一种基于涵道式动力矢量组件的模块化垂直起降固定翼无人飞行器制造技术

本发明专利技术提供了一种结合固定翼和涵道式无人机双重优点的模块化无人机飞行器，通过在涵道式无人机的顶部设置可拆卸安装盘使得涵道式无人机能够安装固定翼。通过这种快速的可拆卸涉及使得无人机具备了涵道式无人机的垂直起降和悬停又在长距离飞行时具备固定翼飞机的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于涵道式动力矢量组件的模块化垂直起降固定翼无人飞行器
本专利技术涉及一种固定翼无人飞行器，具体涉及一种具有垂直起降功能的涵道式动力的固定翼无人飞行器。
技术介绍
近年来，无人飞行器的生产和研发逐步兴起，无人飞行器由于其自身具备的鲜明技术特点，在军事和民用领域得到了广泛的应用和飞速的发展，尤其在农业保护、通信中继、防灾减灾、气象监测、电力传输、测绘、航拍、娱乐等领域具有着广泛的应用。无人机包括多种类型，而涵道式无人机具有垂直起降和悬停的飞行特点，在体积、隐蔽性和飞行性能上都具有鲜明的特点，已成为微小型无人机领域中生产和应用较多的机型。目前，涵道式无人飞行器的生产公司陆续推出了多种型号的涵道式无人飞行器。例如，Sikorsky公司推出的Cypher无人机飞行器采用共轴双桨涵道式布局的涵道式飞行器；美国名的霍尼韦尔公司推出了kestrel无人飞行器；新加坡也推出了自己的涵道式风扇无人机fantai。涵道式无人飞行器通常主要包括载荷舱、涵道风扇系统、着陆架和动力系统所组成。上述这些涵道式无人飞行器具备垂直起降和悬停的功能，但是在高速飞行方面，难以达到固定翼无人机的飞行速度，并且在高速飞行时也通常消耗燃油较多，难以维持长时间的高速飞行。而固定翼无人机能够在飞行时借助固定翼的特点在飞行时能够达到较高的飞行速度，并且还能够同时保持较低的油耗，通常不具备垂直起降和悬停的功能，因而，在一些特殊的用途中，难以达到使用要求。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术提供了一种模块化垂直起降固定翼无人飞行器具有两种构型，兼顾高低速飞行性能和悬停功能。该无人飞行器以传统构型的涵道飞行器为基础构型，采用模块化设计理念，通过基础涵道体动力矢量控制组件机身与高速构型的机翼组件的组合变换来实现可变体涵道式无人飞行器的双构型转换。本专利技术的具体技术方案为：一种基于涵道式矢量动力组件的模块化垂直起降固定翼无人飞行器，包括固定翼组件和涵道式矢量动力组件；所述固定翼组件由固定翼组件的圆柱形机体和两片梯形固定翼组成；所述固定翼组件和涵道式矢量动力组件通过可拆卸装置进行连接，所述可拆卸装置为设置在涵道式矢量动力组件顶部的安装盘；并且所述固定翼组件垂直安装在涵道式矢量动力组件顶部的安装盘上；所述涵道式矢量动力组件包括，环形油箱涵道体、起落架、顶置发动机、五叶螺旋桨、扭矩平衡片、导流板、方向姿态控制器、安装盘；所述涵道式无人飞行器矢量动力组件的顶部设置安装盘，所述安装盘能够可拆卸安装任务设备；所述涵道式无人飞行器矢量动力组件的安装盘下部设置顶置发动机，所述顶置发动机下部安装所述五叶螺旋桨；所述扭矩平衡片和导流板共同设置在所述五叶螺旋桨下部的涵道体内，并且扭矩平衡片和导流板在垂直方向上呈上下设置，扭矩平衡片的下边缘和导流板的上边缘在同一水平面内；所述方向姿态控制器安装在所述导流板上；所述扭矩平衡片为逆向切线扭矩平衡片，共有16片组成；所述方向姿态控制器共有8组，分别控制姿态和方向；所述顶置发动机上还设置有冷却装置。专利技术的有益效果为：模块化可变体涵道式无人飞行器分为低速构型和高速构型两种机型，高速构型带有机翼机身组件，若拆除机翼机身组件，可作为低速构型（传统构型涵道式飞行器）使用。低速构型涵道式飞行器作为传统涵道式飞行器，可进行垂直起降、悬停和小速度前飞/侧飞，可在复杂狭小环境下飞行；高速构型时装上机翼机身组件，动力矢量控制组件作为推进装置，实现垂直起降、悬停和高速前飞，可在复杂远距离环境下飞行。传统构型涵道式飞行器具有气动效率低、前/侧向飞行速度小、航程与航时有限等缺点，而可变体涵道式无人飞行器的组合构型变换克服了以上缺点，其集固定翼飞机和直升机性能优点为一身，既可以像直升机那样实现垂直起降、悬停、以及高机动性，同时又可像固定翼飞机那样利用机翼的升力进行相对低能耗的高速长途飞行。在不同飞行任务下，模块化垂直起降固定翼无人飞行器可以换装不同的机身模块，在涵道式垂直起降飞行器和固定翼飞行器之间进行切换，从而满足不同环境的任务需求。飞行速度范围宽、对场地使用要求低，具有更好的安全性和任务性，使其在未来军用和民用领域具有更广阔的使用空间。另外，该动力矢量控制组件结构紧凑、使用安全、可垂直起降、可稳定悬停、可安装模块化载荷设备、也可作为垂直起降固定翼飞行器的推进装置来使用。通过在涵道式无人飞行器的顶部设置安装盘能够可拆卸的安装载荷设备扩展了涵道式无人机的用途，并且采用逆向切线分布式扭矩平衡片，能把螺旋浆产生的旋转气流汇聚在一起平滑无阻导出，不但整流效率高而且没有任何升力损失，平衡扭矩的作用也非常强，并且通过优化导流板和扭矩平衡片的位置和数量以及采用分别控制姿态和方向的姿态方向控制器达到了在整流效率提高的同时提高了对姿态和方向的稳定控制，实现了对姿态和方向的解耦控制，以及显著降低了升力的损耗和飞行的不稳定性。另外，顶置发动机上部设置冷却装置能够提高发动机的冷却效果，降低发动机的油耗。附图说明图1为基于涵道式矢量动力组件的模块化垂直起降固定翼无人飞行器；图2为涵道式矢量动力组件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于涵道式矢量动力组件的模块化垂直起降固定翼无人飞行器，包括固定翼组件和涵道式矢量动力组件；所述固定翼组件由固定翼组件的圆柱形机体和两片梯形固定翼组成；所述固定翼组件和涵道式矢量动力组件通过可拆卸装置进行连接，所述可拆卸装置为设置在涵道式矢量动力组件顶部的安装盘；并且所述固定翼组件垂直安装在涵道式矢量动力组件顶部的安装盘上；所述涵道式矢量动力组件包括，环形油箱涵道体、起落架、顶置发动机、五叶螺旋桨、扭矩平衡片、导流板、方向姿态控制器、安装盘；所述涵道式无人飞行器矢量动力组件的顶部设置安装盘，所述安装盘能够可拆卸安装任务设备；所述涵道式无人飞行器矢量动力组件的安装盘下部设置顶置发动机，所述顶置发动机下部安装所述五叶螺旋桨；所述扭矩平衡片和导流板共同设置在所述五叶螺旋桨下部的涵道体内，并且扭矩平衡片和导流板在垂直方向上呈上下设置，扭矩平衡片的下边缘和导流板的上边缘在同一水平面内；所述方向姿态控制器安装在所述导流板上；所述扭矩平衡片为逆向切线扭矩平衡片，共有16片组成；所述方向姿态控制器共有8组，分别控制姿态和方向；所述顶置发动机上还设置有冷却装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于涵道式矢量动力组件的模块化垂直起降固定翼无人飞行器，包括固定翼组件和涵道式矢量动力组件；所述固定翼组件由固定翼组件的圆柱形机体和两片梯形固定翼组成；所述固定翼组件和涵道式矢量动力组件通过可拆卸装置进行连接，所述可拆卸装置为设置在涵道式矢量动力组件顶部的安装盘；并且所述固定翼组件垂直安装在涵道式矢量动力组件顶部的安装盘上；所述涵道式矢量动力组件包括，环形油箱涵道体、起落架、顶置发动机、五叶螺旋桨、扭矩平衡片、导流板、方向姿态控制器、安装盘；所述涵道式无人飞行器矢量动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：景朝锋，张学军，潘志刚，
申请(专利权)人：深圳市航宇航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44