[發明專利]一種垂直起降變旋翼無人機

在審

• 申請號: 201710988512.7
• 申請日: 2017-10-21
• 公開（公告）號: CN107745811A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 雷安靜
• 申請（專利權）人: 雷安靜
• 主分類號: B64C29/00
• 分類號: B64C29/00;B64C27/22;B64C27/30;B64C1/30;B64D27/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于飛行器技術領域，具體涉及一種適用于可垂直起降變旋翼無人機。

背景技術

由于無人機具有體型小、成本低等優勢，而且隨著飛控技術、通信技術和電子技術的快速發展，無人機的性能不斷增強、類型不斷增多，使其在軍用領域和民用領域中的應用需求不斷增大。

無人機通常被分為固定翼無人機與旋轉翼無人機。

其中固定翼無人機依靠引擎推動，引擎驅動產生平行于機身軸線的水平推力，使無人機可以在空中高速飛行。但是由于引擎不能產生垂直于機身軸線的升力，所以固定翼無人機只能通過固定翼與空氣間的相對運動來獲得升力，以克服固定翼無人機的重力，升力的大小和固定翼與空氣間的相對運動速度存在正相關關系，相對運動速度越大，固定翼無人機所獲得的升力也越大。現有技術中，固定翼無人機存在著兩個缺點：第一，起飛時需要較長的跑道才能使固定翼無人機獲得足夠的水平速度，以使固定翼無人機獲得足夠的升力起飛；第二，固定翼無人機在起飛后需要保持足夠的飛行速度才能獲得足夠的升力以克服自身的重力。

旋轉翼無人機依靠引擎使旋轉翼繞自身軸線自轉，旋轉翼自轉時與空氣產生相對運動獲得升力。由于旋轉翼無人機產生的升力直接由引擎驅動旋轉翼自轉而產生，因此旋轉翼無人機起飛無需具有水平飛行速度，即不再依賴跑道，克服了固定翼無人機依賴較長跑道的缺點。同時，旋轉翼無人機也克服了固定翼無人機起飛后需要保持足夠的飛行速度的缺點，旋轉翼無人機可以垂直升降、空中懸停、向前后左右飛行，具有飛行姿態多樣化的優點。但是由于旋轉翼提供的主要是升力，旋轉翼無人機獲得的平行于機身軸線的水平推力較小，所以水平飛行速度較慢。

綜上所述，現有技術中，無人機要么需要依賴長跑道，且起飛后需要保持足夠的飛行速度；要么水平飛行速度較慢。

發明內容

本發明解決的問題是現有技術中無人機要么需要依賴長跑道，且起飛后需要保持足夠的飛行速度 ；要么水平飛行速度較慢。

為解決上述問題，本發明提供一種垂直起降無人機，包括 ：機身和機翼，還包括 ：

可變旋翼軸，可伸縮旋翼電機組件，旋翼軸鎖緊裝置，矢量尾噴管。

機翼前端可變旋翼軸與機翼通過旋翼軸鎖緊裝置連接；

進一步的，單個可變旋翼軸外側連接兩個可伸縮折疊設計的旋翼電機組件；起飛時旋翼軸鎖緊裝置將可變旋翼軸與機翼垂直固定，四旋翼位于以機體軸中心方向為圓心的同圓周上；

進一步的，可伸縮折疊設計的旋翼電機組件可以將旋翼葉片折疊，并將整個旋翼部件收回可變旋翼軸中；

進一步的，旋翼軸鎖緊裝置為單向旋轉，機身兩邊的鎖緊裝置互為反向旋轉，且旋轉周分為多個鎖緊點，確保可變旋翼軸旋轉時能夠平穩安全。

矢量尾噴管為三噴口設計，位于機身尾部內，并處于以機體軸中心點為圓心的同圓周上；

進一步的，每個噴管均可由控制器單獨控制；

無人機正常具備水平尾翼、方向舵、升降舵、副翼，高速巡航平飛狀態下由其主要控制保持飛行狀態；

進一步的，在無人機做出機動動作時，如俯仰、偏航，除了正常的多面控制，矢量噴管通過改變三噴口的噴氣量，實現提高無人機機動性、操作性；

進一步的，矢量噴管在可變旋翼軸垂直姿態變水平姿態時，起到輔助提供升力及瞬時增大無人機加速度，確保可變旋翼軸旋轉時無人機的升力足夠。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明的技術方案中，垂直起降無人機無需依賴長跑道，在矢量噴管和四旋翼的共同作用下，快速爬高；在垂直飛行轉水平飛行的過程中，矢量噴管提供升力補充，保證轉換過程時動態飛行安全；水平低速飛行時完成可變旋翼軸垂直狀態轉水平狀態，由旋翼軸鎖緊裝置確保轉換過程平穩；轉換成功后旋翼關閉運行，動力由矢量尾噴管提供，升力由機翼提供，可伸縮折疊設計旋翼電機將旋翼整體收回機翼內，使無人機保持一個良好的氣動外形，以實現飛行的經濟性；無人機平飛時，如需緊急做出機動動作，除了通過正常舵面控制外，矢量噴管介入控制，提高無人機的機動性和操作性。

附圖說明

圖1為無人機起飛狀態示意圖。

圖2為無人機垂直飛行轉水平飛行示意圖。

圖3為可變旋翼軸垂直轉水平后飛行示意圖。

圖4為旋翼電機和葉片縮回旋翼軸后水平飛行示意圖。

圖5位可變旋翼軸鎖緊機構局部圖。

圖6為可折疊可伸縮設計旋翼電機組件局部圖。

圖7位矢量尾噴管局部圖。

具體實施方式