[發明專利]一種加裝雙尾推的高速共軸無人直升機

在審

• 申請號: 202110896601.5
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113401341A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 陳銘;徐安安
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C27/10
• 分類號: B64C27/10;B64C27/82;B64C27/80
• 代理公司: 北京首捷專利代理有限公司 11873
• 代理人: 梁婧宇;張倩楠

本發明公開了一種加裝雙尾推的高速共軸無人直升機，包括主機身以及尾推，主機身上設有共軸雙旋翼，且采用半差動操縱方式的航向操縱系統；尾推安裝在主機身的尾部兩側，呈對稱式分布；尾推在無人直升機懸停狀態下不工作，當無人直升機從低速過渡到高速飛行狀態時，尾推逐漸參與工作，提供推力。本發明通過改善現有共軸雙旋翼直升機的結構，加裝雙尾推，降低了旋翼消耗功率，提高共軸雙旋翼無人直升機的飛行速度。

技術領域

本發明涉及電動無人直升機技術領域，更具體的說，涉及一種加裝雙尾推的高速共軸無人直升機。

背景技術

目前主流無人直升機主要包括常規布局單旋翼帶尾槳和共軸雙旋翼兩種形式。共軸式無人直升機具有優良的載重性能，較好的穩定性，因而受到廣泛的關注。共軸式無人直升機在航向操縱方式上可分為兩種：一種是半差動操縱形式，只通過控制一副旋翼的總距來實現直升機的偏航；另一種是全差動操縱形式，通過控制兩副旋翼的總距來實現直升機的偏航。

現有的電動共軸式直升機本身攜帶有蓄電池，蓄電池中的能源用于共軸式直升機的飛行。共軸式直升機在穩定前飛時，兩副反向旋轉的旋翼之間存在相互干擾會產生額外的誘導損失，該損失會導致旋翼消耗功率增加，旋翼需要在前飛時要承受更大的氣動載荷并且需要較大的俯仰角來維持其穩定前飛。另外，在高速飛行狀態下，共軸式無人直升機的主旋翼需要一個較大的俯仰角來維持穩定前飛且需要承受更大的氣動載荷，導致主旋翼消耗功率增加，影響飛行速度和品質。

對于共軸式直升機而言，隨著前飛速度的增大，前行側旋翼槳葉的相對氣流速度將會越來越大，而后行側槳葉的相對氣流速度將會越來越小。因而相對于槳葉來說，其總的氣流方向在前行側體現為前飛來流速度和槳尖速度之和，后行側則為前飛來流速度和槳尖速度之差。隨著前行側和后行側不對稱性的增大，氣動阻力和振動水平都會顯著提升，大大影響了無人直升機的速度。

因此，如何在電動共軸雙旋翼無人直升機的基礎上進行改進，使其能夠適應高速飛行，這是相關領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種加裝雙尾推的高速共軸無人直升機，使共軸式無人直升機的操縱系統得到簡化，減小了直升機廢阻，提高了共軸無人直升機的高速飛行能力，提高了直升機結構可靠性，其具體技術方案如下：

一種加裝雙尾推的高速共軸無人直升機，包括主機身以及尾推，所述主機身上設有共軸雙旋翼，且采用半差動操縱方式的航向操縱系統；所述尾推安裝在所述主機身的尾部兩側，呈對稱式分布；所述尾推在無人直升機懸停狀態下不工作，當無人直升機從低速過渡到高速飛行狀態時，所述尾推逐漸參與工作，提供推力。

本發明中的尾推在逐漸增加推力的過程中，無人機俯仰角逐漸變大，旋翼迎角也逐漸變大，旋翼產生的前飛拉力逐漸由水平推力裝置替代。當旋翼迎角變為正迎角后，旋翼的需用功率逐漸減小，旋翼逐漸進入自轉狀態，這種過渡過程相對平穩，沒有傾轉或停轉的復雜機械結構，大大降低控制難點，規避了過渡飛行風險。

同時，尾推提供推力時，會改變高速前飛時無人直升機的俯仰角，使無人機姿態從低頭向前變成小角度抬頭，降低主旋翼需用功率。

另外，在共軸式無人直升機高速飛行時，半差動操縱系統航向操縱效果會減弱，此時雙尾推可以通過調節不同推力，產生偏航扭矩，進而補償航向操縱。同時隨著速度增加，機身也提供部分升力，使共軸式無人直升機主旋翼的拉力得到卸載，進而主旋翼的消耗功率得以降低。也正是因為旋翼的拉力卸載使得旋翼的轉速得以降低，從而延緩了旋翼前行側的氣流壓縮性問題，直升機因而能夠飛得更快。

因此，本發明通過改善現有共軸雙旋翼直升機的結構，加裝雙尾推，降低了旋翼消耗功率，提高共軸雙旋翼無人直升機的飛行速度。

優選的，所述主機身呈流線型。

優選的，所述尾推為雙推力螺旋槳或雙涵道尾槳。