[发明专利]一种倾转旋翼无人机

说明书

技术领域

本发明属于航空飞行器设计技术领域，尤其是涉及一种倾转旋翼无人机。

背景技术

长期以来，人们一直在寻求兼具直升机和固定翼飞机优点的飞行器。经过多年探索和实践，出现了诸如美国第一代倾转旋翼原型验证机XV-15、已经服役的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机、“鹰眼”倾转旋翼无人机等，在军用和民用领域发挥了重要作用，具有广阔的发展前景。倾转旋翼无人机具有直升机垂直起降、空中悬停性能优点的同时还具有与螺旋桨推进的固定翼飞机相当的飞行速度、航程及载荷能力，在飞行模式上有直升机飞行模式、过渡飞行模式和固定翼飞机飞行模式。直升机飞行模式下，倾转旋翼机可以垂直起降，继承了直升机对于起降场地要求低的优点；固定翼飞机飞行模式下，倾转旋翼机利用机翼产生升力，旋翼类似螺旋桨提供拉力，从而提高了倾转旋翼机的飞行速度，并且提高了有效载荷；过渡飞行模式是直升机模式和固定翼飞机模式间的过渡转换模式，倾转旋翼机经过多年的持续研究已经相对成熟。

此外，在中国专利文献CN103935510A中，公开了一种倾转四旋翼飞行器所采用的技术方案缺点是：采用两组机翼，为串列翼布局，由于旋翼系统位于机翼的翼尖上方，螺旋桨产生的下冲气流，有相当一部分会打在机翼的上表面，阻挡了滑流向下运动的气流。在需要旋翼系统产生较大动力升力的时候，这种设计布局要付出一定的负升力的代价，减小有效升力，且旋翼系统布置在机翼翼尖，机翼的翼展不能设计得太大，影响了巡航状态飞行器的升阻特性，特别是巡航升阻比，进而限制了飞行器航程和巡航经济性的提高。与之相同，中国直升机所的“蓝鲸”无人机，采用四轴螺旋桨结构，可以实现双模式飞行的目标。但由于平飞所需的拉力远小于垂直起降是所需的拉力。因此，基本无需后排螺旋桨的动力且平飞时后排螺旋桨受到前排旋翼的气流干扰，效率大大降低,甚至成为负担。

对于现阶段技术比较成熟的又可实现垂直起降的飞行器主要是四轴、六轴、八轴飞行器等。这些飞行器可以在操控和稳定性上都比较好。但大多都有航程短,不能像固定翼方式那样以较高的速度平飞、效率低等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种倾转旋翼无人机，通过对倾转旋翼飞行器的改进布局，以便消除前后翼在飞行过程中存在的气动干扰，既可实现直升机的垂直起降和定点悬停功能，又可达到固定翼飞行器的巡航速度并且提高了有效载荷。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术手段来实现的：

一种倾转旋翼无人机，包括机身，机身上设置有机翼和机尾，所述机翼为平直上单翼，有利于飞机飞行的稳定性和飞机重心的把握，机翼中部位置设置有与机翼长度方向垂直的连杆，连杆与机翼连接处设置有舵机，连杆两端向外延伸出机翼，连杆两端均设置有一组倾斜装置，倾斜装置上安装有可倾转90度的旋翼系统；通过舵机对倾斜装置的拉动，实现旋翼系统的90度倾转。

作为本发明一个优选的方案，所述动力系统分为两组，以上所述旋翼系统共有四个，分别设置于机翼的连杆上，单个旋翼系统包括无刷电机和螺旋桨，每个无刷电机上连接一个螺旋桨，螺旋桨采用两叶浆；设置于同一个连杆上的两个螺旋桨的转动方向是相反的，呈对角线设置的螺旋桨的转动方向是相同的。直升机飞行模式下由四个旋翼系统提供升力，固定翼飞行模式下由机翼前的两个旋翼系统提供拉力，使得动力利用率高、耗油率低、航程远。

作为本发明的进一步改进，所述机身设有一对机翼，分别位于机身两侧，由于每个机翼上都安装有旋翼系统，这样在无人机处于巡航模式下时，如果有一个旋翼系统不能正常工作，关闭与其呈对角线设置的另一个旋翼系统，无人机依然能够继续飞行，提高了无人机的安全性。

一种倾转旋翼无人机，位于机身右侧且机翼前方的螺旋桨为螺旋桨一，位于机身右侧且机翼后方的螺旋桨为螺旋桨二，螺旋桨一的转动方向为逆时针，螺旋桨二的转动方向为顺时针。

本发明所述机翼后缘安装有副翼，所述机尾包括垂尾和平尾，垂尾上安装有方向舵，平尾上安装升降舵，来保持飞机在飞行中的稳定性和控制飞机的飞行姿态。

本发明所述机翼后缘安装副翼，完成滚转飞行，所述机翼与连杆连接处位于机翼中心位置，有利于飞行过程旋翼提供一个相对平衡的力，舵机安装在机翼与连杆连接处，用于旋翼系统的角度倾转，实现直升机和固定翼两种工作模式的过渡切换。

采用本发明技术方案的可倾转旋翼无人机，既可实现直升机的垂直起降和定点悬停功能，又可达到固定翼飞行器的巡航速度并且提高了有效载荷。

本发明的工作原理是：