[發明專利]無尾槳傾轉翼高速無人直升機

在審

• 申請號: 202210420180.3
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114889819A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 梁嘉軒;王松;郭爾健;尹思源;李德浩;姜雨菲;趙一鳴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C27/28
• 分類號: B64C27/28;B64D27/24
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 易卜

本發明提出了無尾槳傾轉翼高速無人直升機，屬于無人機技術領域范疇。本發明的技術方案包括：提供一種傾轉機構設計方案，包括固定翼、固定翼動力組件、傾轉組件、連接與固定組件；提供兩種去尾槳方案，包括垂直起飛過程中通過機翼差動使主螺旋槳的下洗氣流對兩側機翼產生水平方向大小不同的力從而抵消反扭距，平飛過程中通過機翼上的電機差速運動，使得兩側螺旋槳轉速不同產生推理差從而抵消反扭距；提供一種高速飛行方案，在平飛過程中增大機翼螺旋槳轉速以增大前飛推力。本發明具有去尾槳、高速、高載重、高續航、低平飛阻力等優勢，有利于該種無人機在長航時、高航速、載有負重等任務場景中投入使用。

技術領域

本發明屬于無人機技術領域，尤其涉及一種無尾槳傾轉翼高速無人直升機。

背景技術

直升機是20世紀航空領域的一大創新性成果，因為其具有機動性較高、小面積場地垂直起降垂直起降的優勢，直升機的出現大大拓寬飛行器的應用場景，可以同時運用在軍事領域和民生領域。在中高空懸停、低空低速飛行和靈活轉彎等領域，直升機有其突出的優勢。但是為提供直升機的前飛推力，直升機螺旋槳在前飛過程中呈前傾狀，這一姿勢增大槳葉迎風面積，導致槳盤升力下降、阻力激增。同時，在前飛時由于螺旋槳高速旋轉導致左右兩側氣動環境不同，在槳葉前端產生較大激波阻力，槳葉后端產生氣流分離，兩種效果疊加使其升力和推力受到限制。常規構型直升機具有的飛行速度低、航程短的劣勢，這成為了進一步提升直升機前飛性能提升的阻礙。

針對直升機飛行速度提升，世界范圍內目前有以下幾種解決方案：

一、采用共軸剛性旋翼直升機，其主要優勢在于飛行速度較快、機動靈活，但有效載荷低，不利于直升機運輸等活動開展；

二、采用常規旋翼構型復合式直升機，其主要改進方式是保留了直升機原有的旋翼系統，并在直升機兩側機身安裝機翼，并在機翼上添加動力推進裝置。該種形式的直升機飛行速度較快、同時保留了常規構型直升機垂直起降的優點，但是其改動較小，在氣動性能上的突破具有局限性。

三、傾轉旋翼機，在平飛階段，傾轉旋翼機兩側機翼及其上發動機可向前傾轉90°角，呈水平狀態，旋翼朝向飛行方向，當作拉力螺旋槳使用，此時旋翼機的飛行方式類似于機翼飛機，可以以較高的速度作遠程飛行。

發明內容

本發明提供一種新構型的無尾槳傾轉翼高速無人直升機，通過在傳統構型無人機上安裝傾轉機構同時除去尾槳以組成該發明基本結構，并提供兩種去尾槳、抵消主旋翼反扭距的方案，最后提出一種實現本發明高速飛行的方案。為達到以上目的，本發明的技術方案為：

本發明在為了改進常規旋翼構型復合式機翼在懸停狀態下會產生較大的下洗載荷這個缺點。我們考慮采用傾旋翼與常規復合式結合，傾轉旋翼可以減少對于下洗流的影響，常規復合式又可以提供長時間的懸停和高機動性、高速度。發明中采用無尾槳設計，在研究國內外利用康達效應或副翼、尾翼差動的基礎上，同時創新性地提出了懸停時機翼差動的新思路。

根據本發明的第一個方面，提供一種傾轉機構，包括機翼、機翼動力組件、傾轉組件、連接與固定組件。該傾轉機構與無人直升機固連從而組成復合式無人直升機機體。

直升機主體上裝有連接與固定組件，包括舵機、軸承座、錐齒輪，用于將包含機翼在內的完整傾轉機構與無人直升機主體連接為一個整體。

所述機翼及動力組件由機翼和旋翼組件構成。旋翼組件與機翼連接，由直流電機帶動，高速旋轉產生推力，沿機翼縱向固定碳管，通過碳管將機翼與固定組件相連。

所述傾轉組件由舵機上安裝的錐齒輪與機翼碳管上安裝的錐齒輪配合組成，同時將兩側機翼的碳管以套筒連接。

根據本發明的第一個實施方式，由連接與固定組件將無人機主體與傾轉機構主體連接，并分散受力保證結構的可靠性；由舵機提供扭力，錐齒輪傳力并改變運動方向，從而實現傾轉翼的可控轉動；兩側機翼之間通過套筒相連，可以實現兩側機翼的差速運動，保證發明下一步運動設計的可行性。