[发明专利]一种含尾翼组件且机翼可滑动的栖落无人机

说明书

本发明涉及一种含尾翼组件且机翼可滑动的栖落无人机，所述无人机为固定翼构型主要用于实现栖落飞行，该无人机配有可前后移动机翼和一对小型动力螺旋桨组件。所述机翼通过前后滑动改变机翼气动中心位置，实现俯仰姿态的调节。所述螺旋桨组件安装在飞机尾部由电机安装座、小型无刷电机和桨叶三部分组成。所述一对螺旋桨组件在工作时分别按照顺、逆时针旋转，分别产生向上和向下的拉力，可使无人机产生低头和抬头力矩。在栖落机动末段，无人机舵面操纵效率很低，依靠舵面偏转很难实现俯仰姿态控制，而本发明无人机利用所述可移动机翼和动力螺旋桨组件提供俯仰控制力矩，解决了传统固定翼无人机在栖落末段俯仰姿态难以控制的问题。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种用于栖落机动的固定翼无人机。

背景技术

自莱特兄弟发明第一架飞机以来，人类便实现了像鸟一样可以在空中飞翔，但仍未能很好的实现像鸟一样自由的栖落。栖落一词源于对大自然中鸟类飞行的研究，栖落特点使其不需要一直在空中飞行，可以灵活停靠在树枝及地面上以节约自身能量消耗，发现并捕食猎物。无人机若能够像鸟一样可以快速停靠在电线杆、建筑外墙、树枝等位置，则能够进一步增加滞空时间，进而实现全天候的情报收集、监视与侦查。对于侦查任务来说，在战区持续滞空对于任务完成至关重要，特别是在战场环境中，敌人的行为和习惯必须处于持久监视下。而执行侦查任务，尽量降低能量消耗是保持持续侦查的关键，而无人的栖落侦查便是一种耗能较低的方式。

在现有的无人机中，旋翼类无人机可以实现空中悬停和稳定栖落，但其在飞行过程中耗能较大且飞行速度较低，无法同时满足快速飞行与稳定栖落的需求。传统构型的固定翼类无人机飞行速度较快，但很难实现像鸟一样快速栖落，主要原因有两点，其一是在栖落末段无人机容易出现大迎角失速现象，失速使得流经机翼表面的气流出现分离现象，进而表现出非常复杂的气动力现象。其二是在栖落末段飞行速度很低，此时舵面执行机构操纵效率很低，导致依靠舵面偏转很难实现对飞机姿态控制。针对以上问题本发明提出利用滑动机翼与尾翼增加螺旋桨组件相结合的方式来解决栖落末段俯仰姿态难以控制的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决传统固定翼无人机在栖落末段飞行迎角大、舵面执行效率低而导致的俯仰姿态控制困难问题。本发明提出一种含尾翼组件且机翼可滑动的栖落无人机。

技术方案

一种含尾翼组件且机翼可滑动的栖落无人机，其特征在于固定翼无人机配置有滑动机翼和螺旋桨组件，用于栖落末段俯仰姿态控制；所述的滑动机翼可沿机身纵轴前后移动，从而改变机翼气动中心与飞机重心的距离；所述的螺旋桨组件安装在飞机尾部，产生的拉力方向相反，靠近飞机平尾的螺旋桨组件产生的拉力方向向上，远离飞机平尾的螺旋桨组件产生的拉力方向向下；当飞机进入栖落末段后，通过控制两个螺旋桨组件的拉力改变飞机所受的俯仰力矩，从而实现俯仰姿态的精确控制；所述的螺旋桨组件包括电机安装底座、无刷电机和桨叶三部分；其中桨叶安装在无刷电机上，无刷电机安装在电机安装座上并带动桨叶旋转产生拉力；电机安装座沿着飞机纵轴中心线，按照前后放置的方式安装在飞机尾翼部位，用于固定无刷电机；所述尾翼部位是指沿着飞机机身纵轴线尽量远离机头位置且不超过飞机平尾的前边线；无刷电机位于电机安装座上，两个无刷电机旋转方向相反，从而抵消部分由于电机旋转产生的扭转力矩，通过控制无刷电机转速来改变两螺旋桨组件的拉力大小。

有益效果

本发明提出的一种含尾翼组件且机翼可滑动的栖落无人机，采用移动主翼位置的方式改变机翼气动中心位置，最终达到调节飞机俯仰力矩的目的，从而克服了飞机在大迎角时舵面执行效率低的问题。更进一步地利用一对螺旋桨组件分别顺、逆时针旋转并在尾翼部位分别产生向上和向下的拉力，从而避免在精准姿态控制时仅依靠移动主翼位置而出现的机械间隙和响应时间慢的问题。综合以上有益效果，采用本发明构型的固定翼无人机能够很好的解决在栖落末段无人机俯仰姿态控制困难的问题。

附图说明