[实用新型]一种混合式倾转旋翼无人机

说明书

技术领域

本实用新型属于航空飞行器设计技术领域，具体涉及一种采用摆线桨与螺旋桨混合的倾转旋翼无人机。

背景技术

长期以来，人们一直在寻求兼具多旋翼机和固定翼机优点的飞行器。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。倾转旋翼无人机不仅具有多旋翼无人机垂直起降、空中悬停等优点，同时还具有与固定翼飞机相当的飞行速度、航程及载荷能力。但由于鱼鹰为双旋翼的倾转旋翼机，飞行控制系统较为复杂，在垂飞以及在倾转垂飞平飞过渡的飞行状态时，存在纵向稳定性差，操作困难等问题。

此外，针对摆线桨技术的研究已经持续了较长的时间，通过现有的理论分析和实验可知，摆线桨桨叶的展向与桨盘转轴的轴线平行，通过轴线与桨盘转轴轴线平行的枢轴安装在桨盘上，桨叶可绕着枢轴摆动。桨叶作为升力面，在绕桨盘转轴转动过程中，其攻角经历从零攻角到最大攻角，再从最大攻角到零攻角的连续周期变化，桨叶的这种俯仰运动带来的非定常气动效应可以大大提高摆线桨的气动效率。另外，通过控制机构调节桨叶的最大攻角大小，可以改变摆线桨的拉力大小；而通过调节桨叶攻角最大时在桨盘上的方位角，则可以产生垂直于桨盘转轴的平面内任一方向的拉力，摆线桨对推力大小和方向的控制简单且高效。

实用新型内容

针对上述鱼鹰倾转旋翼机存在的不足，以及摆线桨具有的特性，本实用新型旨在提供一种控制简单，稳定性强，可靠性高，便于操作的新型倾转旋翼无人机。

为实现本实用新型的技术目的，本实用新型提供如下多种技术方案：

一种混合式倾转旋翼无人机，包括机身，固定机翼和固定尾翼，其特征在于，所述无人机还包括位于机翼的可倾转螺旋桨动力舱和位于尾翼的摆线桨推进器。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，所述可倾转螺旋桨位于机翼的两端。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，位于两翼的螺旋桨的旋转方向相反。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，所述固定尾翼包括水平部分和竖直部分，每边呈“L”形。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，所述摆线桨推进器包括摆线桨叶片，摆线桨支架，调节杆，摆线桨转轴，驱动装置，偏心圆环和偏心圆环控制器，所述摆线桨推进器通过所述偏心圆环控制器对偏心圆环位置的控制来改变尾部推力的方向。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，所述螺旋桨动力舱和所述摆线桨推进器的动力类型可以是电动、油动或油电混合。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，所述摆线桨推进器包括四个摆线桨叶片。

根据上述任一技术方案所述的无人机，其特征在于，当飞行器平飞时，其中两个相对的摆线桨叶片和飞行器机身轴线所在的水平面大致共面。

在一个更为具体的技术方案中，本实用新型提供一种采用摆线桨尾翼的倾转旋翼无人机，其主要特征是利用摆线桨和螺旋桨组合提供动力，相比与鱼鹰的双旋翼布局，本实用新型动力系统由机翼两端的两个螺旋桨动力舱和尾部的摆线桨推进器三部分构成，呈等腰三角形分布。两个螺旋桨动力舱通过舵机和连杆可以实现大角度倾转；摆线桨推进器由摆线桨叶片，支架、调节杆，摆线桨转轴、驱动装置，偏心圆环和偏心圆环控制器构成，通过对偏心圆环位置的变动改变尾部推力的方向，实现全矢量推力，并且响应较快。三个动力端推力方向的转变可以让无人机实现多旋翼和固定翼两种模式的转换；当机翼两端螺旋桨动力舱向上倾转，摆线桨推进器推力向下时，无人机处于多旋翼机模式，可以垂直起降及空中悬停；当机翼两端螺旋桨动力舱向后倾转，摆线桨推力关闭，4片摆线桨桨叶与飞机平飞方向平行，无人机处于固定翼模式。

在一个更为具体的技术方案中，本实用新型采用摆线桨推进器作为尾部的动力端，摆线桨转轴固定于机身上，支架由四根绕着摆线桨转轴均布的外延杆组成，并且可以绕着摆线桨转轴旋转；摆线桨由4片对称翼型的叶片构成，他们的前缘分别与4根外延杆的外端铰接；调节杆为4根，它们的一端分别与摆线桨叶片后缘处铰接，另一端可以在偏心圆环上滑动；偏心圆环有两个自由度，可以在平行于飞机对称面的平面内平移运动，偏心圆环控制器固定在机身上，控制偏心圆环的运动。

本实用新型的有益效果包括以下任意一项：