[发明专利]一种自适应翼桨一体化无人机

说明书

技术领域

本发明涉及一种民用无人机技术，尤其涉及一种自适应的翼浆一体无人机的结构。

背景技术

在各种民用无人机中，多旋翼无人机以其结构简单、易于控制受到了许多消费者的青睐，但这一类无人机的全部升力都来自于旋翼提供的垂直升力，能量利用效率不高，因此存在着续航时间较短的严重问题。目前市面上常见的四轴多旋翼无人机续航时间仅为20至30分钟，难以满足长时间、长距离飞行的需要。由于能量密度的限制，单从增大电池容量方面着手提升有限。

另一方面，固定翼无人机在飞行时间和飞行距离上大大优于多旋翼无人机，但固定翼无人机也存在着一些难以避免的缺陷，例如操控困难、巡航速度过高、无法悬停、起飞需要跑道、降落则需要跑道，弹射器或降落伞等等。

新型的翼浆一体化无人机将飞翼和多旋翼无人机相结合，除了普通的多旋翼无人机部分，在无人机的机身两侧或机身上方还额外安装有一到两只飞翼。该类无人机使用旋翼起降和悬停，避免了固定翼无人机需要跑道和无法悬停的缺陷；而在平飞阶段则通过附加的飞翼增加升力，达到节省电量、提高无人机续航的目的。但是，翼浆一体化无人机设计存在着一个比较明显的问题，即机翼部分与机身固连，二者之间没有使机翼可以进行旋转与俯仰的结构。飞行过程中飞翼与机身固定，不同飞行状态对飞翼升力影响极大，在起降中常常出现由于飞行状态和飞翼位置不匹配而额外增加的阻力，而在平飞状态下，由于机身连带着飞翼一同倾斜，大大降低了飞翼能够提供的升力。

发明内容

本发明提供了续航能力好，通过电动电机控制飞翼部分的水平方向的旋转及竖直方向的俯仰角度变化，使飞翼角度可以适应飞行器起飞、降落和转向等动作要求，达到提高无人机飞行性能的一种自适应翼桨一体化无人机；解决了现有技术中存在的无人机续航时间短，不同飞行状态对飞翼升力影响大的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种自适应翼桨一体化无人机，包括机身，机身上连接有多个机臂，在每个机臂上均连接有机翼，机身上通过连接结构连接有飞翼，所述的连接结构包括水平旋转结构和竖直俯仰结构，水平旋转结构带动飞翼在水平面内旋转，竖直俯仰结构带动飞翼在竖直面内转动。本发明包含4个用于垂直起降及悬停的机翼和一个用于飞行时提供辅助升力的飞翼，飞翼与机翼的结合，使得无人机在能够垂直起降和悬停的同时增加飞行器的续航时间。飞翼和机身之间安装有一套连接机构，使得飞翼可以在水平和竖直两个方向上自由旋转，从而减少飞行过程中的阻力并增加飞翼所提供的升力。并且通过改变飞翼的角度来适应不同的飞行姿态。提高无人机的产品性能。

作为优选，所述的连接结构包括上连接板和下连接板，下连接板与机身相连，上连接板上固定有飞翼。上、下连接板分别连接机身和飞翼，将机身和飞翼连接起来，同时利用相互可转动连接的上连接板和下连接板，来完成飞翼的水平旋转和竖直俯仰调整。水平旋转电机带动下连接板转动，下连接板上连接有上连接板，也就同时带动了上连接板转动，上连接板连接有飞翼，因此，飞翼也会跟着水平旋转，从而实现水平旋转调整。竖直俯仰电机驱动上连接板转动，从而带动飞翼旋转，实现俯仰调整。

作为优选，所述的水平旋转结构包括水平旋转电机，水平旋转电机固定在机身上，水平旋转电机的输出轴连接有下连接板，下连接板连接有上连接板，上连接板连接有飞翼。通过水平旋转电机来带动下连接板旋转，而下连接板与上连接板相连，上连接板上连接有飞翼，因此水平旋转电机能带动飞翼水平面内旋转，从而在无人机转向过程中，通过旋转盖板飞翼的水平方向，为平飞转向过程提供更大的升力。

作为优选，所述的竖直旋转结构包括竖直俯仰电机，竖直俯仰电机的输出轴连接有上连接板，上连接板上固定有飞翼。竖直俯仰电机带动上连接板绕轴前后摆动，从而实现固定在上连接板上的飞翼前后倾斜摆动，在无人机起飞和降落过程中，改变飞翼的俯仰角，以契合起飞和降落时的飞行方向，降低飞翼在过程中造成的阻力。