[发明专利]一种尾推式无舵面双涵道无人飞行器

说明书

本发明公开了一种尾推式无舵面双涵道无人飞行器，属于无人机技术领域，所述无人飞行器包括机身、起落架、机翼、涵道、涵道风扇和尾旋翼，两个涵道布置在重心两侧机翼外段用以提供无人机主升力并通过涵道转速差动实现无人机的横滚运动，机尾水平布置可以周期变距的旋翼系统，通过纵向、横向周期变距进行俯仰及偏航控制，通过总距操纵产生前向或后向力，使无人机具备垂直起降、悬停、前后飞及侧飞的能力。该无人飞行器充分应用涵道动力推力大、噪声小、安全性高的特点，整体结构紧凑、有效载荷空间大，适合于楼宇、丛林等密集型环境的低速空中作业。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及为一种尾推式无舵面双涵道无人飞行器。

技术背景

涵道式无人飞行器结构紧凑，具备垂直起降功能，涵道的存在首先可以有效降低叶尖损失，具有一定长度的涵道可以维持桨盘上下压差，良好的涵道唇口设计可以产生一定的进气吸力，从而比普通多旋翼产生更大推力，其次涵道可以降低整机的热辐射性和桨叶噪声从而提高隐蔽性。同直升机相比没有大直径的高速旋转旋翼，在飞行过程可以近距离接近目标，更适合于在丛林、楼宇间等密集型环境的空中作业。鉴于以上优点国内外对涵道式无人飞行器进行了大量研究，目前主流的涵道式无人飞行器主要有两类构型：

以单涵道作为飞行器的主体并提供主升力，无人机形如一个涵道发动机，任务载荷及航电设备挂载于涵道中心或壁面，挂载空间狭小，受发动机影响机体震动环境恶劣，无人机的高度控制依靠涵道桨叶变速或变距等方式，控制难度较大且对控制系统的设计要求较高；无人机姿态变化依靠内部导流板产生控制力矩，作用力臂较短，导致无人机的姿态控制难度较高，控制特性较差。

采用辅助涵道用来控制姿态的多涵道式无人飞行器，其高度控制特性与单涵道无人机类似，姿态控制一般至少需要四个小涵道，过多的动力系统增大了维护和制造成本，且动力形式多为油电混合，在飞行中对燃油和电能都有较大消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾推式无舵面双涵道无人飞行器，在现有的涵道无人飞行器技术基础上提出采用两个涵道提供全机主升力，拥有了常规无人机机身和机翼，并在机尾布置旋翼用于推进和姿态控制，从而改善涵道类无人机姿态控制特性差、任务载荷空间狭小、使用及维护成本高等系列问题。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种尾推式无舵面双涵道无人飞行器，所述无人飞行器采用常规无人机的机身，在重心两侧布置涵道并在尾部水平布置旋翼系统，所述无人飞行器包括机身、涵道、涵道风扇，其中所述机身为面对称的多面体构型，在所述机身两侧有机翼，所述机翼外端为涵道，所述涵道垂直放置并与机翼通过承力主梁固连；在所述机身尾部布置可周期变距的尾旋翼，旋翼主轴方向与机身纵轴重合，用于产生无人机前飞推力并参与姿态控制。

优选地：所述的机身重心处截面最大，向前后两端逐渐变窄，整体呈面对称型多面体结构，沿纵向在各段连接处及承力处设置有隔框，在机身与起落架、机翼及尾旋翼连接处有结构加强。

优选地：所述的涵道包含环形进气道，进气道内设有风扇和驱动风扇的电机；所述承力主梁贯穿机身横截面方向，两端连接有电机及风扇；所述机翼位于涵道与所述机身之间。

优选地：所述机翼与水平面之间有安装角，机翼与机身为可拆卸连接，机翼与涵道为一体结构，机翼与涵道连接处为流线型过渡外形。

优选地：所述的尾旋翼桨叶有两片，为矩形对称翼型桨叶，旋翼主轴上有自动倾斜器，自动倾斜器通过三个舵机操纵，可控制旋翼的后倒角、侧倒角及总距。

优选地：所述承力主梁为空心圆管梁，两端与两涵道外壁连接，在机身、涵道和机翼上相应连接部位均设置有主梁安装孔和增加强度的结构。

优选地：每个风扇有八片桨叶，电机通过电机座安装在承力主梁上，在电机安装部位有穿线孔，电机的供电线从所述承力主梁内部通到机身。