一种高效倾转旋翼无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种高效倾转旋翼无人机，该无人机布局具有更高的气动效率和控制可靠性，在保证垂直起降的前提下，能够实现高速高效平飞。该无人机包括：倾转旋翼、尾旋翼、机翼、尾翼、机身和起落架。无人机从起飞到平飞需经历垂飞状态、过渡状态和平飞状态。倾转旋翼可绕平行翼展方向的转轴倾转，在垂飞状态时同尾旋翼一起为无人机提供升力和姿态控制力，在平飞时提供向前的拉力；倾转旋翼可变距，兼顾垂飞状态和平飞状态的旋翼效率，可驱动无人机高速飞行；倾转旋翼安装在机翼的左右翼梢，可有效减少垂飞状态时机翼对旋翼下洗气流的遮挡，提高飞行效率；倾转旋翼与左右两侧副翼共同偏转，提高了平飞状态的滚转操纵效率。

A highly efficient tilt rotor UAV

The invention discloses an efficient tilting rotor unmanned aerial vehicle. The layout of the unmanned aerial vehicle has higher aerodynamic efficiency and control reliability, and can realize high-speed and high-efficiency horizontal flight on the premise of guaranteeing vertical takeoff and landing. The UAV includes tilting rotor, tail rotor, wing, tail, fuselage and landing gear. UAV from take-off to flat flight needs to experience vertical flight state, transition state and peaceful flight state. Tilting rotor can tilt around the axis parallel to the wing span, provide lift and attitude control for UAV in vertical flight with the tail rotor, and provide forward pull in flat flight; tilting rotor can be variable pitch, and take into account the efficiency of the rotor in vertical and flat flight, which can drive UAV to fly at high speed; tilting rotor installation. The left and right tip of the wing can effectively reduce the shielding of the downwash flow and improve the flight efficiency in vertical flight, and the tilting rotor and the left and right ailerons deflect together to improve the roll control efficiency in horizontal flight.

【技术实现步骤摘要】
一种高效倾转旋翼无人机
本专利技术涉及一种倾转旋翼无人机，属于航空产品

技术介绍
倾转旋翼无人无人机兼具多旋翼的垂直起降能力和螺旋桨固定翼飞机的高速飞行性能，属于垂直起降无人机。倾转旋翼无人机动力作用力方向可倾转，具有广泛的应用前景，主要应用包括物流、巡线、森林防火、环境监测等。虽然倾转旋翼无人机能够满足一些特殊场景的应用需求，但实际应用中还存在垂飞旋翼效率低、平飞速度慢、垂飞航向控制性能差等问题。例如：1.现有倾转旋翼无人机垂飞与平飞采用同一套动力系统，且多为定距螺旋桨，而实际上，多旋翼与固定翼无人机旋翼无论从形态尺寸上还是机械机构上都存在显著差异，这是由不同飞行状态下螺旋桨的气动条件不同所决定的，因此现有倾转旋翼无人机动力系统很难同时高效兼容垂飞和平飞状态，且平飞速度较低；2.现有倾转旋翼无人机方案多采用多旋翼方式垂直起降，通过旋翼转速或桨距控制实现无人机航向控制，但在实际应用中机身机翼结构迎风面积大，旋翼反扭矩航向控制的控制力明显不足，这导致该类无人机垂飞时的抗风性较差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高效倾转旋翼无人机，该无人机布局具有更高的气动效率和控制可靠性，在保证垂直起降的前提下，能够实现高速高效飞行。一种高效倾转旋翼无人机包括：倾转旋翼、尾旋翼、机翼、尾翼、机身和起落架，且至少包括2个倾转旋翼和1个尾旋翼。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼可绕平行于翼展方向的旋转轴倾转。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼与机翼的副翼部分相连接，当旋翼倾转时，副翼随之一同倾转。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述机翼上安装有倾转机构，倾转机构与副翼相连，同时带动副翼和倾转旋翼转动。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述副翼和倾转旋翼的偏转角度为M°～N°，其中N>90，M<0，其大小可根据无人机控制需求进行调整。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述偏转角度以倾转旋翼平行水平面时为0°，其在90°时，倾转旋翼和副翼均垂直于地面，无人机为垂飞状态；当其在0度时，倾转旋翼和副翼均平行于地面，无人机为平飞状态。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼可兼顾无人机垂飞与平飞旋翼效率。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼包括动力短舱、变距桨叶、变距机构。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述变距机构可以通过机械传动的方式改变桨叶的桨距。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼垂飞时为无人机提供垂飞升力，前飞时为无人机提供前飞拉力，垂飞与前飞采用同一套旋翼动力系统。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，其机身上还安装有起落架、机翼、尾翼；根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述尾旋翼安装在机翼后缘和尾翼前缘之间。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，其尾旋翼具有锁死功能，在无人机进入平飞状态后，尾旋翼锁死，不干扰平飞状态下的控制。根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，其倾转旋翼和尾旋翼的驱动方式为电力驱动、燃油驱动和油电混合中的一种。在一个更为具体的技术方案中，为了达到上述目的的本专利技术采用一种倾转旋翼无人机，包括倾转旋翼、机翼、尾旋翼、尾翼、机身和起落架。从起飞到平飞需经历垂直飞行状态(垂飞状态)、垂直转平飞的过渡飞行状态(过渡状态)和转平飞后的平直飞行状态(平飞状态)。采用的控制方法如下：在垂飞状态时，倾转旋翼和尾旋翼为无人机提供升力，通过改变左右旋翼桨距和尾旋翼转速，实现无人机俯仰和滚转控制，通过倾转旋翼偏转，实现无人机航向控制。在过渡状态时，倾转旋翼倾转，此时倾转旋翼升力在前飞方向上的分量会驱动无人机前飞，在垂直于前飞方向上的分量与机翼翼面上产生的升力共同为无人机提供维持其飞行的升力，俯仰控制通过改变倾转旋翼和尾旋翼升力差实现，滚转控制通过改变两端倾转旋翼升力差实现，航向控制通过改变两端倾转旋翼的偏转角来实现。在平飞状态时，倾转旋翼完全倾转至与飞行方向平行，尾旋翼完全停止，此时翼面提供主要升力，倾转旋翼拉力驱动无人机前飞，通过改变倾转旋翼的偏角和尾翼上的舵面偏角实现对无人机的姿态控制。本专利技术带来的有益效果：(1)本专利技术无人机的倾转旋翼采用了变距螺旋桨，兼顾垂飞状态和平飞状态的旋翼效率，可实现高速飞行，同时提高了无人机续航时间。(2)无人机倾转旋翼和副翼直接相连，在平飞状态下可以通过倾转旋翼的差动来提高横滚的控制效率。(3)将无人机的倾转旋翼放在翼梢，有效减少了垂直起降阶段，由于机翼对于旋翼下洗气流的遮挡而造成的旋翼效率损失。附图说明图1是本专利技术倾转机翼无人机平飞状态示意图；图2是本专利技术倾转机翼无人机垂飞状态示意图；图3是本专利技术倾转机翼无人机倾转机构示意图；图4是本专利技术倾转机翼无人机变距机构示意图；图5是本专利技术倾转机翼无人机变距桨叶示意图；图1中：1.倾转旋翼；2.机翼；21副翼；3.尾旋翼；4.尾翼；41.尾翼控制舵面；5.起落架；6.机身。图3中：1.倾转旋翼；21.副翼；22.倾转机构；图4中：11.动力短舱；12.变距桨叶；13.变距机构；具体实施方式以下结合具体实施方式进一步详细说明本专利技术的技术方案。应当理解，此处描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。由图1～图5所示的实施例中，本专利技术的倾转旋翼无人机包括：倾转旋翼(1)、尾旋翼(3)、机翼(2)、尾翼(4)、机身(6)和起落架(5)，且至少包括2个倾转旋翼(1)和1个尾旋翼(3)。本实施例中2个倾转旋翼和1个尾旋翼的布局不应限制本
技术实现思路
，无人机也可包含多个分布式倾转旋翼或多个尾旋翼，倾转旋翼和尾旋翼的数量与布置应根据本专利技术所述内容视具体总体设计方案而定；所述倾转旋翼(1)包括动力短舱(11)、变距桨叶(12)、变距机构(13)；所述机翼(2)上安装有副翼(21)、倾转机构(22)；所述尾翼(4)上安装有尾翼操作舵面(41)；所述尾旋翼(3)安装在机身(6)上，所述尾旋翼(3)的安装位置在机翼后缘和尾翼前缘之间；所述尾旋翼具有锁死功能，在无人机进入平飞状态后，尾旋翼锁死，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效倾转旋翼无人机，其特征在于，该无人机包括：倾转旋翼(1)、机翼(2)、尾旋翼(3)、尾翼(4)、机身(6)和起落架(5)，无人机同时包含具有倾转功能的旋翼和能够提供垂直起降升力的尾旋翼。

【技术特征摘要】
1.一种高效倾转旋翼无人机，其特征在于，该无人机包括：倾转旋翼(1)、机翼(2)、尾旋翼(3)、尾翼(4)、机身(6)和起落架(5)，无人机同时包含具有倾转功能的旋翼和能够提供垂直起降升力的尾旋翼。2.根据权利要求1所述的一种高效倾转旋翼无人机，其特征在于，机体至少包含2个倾转旋翼和1个尾旋翼，尾旋翼固定在机身后部，其产生升力方向垂直向上，倾转旋翼可饶平行于翼展方向的转轴旋转。3.根据权利要求1所述的倾转旋翼，其特征在于，能沿平行于翼展方向的倾转轴旋转，具有变距桨叶，可根据飞行状况随时调整桨叶的桨距，兼顾垂直起降和高速平飞时的旋翼效率。4.根据权利要求1所述的倾转旋翼，其特征在于，安装在机翼两端的翼梢，减小旋翼下洗流遮挡面积，提高垂飞状态下旋翼的效率。5.根据权利要求1所述的倾转旋翼，其特征在于，所述倾转旋翼与机翼的副翼部分相连接，当旋翼倾转时，副翼随之一同倾转，在平飞状态下其能...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡龙，王一博，
申请(专利权)人：北京天宇新超航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11