[发明专利]扇翼无人机

说明书

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及扇翼无人机。

背景技术

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Imperial College、Kingston University、FanWing公司、美国的Syracuse University、Naval Postgraduate School、Propulsive Wing公司、伊朗的Iran University of Science and Technology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。

发明内容

本发明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，本发明采用的技术方案是：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。

本发明的具有以下有益效果：

1、由于本发明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。