[发明专利]一种三旋翼尾座式垂直起降无人机

说明书

本发明实施例涉及一种三旋翼尾座式垂直起降无人机，包括机身、两个机翼和一个尾翼，每个机翼上设置有翼尖旋翼，尾翼上设置有可折叠的矢量旋翼，机翼和尾翼上均设置有支撑杆。在无人机上设置两个翼尖旋翼和一个矢量旋翼形成三旋翼，通过控制三旋翼和舵面实现垂飞模式、平飞模式、垂飞到平飞过渡模式和平飞到垂飞过渡模式这四种无人机的飞行模式。该无人机简化了飞行控制系统复杂度；结构简单，减小巡航过程中无用重量，增加无人机载重能力；该无人机在平飞过程中，尾翼尖部前端的矢量旋翼不工作且折叠收回，减小无人机飞行的阻力，提高无人机续航时间，解决了现有垂直起降无人机的控制系统复杂、飞行阻力大且载荷能力弱的问题。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种三旋翼尾座式垂直起降无人机。

背景技术

在现有航空无人机技术中，固定翼型不能实现垂直起降，而多旋翼型则存在飞行速度缓慢，续航时间短且载重小等缺点，为此垂直起降无人机成为了发展的趋势。但是，复合式垂直起降无人机包含垂直起降和平飞推进两套动力系统，使得其有效载荷低、外露桨叶引起的固定翼飞行阻力大；倾转式垂直起降无人机在倾转过程中控制复杂，技术难度大、风险高；而尾座式垂直起降无人机则介于两者之间，既保证垂直起降无人机具备较好的载荷能力，又降低了控制复杂度，是目前垂直起降无人机重点发展的外形布局及控制形式。

因此，现有的航空无人机难以兼顾垂直起降与高航速，长续航，大载重等特点，同时存在有效载荷低，飞行阻力大，控制复杂，技术难度大等缺点。

发明内容

本发明实施例提供了一种三旋翼尾座式垂直起降无人机，用于解决现有垂直起降无人机的控制系统复杂、飞行阻力大且载荷能力弱的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种三旋翼尾座式垂直起降无人机，包括机身和设置在所述机身上的两个机翼和一个尾翼，每个所述机翼上设置有翼尖旋翼，所述尾翼上设置有可折叠的矢量旋翼，所述机翼和所述尾翼上均设置有支撑杆，两个所述机翼上均设置有第一控制舵面，所述尾翼上设置有第二控制舵面；该三旋翼尾座式垂直起降无人机的飞行模式包括垂飞模式、平飞模式、垂飞到平飞过渡模式和平飞到垂飞过渡模式；

所述垂飞模式，用于无人机的起飞，两个所述机翼和所述尾翼均不工作，所述翼尖旋翼和矢量旋翼给无人机提供推力和控制力；

所述平飞模式，用于无人机平行飞行，两个所述机翼、所述第一控制舵面和所述第二控制舵面均工作，所述尾翼和所述翼尖旋翼工作且所述矢量旋翼折叠收起；

所述垂飞到平飞过渡模式为无人机的俯仰角由90±0.5°逐渐减小至0±0.5°；

所述平飞到垂飞过渡模式为无人机的俯仰角由0±0.5°逐渐增大至90±0.5°。

优选地，所述垂飞到平飞过渡模式中无人机的俯仰角由90±0.5°逐渐减小至0±0.5°的过程为：两个所述机翼和所述尾翼工作，通过所述矢量旋翼和所述第一控制舵面协同工作逐渐减小无人机的俯仰角，当无人机在水平方向的加速度减少至0，且无人机的俯仰角达到0±0.5°时，所述矢量旋翼折叠，无人机由所述垂飞模式转换为所述平飞模式。

优选地，在无人机的俯仰角减小过程中，控制无人机在水平方向飞行速度和所述矢量旋翼的转速让无人机在垂直方向上的合力始终为0。

优选地，所述平飞到垂飞过渡模式中无人机的俯仰角由0±0.5°逐渐增大至90±0.5°的过程为：所述矢量旋翼和所述第一控制舵面协同工作，无人机减速飞行并增大无人机俯仰角，当无人机在水平方向的加速度和速度均为0，且无人机的俯仰角达到90±0.5°时，无人机由所述平飞模式转换为所述垂飞模式。

优选地，在无人机减速飞行并增大无人机俯仰角过程中，空气阻力大于无人机在水平方向上的旋翼拉力；其中，所述旋翼拉力由两个所述翼尖旋翼和所述矢量旋翼产生。