本實用新型涉及固定翼無人機領(lǐng)域，具體為一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機。

背景技術(shù)：

垂直起降飛行器(VTOL)的準確定義是：能夠以零速度起飛/著陸，具備懸停能力，并能以固定翼飛機的方式水平飛行。與傳統(tǒng)飛機相比，垂直起降飛行器對跑道無依賴，且具有可懸停的優(yōu)勢；與傳統(tǒng)直升機相比，垂直起降飛行器具有高得多的前飛速度，并具有更大的航程。正因為具備這些優(yōu)點，垂直起降飛行器尤其適用于需要懸?；?qū)ζ鸾祱龅赜刑厥庖蟮膱龊稀?/p>

無人機通常被分為固定翼無人機與旋轉(zhuǎn)翼無人機，其中固定翼無人機，通過固定翼與空氣之間的相對運動產(chǎn)生升力，具有長航時、速度快、飛行效率高的特點，可實現(xiàn)長航時大載荷飛行。但是同時，現(xiàn)有技術(shù)中，固定翼無人機存在的缺點是：需要專門開闊的場地用于起飛降落，而且無法實現(xiàn)懸停。旋轉(zhuǎn)翼無人機通過旋轉(zhuǎn)翼的旋轉(zhuǎn)，與空氣產(chǎn)生相對運動產(chǎn)生升力，具有控制精準、對起降場地要求小等特點，可實現(xiàn)垂直起降，但是飛行效率低續(xù)航時間短，無法實現(xiàn)大載荷長航時飛行。

現(xiàn)有的垂直起降飛行器大都采用單軸、雙軸或者三軸等控制難度很高的垂直起降結(jié)構(gòu)布局形式，不僅垂直起降模式時穩(wěn)定性和可靠性都難以保證，而且由于其采用的方式會導致飛機的結(jié)構(gòu)不同于一般常規(guī)固定翼飛機，過于復雜，嚴重影響到固定翼模式下的氣動布局，從而嚴重影響平飛時的飛行品質(zhì)。另外一個方面，現(xiàn)有的垂直起降飛機大部分由于其結(jié)構(gòu)設計所限，沒有辦法采用很大的翼展，從而無法增加有效的機翼面積，使得其飛行效率無法提高，航程和傳統(tǒng)固定翼飛機相比還是相差很大。所以，只有在盡量采用成熟旋翼機模型布局形式且不影響常規(guī)固定翼飛機布局結(jié)構(gòu)的情況下，做到垂直起降功能，才能最大程度上提高垂直起降飛行器的各個方面的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法同時滿足垂直起降和大載荷長航時要求之間的矛盾，本實用新型提供了一種具有傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)動力裝置的垂直起降無人機，具體包括：機身、機翼、支撐臂、旋翼動力裝置和尾翼。

所述的機身與機翼為固定翼飛機布局；

所述的機身為中空殼體結(jié)構(gòu)，機身內(nèi)部布置貨物艙、機載電子設備、電池以及梁和加強框；所述的機載電子設備包括飛行控制板、電子調(diào)速器和傳感器數(shù)據(jù)終端；機身側(cè)面為機翼的安裝接口；所述的電池為聚合物鋰離子電池；機身的前部安裝有空速管；機身尾部上安裝有一組旋翼動力裝置。

所述的機翼為固定翼翼型，機翼為中空式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部布置翼肋和梁結(jié)構(gòu)；在無人機兩側(cè)機翼下方各安裝一根支撐臂；兩根支撐臂的尾部固定連接尾翼。

所述的支撐臂上對稱安裝四組旋翼動力裝置，其中兩組旋翼動力裝置位于支撐臂的前緣，構(gòu)成本實用新型所述的傾轉(zhuǎn)動力裝置；另外兩組旋翼動力裝置位于機翼與尾翼之間的支撐臂上；該四組旋翼動力裝置的幾何中心與整個無人機的重心位置重合。

所述的尾翼為倒V型。

所述的五組旋翼動力裝置，為無人機提供垂直起降時的升力和巡航時的部分動力。每組旋翼動力裝置包括一部無刷電機和一只碳纖維螺旋槳；所述的無刷電機為外轉(zhuǎn)子無刷直流電機，使用螺釘固定于機翼下方的支撐臂或機身上，由機載電子設備進行控制，由電池提供能源；所述的碳纖維螺旋槳包括槳轂、槳葉和發(fā)動機。

本實用新型提供一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機，包括五組旋翼動力裝置，其中的兩組旋翼動力裝置通過傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設置在支撐臂前緣，可同軸傾轉(zhuǎn)；兩組旋翼動力裝置位于機翼與尾翼之間的支撐臂上，提供垂直升力；最后一組旋翼動力裝置位于機身尾部，提供向前推力。垂直起降模式下，支撐臂上的四組旋翼動力裝置提供垂直方向上的動力，到達一定高度后傾轉(zhuǎn)機身前端兩側(cè)的兩只螺旋槳，降低機翼后側(cè)的兩只螺旋槳的轉(zhuǎn)速保持其升力與前側(cè)兩只螺旋槳的垂直升力分量平衡，從而使無人機切換至固定翼飛行模式。

本實用新型的優(yōu)點在于：結(jié)合現(xiàn)有固定翼無人機和旋轉(zhuǎn)翼無人機的特點，實現(xiàn)本實用新型提出的一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機，同時滿足了無人機對垂直起降和大載荷長航時的要求，解決現(xiàn)有垂直起降飛行器在垂直起降結(jié)構(gòu)布局的局限，增加了有效的機翼面積，飛行效率大大提高，在垂直起降飛行器性能的各個方面都有很大改善。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型旋翼動力裝置的碳纖維螺旋槳結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-機身；2-機翼；3-支撐臂；4-旋翼動力裝置；5-尾翼；6-副翼；7-空速管；

401-槳轂；402-槳葉；403-發(fā)動機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型所述的一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機實現(xiàn)以零速度起飛/著陸，具備懸停能力，并以固定翼飛機的方式水平飛行進行進一步說明。

如圖1所示，本實用新型提供一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機，包括機身1、機翼2、支撐臂3、旋翼動力裝置4和尾翼5。

所述的機身1與機翼2為常規(guī)的固定翼飛機布局。

所述的機身1為中空殼體結(jié)構(gòu)，機身內(nèi)部布置貨物艙、機載電子設備、電池以及梁和加強框；所述的機載電子設備包括飛行控制板、電子調(diào)速器和傳感器數(shù)據(jù)終端等；所述的電池為聚合物鋰離子電池；機身側(cè)面為機翼的安裝接口，機身下方有帶艙蓋的艙口，用于機載電子設備的拆裝和維護、貨物的裝卸；機身1的前部安裝有空速管7，以測量無人機的運動速度；機身1的尾部安裝有一組旋翼動力裝置4，為無人機飛行提供向前推力。

所述的機翼2為固定翼翼型，中空式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部布置翼肋和梁結(jié)構(gòu)，機翼2中部下方有開口，用于安裝操縱副翼6使用的數(shù)字舵機；在兩側(cè)機翼下方各安裝一根支撐臂3，兩根支撐臂3的尾部固定連接尾翼5，機身1通過支撐臂3與尾翼5相連。

所述的支撐臂3為機身連接裝置，連接機身1與尾翼5；支撐臂3上對稱安裝四組旋翼動力裝置4，其中兩組旋翼動力裝置4位于支撐臂3的前緣，構(gòu)成本實用新型所述的傾轉(zhuǎn)動力裝置系統(tǒng)，通過傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可以90度傾轉(zhuǎn)，即從與機翼2水平位置傾轉(zhuǎn)到與機翼2垂直位置；另外兩組旋翼動力裝置4位于機翼2與尾翼5之間支撐臂上；該四組旋翼動力裝置4的幾何中心與整個無人機的重心位置重合，為無人機提供垂直起降的升力及其傾轉(zhuǎn)后的水平推力。

所述的五組旋翼動力裝置4，為無人機提供垂直起降時的升力和巡航時的部分動力；每組旋翼動力裝置4包括一部無刷電機和一只碳纖維螺旋槳，所述的無刷電機為外轉(zhuǎn)子無刷直流電機，使用螺釘固定于機翼2下方的支撐臂3或機身1上，由機載電子設備進行控制，由電池提供能源；所述的碳纖維螺旋槳包括槳轂401、槳葉402和發(fā)動機403，如圖2所示。

所述的尾翼5為如圖1所示的倒V型。

本實用新型所述的一種具有傾轉(zhuǎn)動力裝置的垂直起降固定翼無人機實現(xiàn)飛行任務的具體過程如下：

(1)給出起飛指令，由支撐臂3上的四個旋翼動力裝置4提供升力，實現(xiàn)垂直起飛；

(2)到達一定高度后，在飛行控制板的指令下，控制機翼2前側(cè)的兩只旋翼的偏轉(zhuǎn)角度，調(diào)整后側(cè)兩只旋翼的轉(zhuǎn)速使前后兩對旋翼提供的垂直升力平衡，開啟機身1尾部的旋翼動力裝置4以增加水平推力，同時控制尾翼5的偏轉(zhuǎn)角度，使得無人機由懸停狀態(tài)轉(zhuǎn)入巡航飛行狀態(tài)，由機翼2提供更多的升力，提高巡航的飛行效率，進入航線飛行。