扇翼无人机制造技术

本发明专利技术涉及无人机领域，公开了一种扇翼无人机，提升扇翼无人机的飞行效率和操控性能。本发明专利技术包括机翼、横流风扇和整流板，横流风扇设置在机翼的后部且沿机翼展向布置；整流板设置在横流风扇的上方，整流板受舵机控制，用于调节横流风扇的气流流道的大小；无人机左、右两边机翼上的横流风扇使用不同电机控制。本发明专利技术适用于扇翼无人机。

Fan wing UAV

The invention relates to the field of unmanned aerial vehicles, and discloses a fan wing unmanned aerial vehicle (UAV), which improves the flying efficiency and the handling performance of the fan wing uav. The invention includes a wing, cross flow fan and a rectifying plate, cross flow fan set along the wing in the rear wing of the exhibition and to layout; the rectifying plate is arranged above the cross flow fan, servo control rectifier plate, for adjusting the airflow passage cross flow fan of the size of the UAV; two left and right side of the wing on the use of different cross flow fan motor control. The invention is applicable to fan wing uavs.

【技术实现步骤摘要】
扇翼无人机
本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及扇翼无人机。
技术介绍
扇翼飞行器因其独特的飞行原理和飞行性能，受到了美国、英国、伊朗、以色列等国家的相关研究机构的关注。在美国NASA、英国SMART等机构的资助下，英国的ImperialCollege、KingstonUniversity、FanWing公司、美国的SyracuseUniversity、NavalPostgraduateSchool、PropulsiveWing公司、伊朗的IranUniversityofScienceandTechnology等研究机构开展了扇翼类飞行器的原理、构型、气动特性、结构优化等多方面的理论和实验研究，并制造了原理样机。我国对于扇翼类飞行器的研究还刚刚起步，主要集中在高校和科研单位。对于扇翼类飞行器的研究大多处于理论探索阶段，中国空气动力研究院的牛中国、蒋甲利等研究了扇翼机的总体布局，以及转子转速、叶片偏角以及飞行速度对扇翼飞行器气动特性的影响。华东理工大学的邸南思通过运用CFD方法研究了扇翼翼型的非定常流动及静压分布情况，证明了扇翼80％升力来源于横流式风扇内部存在的偏心涡。而南京航空航天大学、空军工程大学等也在扇翼飞行器领域做了一些探索性的工作，并且已做出在机翼前端安置的扇翼无人机并成功试飞，但是其没有实现差速控制，且飞行效率还有巨大的提升空间。目前扇翼飞行器主要存在以下问题：1.当前扇翼无人机的总体布局还不完善，无人机俯仰性能较差，容易发生大迎角失速；2.对于扇翼的控制无法实现差动，无法完成复杂的动作，操作效率低；3.机身结构复杂，增加了整机的重量；4.飞行效率低，各种子结构布置不合理。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种扇翼无人机，提升扇翼无人机的飞行效率和操控性能。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：扇翼无人机，包括机翼、横流风扇和整流板；横流风扇设置在机翼的后部且沿机翼展向布置，且左、右机翼上的横流风扇使用不同电机控制；整流板设置在横流风扇的上方，且受舵机控制，整流板用于调节横流风扇的气流流道的大小。进一步的，在机翼的翼梢的端部设置有翼梢端板。进一步的，还包括副翼，副翼位于机翼尾端；副翼受舵机控制，用于提供俯仰和滚转力矩。进一步的，扇翼无人机整体可分为五部分：左翼梢端板、左边机翼部分、中间机身部分、右边机翼部分、右翼梢端板；其中：左边机翼部分和右边机翼部分由前至后依次分布的是：前整流罩、锂电池、风扇加整流板、副翼；中间机身部分由前至后依次分布的是有效载荷、通信装置、飞控装置、电机、舵机。本专利技术的具有以下有益效果：1、由于本专利技术总体构型采用飞翼式布局，横流风扇布置在机翼的后部，采用翼梢端板来降低机翼展向绕流，极大地提高横流风扇工作的效率。由于横流风扇后置，飞机的升力中心后移，可以极大的保证扇翼机的俯仰稳定性。由于起降距离短，采用滑动式起降，翼梢端板作为支撑面，可节省安装起落架所带来的额外重量与阻力。横流风扇的旋转可以带来大量的气流，并且能通过整流板调整附面层，可以保证飞机能够在大迎角下不失速。2、由于左右两机翼的横流风扇受不同的电机控制，控制通道不同，通过调节左右两风扇转速差来控制滚转与偏航，提高飞机的操纵效率；3.机身机构简单。扇翼飞行器完全可以取消平尾、垂尾，只是简单通过调节副翼联动或者差动，控制俯仰与滚转，降低飞机的重量和结构复杂度。4.飞行效率高。配合横流风扇上方可移动的整流板，可调节流道的大小。在起飞或低速平飞时，增大流道以吸入更多空气，可获得较大的升力增量。而在巡航阶段，可以缩小流道，降低阻力，使高低速性能兼备，提高飞行效率。附图说明图1是实施例扇翼机的整体布局图；图2是传统扇翼机飞行原理图；图3是实施例扇翼机飞行原理图；图4是GOE-383翼型图；图5是后部加装了横流风扇的GOE-383翼型图；图6是原始翼型与加装横流风扇翼型的二维压力分布的对比图。图中编号：DB为翼梢端板，1为前整流罩，2为锂电池，3为风扇加整流板，301为横流风扇，302为整流板，4为副翼，5为有效载荷，6为通信装置，7为飞控装置，8为无刷电机，9为舵机，JL为左边机翼部分，JM为中间机身部分，JR为右边机翼部分。具体实施方式实施例提供了一种扇翼无人机，如图1所示，该扇翼无人机可整体分为五部分，即：左翼梢端板DB、左边机翼部分JL、中间机身部分JM、右边机翼部分JR、右翼梢端板DB；其中：左边机翼部分JL和右边机翼部分JB由前至后依次分布的是：前整流罩1、锂电池2、风扇加整流板3、副翼4；中间机身部分由前至后依次分布的是有效载荷5、通信装置6、飞控装置7、无刷电机8、舵机9。横流风扇301：横流风扇设置在机翼的后部且沿机翼展向布置，采用高强度铝合金材料，尺寸为30mm*290mm横流风扇301的运动使得机翼上下表面的流速不同，并在横流风扇301内部形成旋涡低压区，造成机翼上下表面的压力差，使得机翼获得升力。同时，叶片对空气作用向后推出气流，形成向前的推力。可以通过控制横流风扇301的转速、叶片安装角等因素来控制旋涡低压区的强度，从而实现对扇翼机升力、推力的控制。并且，左右两机翼上的横流风扇受不同的无刷电机控制，控制通道不同，可通过调节左右两横流风扇301转速差来控制滚转与偏航，从而提高飞机的操纵效率。翼梢端板DB：设置在机翼的翼梢的端部，用于降低机翼展向绕流，极大地提高横流风扇工作的效率。由于起降距离短，采用滑动式起降，翼梢端板DB作为支撑面，可节省安装起落架所带来的额外重量与阻力。舵机9：控制整流板302、副翼4的运动。副翼4：副翼位于机翼尾端，用于提供俯仰和滚转力矩。整流板302：整流板设置在横流风扇的上方，可调节流道的大小。在起飞或低速平飞时，增大流道以吸入更多空气，可获得较大的升力增量，此时整流板302后仰。而在巡航阶段，可以通过整流板302前倾，缩小流道，降低阻力，提高飞行效率，从而实现飞行器的高低速功能。锂电池2：提供整机飞行的能量。有效载荷5：增加飞行器的功能，如摄影、侦查、作战能力等。前缘整流罩1：降低空气阻力。无刷电机8：驱动横流风扇301，实现传动。传统扇翼机和实施例扇翼机翼型比较如图2、3所示，传统扇翼机的横流风扇301安装在固定翼飞机机翼前缘，而实施例的扇翼机的机翼后部的横流风扇301固定翼部分做成中空结构，在斜面段上翼面开槽，增加机翼的过流能力，从而更好地引导气流紧贴翼面流动。新型扇翼机还在横流风扇上加装了可活动的整流板301，吸收和导引气流进入横流风扇，并可通过舵机调节气流进、出口大小，控制飞机的气动特性，从而能够在起飞获得更大的升力，在巡航阶段获得较小的阻力。比较看出，新型的扇翼机相较于传统扇翼机翼型主要具有两点优势：(1)通过将横流风扇内嵌于机翼后缘，能够更好地引导气流附着，提高升力，减小阻力；(2)增加可活动的整流板，提高了起飞和巡航特性。如图3所示，实施例的飞行原理为：利用安置在机翼后部上表面的横流风扇301对空气进行加速，同时提供升力和推力，是介于旋翼机和固定翼飞机之间的一种大载荷飞行器。气流流过横流风扇时被分割为两部分，一部分气流从整流板302上缘流过，沿着机翼后缘斜面流出,上下表面流速不同，产生压力差，产生部分升力；另一部分气流被横流风扇301吸入分成本文档来自技高网...

【技术保护点】
扇翼无人机，包括机翼、横流风扇和整流板，其特征在于，横流风扇设置在机翼的后部且沿机翼展向布置，且左、右机翼上的横流风扇使用不同电机控制；整流板设置在横流风扇的上方，且受舵机控制，整流板用于调节横流风扇的气流流道的大小。

【技术特征摘要】
1.扇翼无人机，包括机翼、横流风扇和整流板，其特征在于，横流风扇设置在机翼的后部且沿机翼展向布置，且左、右机翼上的横流风扇使用不同电机控制；整流板设置在横流风扇的上方，且受舵机控制，整流板用于调节横流风扇的气流流道的大小。2.如权利要求1所述的扇翼无人机，其特征在于，在机翼的翼梢的端部设置有翼梢端板。3.如权利要求2所述的扇翼无人机，其特征在于，还包括副翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴翎，张振华，王磊，高磊，周青华，覃春华，李欢，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51