[發明專利]一種高穩定雙尾撐立式環形翼無人機

在審

• 申請號: 201910582227.4
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110217393A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 劉戰合;張蘆;田秋麗;田博韜;王菲;郝愛民;王菁;羅麗紅;張淦;秦國平;夏陸林;祝令杰
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: B64C39/06
• 分類號: B64C39/06;B64C25/04;B64C3/36
• 代理公司: 江蘇銀創律師事務所 32242
• 代理人: 何紅梅

本發明公開了一種高穩定雙尾撐立式環形翼無人機，所述的高穩定雙尾撐立式環形翼無人機包括融合式機身、立式環形機翼、雙尾撐、垂尾、平尾、螺旋槳推進系統和操縱系統；所述的立式環形機翼包括上部橢圓形機翼和下部橢圓形機翼；所述的螺旋槳推進系統包括推進系統支撐架、推進系統驅動裝置和螺旋槳；所述的操縱系統包括方向舵、升降舵和副翼。本發明具有優秀的抗風能力，飛行阻力較常規布局提高8%以上，適用于高精度航測航拍、山林重要物資投放等，飛行穩定性優秀。

技術領域

本發明涉及無人機設計和制造領域，特別是涉及高穩定雙尾撐立式環形翼無人機。

背景技術

工業級無人機已經廣泛應用于農林植保、地質勘測、航空測繪、航空拍攝、救援等，隨著航空測繪、航空拍攝的精度要求的提高，對無人機飛行穩定性、抗風性提出了較高要求，需要設計一種可用于高精度測繪、拍攝的高穩定性無人機提供平臺支撐。隨著航空物流、緊急救援、災害探測預警等需求發展，山區的山谷風、地質災害發生時的惡劣天氣等均對無人機提出了更高要求，無人機應具備較強的飛行穩定性，以適應一定程度的氣體亂流，提高無人機在極端環境下的生存能力，進一步提高執行任務成功率。

用于航空測繪、航空拍攝、航空物流及農林植保等任務的飛行器大多為低速飛行器，固定翼飛行器相對多旋翼、單旋翼飛行器具有較高的飛行器速度、較遠的航程和巡航時間，利于實現大面積作業。而常規的固定翼飛行器設計方法在穩定性和抗風性上表現較弱，不利于實現較高精度或較苛刻任務，同時，為提高航程和巡航時間，有必要提高飛行器氣動性能。

本發明的技術問題在于當前用于航測、物流、航拍的低速固定翼無人機存在以下幾個關鍵問題：（1）飛行穩定性較差，抗風性弱；（2）低速飛行阻力較大；（3）同等載荷下無人機起飛重量偏大；（4）多任務兼容性。從而限制了該類無人機的較大發展。

針對以上問題，本發明采用以下關鍵技術途徑：（1）設計性能優秀的立式環形機翼布局，代替常規的單層機翼，上部、下部機翼采用曲面設計并在翼梢處平滑過渡，形成橢圓類環形機翼；（2）將螺旋槳推進裝置置于環形機翼內部，以改善上下部機翼的表面流動，提高氣動性能，同時，提高飛行器縱向穩定性；（3）將雙尾撐連接于環形機翼的翼梢位置，向后眼神，減小無人機起飛重量，減小環形機翼后緣氣體流場影響；（4）采用環形機翼、推進裝置位置優化、雙尾撐等設計，可綜合減小無人機飛行阻力。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種提高飛行穩定性、改善無人機氣動性能的高穩定雙尾撐立式環形翼無人機。

為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：本發明的一種高穩定雙尾撐立式環形翼無人機，所述的高穩定雙尾撐立式環形翼無人機包括融合式機身、立式環形機翼、雙尾撐、垂尾、平尾、螺旋槳推進系統和操縱系統；所述的垂尾由左右對稱分布兩部分組成，分別設置于雙尾撐的后端，所述的平尾用于連接左右兩垂尾，并對雙尾撐、垂尾有固定支撐作用。所述的融合式機身采用曲面融合方式置于下部橢圓形機翼中部，可用于紅外、光電、航測等設備載荷裝載，有效載荷重為0.5~20kg，所述立式環形翼機翼下部連接于融合式機身后端，兩側翼梢分別連接于雙尾撐，所述螺旋槳推進系統置于橢圓形機翼中部上側及融合式機身后段，所述操縱系統的方向舵、升降舵分別位于垂尾、平尾后側，副翼置于下部橢圓形機翼兩側后緣處。

進一步地，所述的立式環形機翼包括上部橢圓形機翼、下部橢圓形機翼，上部橢圓形機翼和下部橢圓形機翼在翼梢處相連，形成環形機翼；上部橢圓形機翼和下部橢圓形機翼采用NACA系列或其他類型低速翼型、層流翼型。

進一步地，所述的垂尾的表面形狀為兩端弧形。上部橢圓形機翼可采用前掠方式，下部橢圓形機翼可采用后掠方式，前掠角和后掠角為0~20度。

更進一步地，所述的雙尾撐分別設置于立式環形翼左右翼梢且向后延伸，所述的雙尾撐采用碳纖維桿或其他高強度材料組成。