[发明专利]一种无人飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型飞行器，尤其是摆线桨和螺旋桨协同工作的无人飞行器。

背景技术

无人驾驶机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人的飞行器。它的研制成功和战场运用揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的“非接触性战争”的新篇章。与载人飞行器相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，因此，世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞行器的研制工作。与此同时，机体微型化、综合集成化和机体隐身化将是无人驾驶飞行器的重要发展方向。微小型无人驾驶飞行器有着常规的无人驾驶飞行器所不具有的优点：目标小，噪音低，雷达可视信号弱，高度灵活性，能侦查卫星和侦察机不能探测的死角等。国内对微小型无人飞行器的研究成果主要分为三类：旋翼型、固定翼型、扑翼型。

与常规的微小型无人飞行器不同，本发明在已有的研究基础之上采用摆线桨与螺旋桨的合理配合来对飞行器进行控制。早在100年前，就有人提出了摆线桨飞行器的概念，所谓摆线型螺旋桨，是指将几个叶片安装在一个旋转的圆柱形框架的边缘，当每个叶片在空中运动起来时，将会产生升力和推力。摆线桨具有如下优点：1、可按需要产生360度的全矢量推力，而且瞬时可变；2、摆线桨比常规螺旋桨和涡轮发动机有更高的推力水平；3、推力垂直于螺旋桨转动轴线，当改变推力矢量的方向时摆线桨飞机物理位置不会改变；4、推力随着前飞速度的增加而增加，在速度为111.12km/h的时候达到最大，在巡航速度下耗油量小，这样就会加大航程；5、摆线桨不管以多大功率转动，噪音都非常低；6、摆线桨有很多种安装方法，它可以替代常规飞机平尾、方向舵和升降舵的作用；7、由于摆线桨的出现，飞机整体的机动性将大大提高，可能会出现一种新的姿态机动领域，它可以作为飞行器的姿态控制器。考虑到摆线桨叶片运动的复杂性，目前国际上尚没有成熟的分析理论，研究仍处于探索阶段。国外已经对摆线桨技术进行了半个多世纪的研究，但是由于摆线桨叶片运动时，叶片间存在强烈干扰，流场非常复杂，再加上控制机构和飞行稳定性等原因，世界上一直没有关于此类飞行器的可控飞行的记录。直到2011年我国首届大学生国际无人飞行器创新大赛上西工大本科生研制出“风火轮”滚翼机之后才标志着此类飞行器首次实现遥控飞行。

发明内容

本发明设计的目的在于提供一种结构简单，可靠性高，可实现性以及实用性高的新型飞行器。

本发明的技术方案为：该飞行器包括机身、动力装置、能源装置、控制系统、支架系统。所述的机身由一个大椭圆框架和一个小椭圆框架组成，且大椭圆框架可以通过两个椭圆框架之间的转动轴绕小椭圆框架360度自由旋转。所述的动力装置由摆线桨结构和螺旋桨结构组成。所述的摆线桨结构位于小椭圆框架的内部，两个摆线桨共轴且旋转方向相反。所述的两个螺旋桨结构位于大椭圆框架外部，且对称分布。所述的能源装置位于小椭圆框架的内部，对称分布。所述的控制系统由两个子控制系统组成，子控制系统位于小椭圆框架的内部，成对称分布。所述的支架系统可以进行收放运动，当该飞行器位于地面时，由轻质金属杆以及弹性橡胶球组成的支架放下起到支撑机身的作用，当该飞行器运动时，支架收入椭圆框架的内部。

所述的摆线桨结构包括控制杆、偏心轮、叶片、驱动轴、叶片驱动杆(如图2)。

所述的螺旋桨结构包括三叶桨以及小型发动机。

所述的能源装置为氢燃料电池。

所述的支架系统由轻质金属杆、支架收放装置、弹性橡胶球组成。

本次发明的新型飞行器具有如下优点：1、该无人飞行器采用摆线桨和螺旋桨组合形式，噪音小、能提供较大的升力和推力；2、结构简单、体积小、质量轻；3、机动性好、可靠性高、巡航时间长

附图说明

下面结合附图对本次发明的新型飞行器作进一步的详细说明；

图1为本次发明的新型飞行器的总体结构示意图；

图2为本次发明的新型飞行器的摆线桨结构示意图；

图3为本次发明的新型飞行器的巡航效果图；

图4为本次发明的新型飞行器的爬升效果图；

图1-2中，1、支架收放装置；2、弹性橡胶球；3、大椭圆框架；4、驱动轴；5、小椭圆框架；6、子控制系统；7、转动轴；8、小型发动机；9、三叶桨；10、氢燃料电池；11、轻质金属杆；12、叶片；13、固定支架；14、控制杆；15、偏心轮；16、叶片驱动杆。

具体实施方式