[发明专利]一种垂直起降航模无人机

说明书

技术领域

 本发明涉及一种航模无人机技术，特别是一种利用可旋转的螺旋桨来垂直起降和飞行的航模无人机。

背景技术

1914年英国的卡德尔和皮切尔两位将军提议研制一种不用人驾驶的小型飞机，这一想法得到了认可，从此人类开启了对无人机研究的新篇章，在过去的一百多年里无人机技术得到了迅速的发展。

 航模是指能在空中飞行的模型飞机，一般用于航空知识普及、理论研究、机型试验、军事工具、摄影辅助等领域。目前常见的航模无人机有航模直升机和航模飞翼，由于两者结构布局上的较大差异，所以具有不同的特征。航模直升机只在顶端安装一个螺旋桨，主要依靠螺旋桨的旋转产生升力和前进的推力，所以通常螺旋桨的尺寸较大、结构相对复杂，提供的动力也有限，所以只能低速飞行，另外单一螺旋桨抗风能力差，飞行不稳，易失衡造成损坏或坠机。航模飞翼又称全翼机，采用的是一种有别于常规气动布局的布局方式，没有尾翼，并且机身的主要部分全都隐藏在机翼内，简单说就是只有飞机翅膀的布局，看上去只有机翼，没有机身和起落架等，机身和机翼融为一体，所以从外观来看呈扁平状，这种气动布局方式的好处在于飞行时只需提供前进的推力，机身依靠自身结构特点产生向上的升力，不足在于需要高速飞行才能产生足够的升力，对场地要求也较高，由于没有起落架，起降时对机身磨损较大，冲撞也极易破坏螺旋桨和控制系统。

另外，现有模型飞机多采用锂电池供电，由于受电池容量限制，飞行时间和飞行距离有限，飞行一段时间后就需要降落更换电池或重新充电，还缺少一种能够在飞行过程中利用太阳能实时充电的模型飞机。

发明内容

针对现有航模无人机技术存在的问题，本发明提供了一种具有可旋转式螺旋桨、安装起落架、搭载太阳能充电系统的垂直起降快速飞行航模无人机。

为解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：一种垂直起降航模无人机，包括机身、机翼、起落架、升降及飞行系统、转向系统和太阳能充电系统；所述机翼安装在机身两侧，起落架安装在机身下表面，升降及飞行系统安装在机翼和机身上，转向系统安装在机翼尾部，并与机翼配合调整无人机飞行姿态，太阳能充电系统安装在机翼主翼上表面及机身内部。

所述机身由机身骨架和碳纤维外壳组成，机身骨架由轻木薄板拼接而成，骨架内部有用于安装其他控制部件的机舱，碳纤维外壳包裹在机身骨架外部，用于密封和保护。

所述机翼包括主翼、尾翼、主翼副翼和尾翼副翼，主翼是机身两侧的大机翼，尾翼是机身尾部两侧的小机翼，主翼和尾翼的作用是在飞行时提供飞行升力和维持机身平衡，所述主翼副翼和尾翼副翼安装在主翼和尾翼末端，同时与转向系统相连，可以绕机翼小角度摆动，用于调整无人机的飞行姿态。

所述起落架分为前起落架和后起落架，安装在机身底部，起落架包括支架和轮子，后起落架支架采用U型结构，在起降时可以承受机身的重量和地面的冲击力，避免机身与地面擦碰。

所述升降及飞行系统包括两个可旋转式螺旋桨装置和一个风扇式涵道，可旋转式螺旋桨装置包括旋转舵机、小齿轮、大齿轮、电机支架、固定轴、电机和螺旋桨，旋转舵机安装在主翼靠近机身的前侧位置，小齿轮安装在旋转舵机的输出轴上，随舵机输出轴一起旋转，大齿轮固定在电机支架内侧，与电机支架一起可以在固定抽上旋转，所述固定轴一端固定安装在主翼上，另一端安装电机支架，电机支架可绕固定轴转动，电机支架上装有电机，电机轴与螺旋桨相连，螺旋桨随电机一起旋转。所述风扇式涵道，安装在机身尾部，向下排气，在起降时提供升力，与旋转螺旋桨配合维持机身平衡，由于风扇式涵道技术已经很成熟，本发明采用市场现有产品，不做单独设计。

所述转向系统包括四个转向装置，分别安装在主翼和尾翼靠近副翼处，转向装置包括转向舵机、拉杆和固定环，转向舵机安装在主翼和尾翼上，固定环安装在副翼上，拉杆一端与转向舵机相连，另一端与固定环相连，转向舵机输出一定角度范围内的摇摆运动，通过拉杆带动副翼围绕主翼和尾翼摆动，从而调整机身的飞行姿态。

太阳能充电系统用于补充飞行动力，延长无人机飞行时间，包括太阳能电池板、稳压电路、充电电路和锂电池。太阳能电池板用胶黏剂安装在主翼上表面，输出端由主翼内部进入机身与稳压电路相连，稳压电路再与充电电路相连，最终为锂电池充电，稳压电路、充电电路和锂电池安装在机身内部骨架结构的机舱中。