[发明专利]排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机

说明书

技术领域

本发明涉及高空长航时无人机领域，具体涉及一种排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机。

背景技术

由于传统的刚性机翼自身重量较大，对发动机的比推力有较高的要求且能耗较高，使得越来越多的飞行器采用充气机翼代替刚性机翼以减轻飞行器自身重量实现飞行器的轻量化。但是充气机翼（尤其是大翼面柔性充气机翼）面临由于自身柔性所来带的结构非线性变形突出，刚度较差，气动外形难以保持，结构不稳定等问题，从而影响到飞行器结构的稳定性和可靠性。目前大量的研究仅是针对机翼内部结构进行优化设计，对于机翼大变形问题的研究极少。而翼伞系统以其良好的滑翔性能和稳定性广泛应用于精确空投和飞行器的回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机，为了有效解决大翼面柔性充气机翼由于大变形所带来的结构不稳定问题。

为提高无人机满足任务需求的能力以及进一步实现高空长航时飞行，本发明提出将柔性大翼面机翼与刚性无人机用类翼伞结构分布的伞绳（采用排阵式悬索类翼伞结构形式）连接起来，从柔性充气机翼外部控制机翼大变形。

本发明为实现上述目的采取的技术方案是：

排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机，它包括柔性充气机翼、展开可固化桁架、刚性无人机及类翼伞结构分布的伞绳；所述的展开可固化桁架的上端与柔性充气机翼下蒙皮的正中间固连，展开可固化桁架的下端与刚性无人机的上表面的正中间固连，展开可固化桁架的左右两侧分别设置有类翼伞结构分布的伞绳，设置在展开可固化桁架左右两侧的类翼伞结构分布的伞绳上端呈排阵式设置，且设置在展开可固化桁架左右两侧的类翼伞结构分布的伞绳上端与柔性充气机翼下蒙皮固连，设置在展开可固化桁架左右两侧的类翼伞结构分布的伞绳的下端与刚性无人机固连。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本发明首次将柔性充气机翼与翼伞结构（即类翼伞结构分布的伞绳，也即采用排阵式悬索类翼伞结构形式）、展开可固化桁架和刚性无人机相结合得到一种刚柔结合的新型结构，既具备柔性充气机翼重量轻、可折叠、成本低、易于载运等优势，同时也具有刚性机翼刚度好，外形稳定的优势。

2.本发明从外部通过高比强度、高比模量芳纶纤维材料的牵引作用来控制机翼大变形，有效解决大尺度柔性充气机翼刚度差问题，提高飞行器整体稳定性和可靠性，有利于进一步实现高空长航时飞行的目标。

3.本发明在柔性充气机翼内部充入氦气，结构受升力和浮力共同作用，能有效减轻动力系统负担，有利于实现高空长航时的飞行目标。

4.本发明采用类翼伞结构分布的伞绳（即排阵式悬索的布局形式）为实现刚性翼与柔性翼结合提供可能。

5.本发明外部绳索以类似翼伞结构布局，为机翼实现展开后的巡航提供升力，并通过滑翔为实现回收提供可能。

综上，本发明在柔性翼原有重量轻、成本低的基础上有效解决大尺度充气翼刚度差，非线性变形突出的问题，提高飞行器整体稳定性和可靠性。本发明特别适用于高空长航时无人机。

附图说明

图1为本发明的排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机处于飞行状态的左视图；

图2为本发明的排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机处于飞行状态的主视图；

图3为柔性充气机翼1与类翼伞结构分布的伞绳连接的立体图；

图4为柔性充气机翼上伞绳连接点的布局示意图；

图5为柔性充气机翼上由三根伞绳得到一级节点的示意图；

图6为本发明的排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机展开前的俯视图；

图7为本发明的排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机展开前的左视图；

图8为本发明的排阵式悬索控型刚柔混合式类翼伞柔性充气机翼无人机展开可固化桁架结构的示意图。

    图中，1-柔性充气机翼；2-展开可固化桁架；3-刚性无人机；4-类翼伞结构分布的伞绳；5-矩阵式方格；6-内切圆；7-一级节点；8-二级节点；9-三级节点。

具体实施方式