[发明专利]一种变涵道尾座式高速无人机及其工作方法

说明书

本发明公开了一种变涵道尾座式高速无人机及其工作方法，本发明的无人机包括：机身、鸭翼、后掠机翼、旋翼系统、前掠翼、副翼、机翼垂直起落架、下半涵道、后起落架、垂尾、方向舵、垂尾垂直起落架、前起落架、涵道伸缩机构、上半涵道。当无人机处于尾座式飞机模式时，上半涵道未收缩进下半涵道内，即为全涵道形态；当上半涵道收缩进下半涵道内时，即涵道由全涵道形态变为半涵道形态；本发明实现了在垂直飞行模式与固定翼飞机模式之间自由切换，同时兼备了尾座式无人机的可垂直起降，停机面积小的优点，本发明的全涵道变半涵道设计使涵道在整个飞行过程中可以根据飞行需求改变模式，解决了涵道固有的倾转后升力浪费问题。

技术领域

本发明属于无人机领域，具体指代一种变涵道尾座式高速无人机及其工作方法。

背景技术

尾座式无人飞行器这种新构型飞行器兼顾固定翼与旋翼飞行器的优点，其设计理念最早可以追溯到第二次世界大战末期，当时这款可以说具有创造性的飞行器仍然停留在理论研究上，并未经过验证投入生产中，但在此之后这种新概念飞行器越来越受到世界各国的重视。作为可以同时实现高速飞行和垂直起降的尾座式构型飞机，取得的研究进展和重视程度方面却远远不如复合式直升机和倾转旋翼机。而我国已有的尾座式无人机采用固定翼飞机构型，在机头前端加装大半径旋翼，同时为了平衡反扭距，不得不采用共轴式旋翼，这无疑减少了停机面积小的优势，并且该构型的飞机垂直起降时重心更加偏上，稳定性不够强。

发明内容

为了解决上诉的技术问题，本发明提供了一种变涵道尾座式高速无人机。本发明作为一款高速无人机，实现了在垂直飞行模式与固定翼飞机模式之间自由切换，同时兼备了尾座式无人机的可垂直起降，停机面积小的优点，本发明结合鸭翼气动布局、前后掠翼相结合及可折叠机翼的设计思路，为其提供了高速飞行的能力以及抗侧风能力强、操纵性好、机动性好、续航时间长的优势，同时作为涵道飞行器，具有安全性高的显著特点。

本发明是这样实现的：

一种变涵道尾座式高速无人机，包括机身，所述的机身的头部两侧安装有鸭翼，所述的机身中部两侧安装有后掠机翼，所述的机身中部两侧还安装有涵道伸缩机构，包括上半涵道、下半涵道；所述的上半涵道、下半涵道位于后掠机翼的尾缘部分；所述的后掠机翼还连接有前掠翼，前掠翼后部安装有副翼；所述的下半涵道的横梁上安装有旋翼系统以及涵道伸缩机构；所述的涵道伸缩机构包括钢丝绳、舵机、槽环、扭簧；所述的扭簧安装于旋翼系统外部，扭簧伸出的一端与上半涵道内侧端连接；钢丝绳安装于在下半涵道内部，一端与槽环相连接，另一端与上半涵道外侧端相连接，槽环与舵机相配合，舵机固定于机身内部；所述的舵机工作带动槽环旋转，由于钢丝绳的一端与槽环相连接，槽环旋转时，钢丝绳会绕着槽环缠绕，而钢丝绳的另一端连接上半涵道的外侧，上半涵道伴随随钢丝绳的运动而缩进下半涵道的内部，上半涵道收缩进下半涵道内，即为半涵道形态；当无人机处于尾座式飞机模式时，上半涵道未收缩进下半涵道内，即为全涵道形态；当上半涵道收缩进下半涵道内时，即涵道由全涵道形态变为半涵道形态。

进一步，所述的机身的头部下侧安装有前起落架，在固定翼前飞模式及垂飞模式时，前起落架收进机身内部，减少前飞时的阻力。

进一步，所述的鸭翼通过转轴连接于机身，鸭翼独立倾转范围为0°~150°；前掠翼与后掠机翼通过转轴相连接，前掠翼的折叠范围为0°~90°，

进一步，所述的上半涵道能够缩进下半涵道的内部，上半涵道的伸缩范围为0°~163°。

进一步，所述的后掠机翼的尾缘安装有机翼垂直起落架；所述的下半涵道上安装有后起落架。

进一步，所述的机身的尾部上端为垂尾，垂尾上设置有方向舵，垂尾的后缘安装有垂尾垂直起落架。

进一步，所述的前飞模式进行滑跑起降时，前起落架从机身中伸出。

进一步，所述的旋翼系统中包括机身左右对称安装的左旋翼系统和右旋翼系统；二者为独立控制总距，左旋翼系统与右旋翼系统的旋转方向相反，以平衡反扭矩。