本实用新型专利技术公开了一种高稳定双尾撑立式环形翼无人机，所述的高稳定双尾撑立式环形翼无人机包括融合式机身、立式环形机翼、双尾撑、垂尾、平尾、螺旋桨推进系统和操纵系统；所述的立式环形机翼包括上部椭圆形机翼和下部椭圆形机翼；所述的螺旋桨推进系统包括推进系统支撑架、推进系统驱动装置和螺旋桨；所述的操纵系统包括方向舵、升降舵和副翼。本实用新型专利技术具有优秀的抗风能力，飞行阻力较常规布局提高8%以上，适用于高精度航测航拍、山林重要物资投放等，飞行稳定性优秀。飞行稳定性优秀。飞行稳定性优秀。
【技术实现步骤摘要】
一种高稳定双尾撑立式环形翼无人机
[0001]本技术涉及无人机设计和制造领域，特别是涉及高稳定双尾撑立式环形翼无人机。
技术介绍
[0002]工业级无人机已经广泛应用于农林植保、地质勘测、航空测绘、航空拍摄、救援等，随着航空测绘、航空拍摄的精度要求的提高，对无人机飞行稳定性、抗风性提出了较高要求，需要设计一种可用于高精度测绘、拍摄的高稳定性无人机提供平台支撑。随着航空物流、紧急救援、灾害探测预警等需求发展，山区的山谷风、地质灾害发生时的恶劣天气等均对无人机提出了更高要求，无人机应具备较强的飞行稳定性，以适应一定程度的气体乱流，提高无人机在极端环境下的生存能力，进一步提高执行任务成功率。
[0003]用于航空测绘、航空拍摄、航空物流及农林植保等任务的飞行器大多为低速飞行器，固定翼飞行器相对多旋翼、单旋翼飞行器具有较高的飞行器速度、较远的航程和巡航时间，利于实现大面积作业。而常规的固定翼飞行器设计方法在稳定性和抗风性上表现较弱，不利于实现较高精度或较苛刻任务，同时，为提高航程和巡航时间，有必要提高飞行器气动性能。
[0004]本技术的技术问题在于当前用于航测、物流、航拍的低速固定翼无人机存在以下几个关键问题：(1)飞行稳定性较差，抗风性弱；(2)低速飞行阻力较大；(3)同等载荷下无人机起飞重量偏大；(4)多任务兼容性。从而限制了该类无人机的较大发展。
[0005]针对以上问题，本技术采用以下关键技术途径：(1)设计性能优秀的立式环形翼机翼布局，代替常规的单层机翼，上部、下部机翼采用曲面设计并在翼梢处平滑过渡，形成椭圆类环形机翼；(2)将螺旋桨推进装置置于环形机翼内部，以改善上下部机翼的表面流动，提高气动性能，同时，提高飞行器纵向稳定性；(3)将双尾撑连接于环形机翼的翼梢位置，向后眼神，减小无人机起飞重量，减小环形机翼后缘气体流场影响；(4)采用环形机翼、推进装置位置优化、双尾撑等设计，可综合减小无人机飞行阻力。
技术实现思路
[0006]本技术的目的是针对上述问题，提供一种提高飞行稳定性、改善无人机气动性能的高稳定双尾撑立式环形翼机翼无人机。
[0007]为达到上述目的，本技术采用了下列技术方案：本技术的一种高稳定双尾撑立式环形翼机翼无人机，所述的高稳定双尾撑立式环形翼机翼无人机包括融合式机身、立式环形翼机翼、双尾撑、垂尾、平尾、螺旋桨推进系统和操纵系统；所述的垂尾由左右对称分布两部分组成，分别设置于双尾撑的后端，所述的平尾用于连接左右两垂尾，并对双尾撑、垂尾有固定支撑作用。所述的融合式机身采用曲面融合方式置于下部椭圆形机翼中部，可用于红外、光电、航测等设备载荷装载，有效载荷重为0.5～20kg。
[0008]进一步地，所述的立式环形翼机翼包括上部椭圆形机翼、下部椭圆形机翼，上部椭
圆形机翼和下部椭圆形机翼在翼梢处相连，形成环形机翼；上部椭圆形机翼和下部椭圆形机翼采用NACA系列或层流翼型。
[0009]进一步地，所述的垂尾的表面形状为两端弧形。上部椭圆形机翼可采用前掠方式，下部椭圆形机翼可采用后掠方式，前掠角和后掠角为0～20度。
[0010]更进一步地，所述的双尾撑分别设置于立式环形翼机翼左右翼梢且向后延伸，所述的双尾撑采用碳纤维杆。
[0011]进一步地，所述的螺旋桨推进系统由推进系统支撑架、推进系统驱动装置和螺旋桨组成，推进系统支撑架设置于融合式机身后端并处于下部椭圆形机翼为0.4～0.9倍弦长处，推进系统驱动装置设置于推进系统支撑架的上端，螺旋桨为无人机动力推进部件，安装于推进系统驱动装置的后端,所述的螺旋桨为2～5叶桨叶。
[0012]进一步地，所述的操纵系统包括方向舵、升降舵和副翼，方向舵分别设置于垂尾后侧，用于方向操作，升降舵设置于平尾后侧，用于俯仰操作，副翼设置于下部椭圆形机翼两侧后缘处，用于滚转操作。
[0013]有益效果：本技术采用环形机翼结构，具有优秀的飞行稳定性，可用于恶劣天气环境执行任务，提高无人机生存力；相对于传统直机翼，环形翼具有更高的结构强度，降低了对材料属性的要求，同时，可根据任务需求，优化结构性能；从气动性能上看，环形机翼无明显翼梢，从本质上解决了直机翼存在的翼尖涡带来的诱导阻力，明显减小飞行阻力，可达 8％以上，同时，环形机翼改善了机翼表面的流场分布，提高了气动升力，有助于提高无人机航程和巡航时间；采用融合式机身，可将多种载荷置于机身内部，实现不同人物需求。
[0014]与现有直机翼无人机相比，本技术具有如下优点：
[0015](1)本技术将立式环形翼机翼用于飞行器尤其是无人机设计，可用于山区低空任务，如物流、紧急救援、医药投递等，具有较为优秀的抗风能力，可适应于恶劣天气飞行。
[0016](2)立式环形翼机翼结构具有较为优秀的结构强度，提高了飞行器的起飞、降落、飞行过程中的结构强度、刚度性能，减低了结构强度设计难度。
[0017](3)环形机翼无明显翼梢，从根本上消除了诱导阻力产生的根源，减低了飞行阻力，阻力降低8％以上，同时，双翼结构、合理的螺旋桨布置有效改善了流场分布，提高了升力，提高5％以上，利于提高航程和巡航时间。
[0018](4)本技术将载荷置于融合式机身内部，可根据需求布置，具有较为开阔的任务视角，利于航测航拍等任务执行，且不影响飞行性能。
附图说明
[0019]图1为本技术的斜视图；
[0020]图2为本技术的俯视图；
[0021]图3为本技术的侧视图；
[0022]其中，1融合式机身、2立式环形翼机翼、21上部椭圆形机翼、22下部椭圆形机翼、3 双尾撑、4垂尾、5平尾、6螺旋桨推进系统、61推进系统支撑架、62推进系统驱动装置、 63螺旋桨，7操纵系统、71方向舵、72升降舵、73副翼。
具体实施方式
[0023]以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本技术的范围。
[0024]实施例1
[0025]本技术的一种高稳定双尾撑立式环形翼机翼无人机，所述的高稳定双尾撑立式环形翼机翼无人机包括融合式机身1、立式环形翼机翼2、双尾撑3、垂尾4、平尾5、螺旋桨推进系统6、操纵系统7。
[0026]所述的融合式机身1采用曲面融合方式置于下部椭圆形机翼22中部，可用于红外、光电、医疗器械、紧急药品等，有效载荷重为8kg。
[0027]所述的立式环形翼机翼2包括上部椭圆形机翼21和下部椭圆形机翼22，上部椭圆形机翼21和下部椭圆形机翼22在翼梢处相连接形成环形机翼2；上部椭圆形机翼21和下部椭圆形机翼22采用NACA系列4位数翼型；上部椭圆形机翼21可采用前掠方式，下部椭圆形机翼 22可采用后掠方式，前掠角和后掠角为5度。
[0028]所述的双尾撑3分别设置于立式环形翼机翼2左右翼梢且向后延伸，采用碳纤维杆材料。
[0029]所述的垂尾4由左右对称分布两部分组成，分别设置于双尾撑3的后端，表面形状为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高稳定双尾撑立式环形翼无人机，其特征在于：所述的高稳定双尾撑立式环形翼无人机包括融合式机身(1)、立式环形翼机翼(2)、双尾撑(3)、垂尾(4)、平尾(5)、螺旋桨推进系统(6)和操纵系统(7)；所述的垂尾(4)设置于双尾撑(3)的后端，所述的平尾(5)与垂尾(4)相连接，所述的融合式机身(1)采用曲面融合方式置于下部椭圆形机翼(22)中部，所述立式环形翼机翼(2)下部连接于融合式机身(1)后端，两侧翼梢分别连接于双尾撑(3)，所述螺旋桨推进系统(6)置于椭圆形机翼(22)中部上侧及融合式机身(1)后段，所述操纵系统(7)的方向舵(71)、升降舵(72)分别位于垂尾(4)、平尾(5)后侧，副翼(73)置于下部椭圆形机翼(22)两侧后缘处。2.根据权利要求1所述的高稳定双尾撑立式环形翼无人机，其特征在于：所述的垂尾(4)由左右对称分布两部分组成，分别设置于双尾撑(3)的后端，所述的平尾(5)用于连接左右两垂尾(4)。3.根据权利要求1所述的高稳定双尾撑立式环形翼无人机，其特征在于：所述的立式环形翼机翼(2)包括上部椭圆形机翼(21)和下部椭圆形机翼(22)，上部椭圆形机翼(21)和下部椭圆形机翼(22)在翼梢处相连接形成立式环形翼机翼(2)；上部椭圆形机翼(21)和下部椭圆形机翼...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘战合，张芦，田秋丽，田博韬，王菲，郝爱民，王菁，罗丽红，张淦，秦国平，夏陆林，祝令杰，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：新型
国别省市：
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