[發明專利]一種復合翼垂直起降太陽能無人機

在審

• 申請號: 202210772246.5
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115158653A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 張凱;佟陽;黃帥;胡茂楊;王曉東;趙順
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B64C27/26
• 分類號: B64C27/26;B64C29/00;B64D27/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于包括：機體結構、能源系統、動力系統和機載航電系統；

機體結構包括：機翼(1)、機身(2)、尾撐桿(3)、平尾(4)、垂尾(5)、起落架(6)、副翼(7)、升降舵(8)和方向舵(9)；機翼(1)為無人機的主升力面；機身(2)吊掛于機翼(1)下方；尾撐桿(3)為方形桁架，位于機翼(1)下方，左右各一個尾撐桿(3)；平尾(4)和垂尾(5)作為無人機的安定面，位于尾撐桿(3)的尾部，兩個垂尾(5)對稱分布，平尾(4)安裝于兩個垂尾(5)的頂端；起落架(6)作為無人機的支撐裝置，在起飛和著陸階段支撐無人機并減緩地面沖擊；兩個副翼(7)設置在機翼(1)后緣，升降舵(8)設置在平尾(4)后緣，方向舵(9)設置在垂尾(5)后緣，副翼(7)、升降舵(8)和方向舵(9)實現對無人機的飛行控制；

能源系統包括：太陽電池(10)、蓄電池(11)、電源控制器(12)和設備配電器(13)；太陽電池(10)為無人機提供能量來源；蓄電池(11)安裝于機身(2)內部，為無人機夜間飛行提供能量來源；電源控制器(12)對應于太陽電池(10)的布陣，分布式安裝于機翼(1)內部，實現太陽能的控制；設備配電器(13)安裝于機身(2)內部，實現機載用電設備的供配電；

動力系統包括：電動機(14)、螺旋槳(15)和旋翼(16)；電動機(14)將機上的電能轉換為動能，共五個，其中一個電動機驅動螺旋槳(15)旋轉，其余四個電動機驅動各自對應的旋翼(16)旋轉；螺旋槳(15)安裝于機身(2)最前端，為無人機平飛和爬升階段提供水平方向的拉力；四個旋翼(16)分別位于左右尾撐桿(3)上，為無人機起降階段提供垂直方向的拉力；

機載航電系統用于導航、飛行控制、測控和環境控制。

2.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：所述太陽電池(10)采用高光電轉換效率的柔性薄膜太陽電池，均勻鋪裝于機翼(1)和平尾(4)上表面，其光電轉換效率不低于20％；太陽電池的鋪片面積占機翼(1)和平尾(4)有效面積的90％以上。

3.根據權利要求2所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：太陽電池(10)將吸收的太陽輻射能量轉換為電能，一部分用來維持動力系統和機載航電系統的正常運轉，一部分對蓄電池進行充電作為夜間飛行的能量來源。

4.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：蓄電池(11)采用可循環充放電的鋰電池。

5.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：機翼(1)的中翼段平面形狀為矩形，外翼段平面形狀為梯形。

6.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：螺旋槳采用大槳徑定距槳，旋翼采用高轉速變距槳。

7.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：四套旋翼分別位于左右尾撐桿上，左右尾撐桿用于連接機翼和尾翼，同時也用于安裝旋翼，旋翼的弦向安裝位置根據全機的重心位置來匹配確定。

8.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：螺旋槳和旋翼均具備位置鎖定功能，以防止槳尖觸地或產生干擾；螺旋槳在起降階段槳葉鎖定到水平位置，旋翼在平飛和爬升階段槳葉鎖定到和尾撐桿平行位置。

9.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：機載航電系統包括：導航系統(17)、飛控系統(18)、測控系統(19)、環控系統(20)和機載線纜；導航系統(17)、飛控系統(18)、測控系統(19)以及環控系統(20)分布式安裝于機身(2)內部、機翼(1)內部或機翼(1)表面。

10.根據權利要求1所述的一種復合翼垂直起降太陽能無人機，其特征在于：起落架(6)為四點支撐，前起位于機翼(1)下方，后起位于垂尾(5)底端。