[实用新型]一种垂直起降水平飞行无人机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种垂直起降水平飞行无人机，属于航空航天飞行器设计领域。

背景技术

目前，无人机已经广泛应用航拍、植保、林业、消防、侦查、反恐等领域，各种层出不穷的新应用也对无人机的设计和优化提出了新的要求。续航时间是评估无人机性能的一项重要指标，大量新的技术和手段不断涌现致力于提高无人机的续航时间。固定翼无人机相对于旋翼无人机的优点在于自身携带的动力能源仅用于提供推力或拉力，由机翼和机身产生的升力克服重力使固定翼无人机维持空中飞行的状态。相比之下，旋翼无人机自身携带的动力能源绝大部分用于克服机体的重力。相同起飞重量的固定翼无人机比旋翼无人机有更长的续航时间。从易使用性方面来看，旋翼无人机不需要跑道，几乎可以从任意地理位置起飞执行任务，而固定翼无人机的起飞和降落均大大受到场地的限制。垂直起降水平飞行无人机是固定翼和旋翼无人机的结合体，借用旋翼无人机的功能垂直起飞或者降落，摒弃对场地的依赖，升高至一定高度后计生旋转至水平飞行状态，利用机身产生的升力克服重力，节省大量的动力能源。

垂直起降水平飞行无人机的技术难点在于垂直飞行状态于水平飞行状态的转换，在飞行控制稳定可靠的前提下通过机体的结构设计尽量提高飞行状态转换的稳定性并降低转换难度将有助于这类无人机的进一步发展和应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种垂直起降水平飞行无人机。

本实用新型的工作原理为：在常规垂直起降水平飞行无人机基础上于机体尾部增加可变向辅助旋翼，利用可变向辅助旋翼，在无人机垂直起飞或者降落过程中保持辅助旋翼转动轴与主旋翼转动轴平行以增加无人机升力；在无人机垂直飞行与水平飞行的转换过程中调整可变向辅助旋翼使其转动轴与主旋翼转动轴垂直以增大飞行姿态转换过程中的俯仰力矩；当无人机完全处于平飞状态时调整可变向辅助旋翼使转动轴与主旋翼转动轴平行，增大无人机平飞时的牵引力。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种垂直起降水平飞行无人机，包括主旋翼、无人机机身、水平尾翼、垂直尾翼和可变向辅助旋翼。所述主旋翼位于无人机顶部两侧，分别由各自电动机带动旋转，为无人机提供垂直起飞和降落时的升力以及平飞时的拉力。所述水平尾翼位于无人机机体底部两侧，由舵机控制为无人机提供俯仰力矩。所述垂直尾翼固定于无人机机体底部两侧，提供无人机垂直起飞和降落地面时的支撑作用，以及起到空中飞行时无人机尾部气流的整流作用。所述可变向辅助旋翼位于无人机机体尾部中央位置，可变向辅助旋翼的转动轴方向可以根据无人机飞行姿态变化的需要而调整。

附图说明

图1为一种垂直起降水平飞行无人机正视图。

图2为一种垂直起降水平飞行无人机俯视图。

图3为可变向辅助旋翼正视图。

图4为无人机垂直起飞和垂直降落时可变向辅助旋翼位置示意图。

图5为无人机垂直飞行与水平飞行飞行姿态转换时可变向辅助旋翼位置示意图。

图6为无人机水平飞行时可变向辅助旋翼位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型一种垂直起降水平飞行无人机，包括主旋翼（1）、无人机机身（2）、水平尾翼（3）、垂直尾翼（4）和可变向辅助旋翼（5）。

如图1和图2所示，主旋翼（1）位于无人机顶部两侧，分别由各自电动机带动旋转，为无人机提供垂直起飞和降落时的升力以及水平飞行时的拉力。垂直尾翼（4）固定于无人机机体底部两侧，提供无人机垂直起飞和降落地面时的支撑作用，以及起到空中飞行时无人机尾部气流的整流作用。

如图1所示，水平尾翼（3）位于无人机机体底部两侧，由舵机控制为无人机提供俯仰力矩。

如图1和图3所示，可变向辅助旋翼（5）位于无人机机体尾部中央位置，通过两侧转轴（6）与机身以转动副连接，辅助旋翼螺旋桨及提供动力的电机安装于辅助旋翼支杆（7）中央。可变向辅助旋翼的转动轴方向可以根据无人机飞行姿态变化的需要控制两侧转轴（6）的转动角度而调整。

如图4所示，当无人机从地面垂直起飞或者垂直降落准备回收时，调整可变向辅助旋翼（5）转动轴与主旋翼（1）转动轴平行，增加无人机升力。

如图5所示，当无人机由垂直飞行状态转到水平飞行状态或者从水平飞行状态转到垂直飞行状态，调整可变向辅助旋翼（5）转动轴与主旋翼（1）转动轴垂直，增加无人机机身俯仰力矩，稳定可靠地实现飞行姿态转换。