，本實用新型提供的一種復合翼無人機通過以下技術要點來解決問題：一種復合翼無人機，包括飛行器主體和固定于飛行器主體上的多個垂直動力單元；

所述垂直動力單元包括螺旋槳、驅動螺旋槳轉動的電機、控制電機轉速的電子調速器，所述垂直動力單元環繞飛行器的重心布置；

所述垂直動力單元的螺旋槳轉軸均傾斜安裝，以使螺旋槳所產生的拉力具有垂直分力和水平分力，各個螺旋槳軸線與飛行器重心的連線，均與該螺旋槳所產生的水平分力方向具有夾角，該夾角度數大于零或小于零。

具體的，以上方案中，所述垂直分力即為對應螺旋槳產生的拉力分解出的平行于螺旋槳軸線的分力，該分力用于克服飛行時無人機的重力，所述水平分力即為對應螺旋槳產生的拉力分解出的垂直于螺旋槳軸線的分力，用于實現飛機的偏航。由于在各個螺旋槳軸線與飛行器重心的連線與該螺旋槳所產生的水平分力方向一致時，無人機僅能平飛，故該技術方案中，通過限定螺旋槳軸線的傾斜方向，使得以上水平分力必然產生用于控制無人機飛行狀態的偏航力矩，可有效的解決復合翼飛行器低速狀態下偏航控制不足的問題。

更進一步的技術方案為：

為便于實現無人機在飛行時，可通過飛行器主體獲得升力，以便于使得本無人機在消耗同樣功率的情況下，獲得更快的平飛速度，所述飛行器主體的外形使得飛行器具有向前速度時，飛行器主體能夠產生部分或全部抵消無人機重力的升力。作為優選的技術方案，所述飛行器主體的外形呈翼板狀，且飛行器主體的外形左右面對稱。以上結構特征可使得本無人機具有更為輕便的結構，同時在螺旋槳產生拉力一定時，可通過設置較大額螺旋槳軸線傾角，獲得更大的平飛動力。

在飛行器主體尺寸一定的情況下，為使得通過垂直動力單元所產生水平分力，能得到更大的偏航力矩，所述飛行器主體呈面對稱形狀，還包括兩根分別固定于飛行器主體上的支撐桿，所述支撐桿的長度方向均沿著無人機的弦長方向，兩根支撐桿相對于飛行器主體的中心面對稱，所述垂直動力單元為四個，每根支撐桿的端部均固定有一個垂直動力單元。

為便于本無人機的飛行姿態控制，處于無人機左前方和右前方的兩個垂直動力單元的螺旋槳軸線的傾角大小和傾斜方向相對于無人機的中心面對稱；處于無人機左后方和右后方的兩個垂直動力單元的螺旋槳軸線的傾角大小和傾斜方向相對于無人機的中心面對稱。以上方案中，在本飛行器垂直起降時，四個螺旋槳的轉速一致，便可實現豎直起降。

為便于改變垂直動力單元對無人機偏航控制力矩的大小，所述垂直動力單元的螺旋槳為變槳距螺旋槳。變槳距螺旋槳具有相對于無人機重心的偏航力臂，為變槳距螺旋槳提供的電機、電子調速器以及舵機中，通過協調改變電子調速器和舵機的指令可以調整變槳距螺旋槳的轉速和螺距，相應改變偏航控制力矩。

所述飛行器主體上還設置有尾翼，所述尾翼上設置有氣動舵面。所述氣動舵面為升降方向舵，以通過氣動舵面，對飛行器的飛行姿態進行調整：氣動舵面在無人機高速飛行的情況下，利于提升無人機的穩定性和操作性。

為使得本無人機具有低功耗高速平飛能力，還包括固定于無人機上的平飛螺旋槳。所述平飛螺旋槳用于產生水平拉力。

為便于改變垂直動力單元所產生水平分力的大小和方向，每個垂直動力單元上均設置有一個傾角調節機構，各個傾角調節機構用于調整對應螺旋槳軸線的傾斜方向的傾角大小。