[发明专利]一种新型高效倾转旋翼无人飞行器

说明书

本发明公开了一种新型高效倾转旋翼无人飞行器，该飞行器布局具有更高的气动效率和更好的平飞纵向和航向控制性能，在保证垂直起降的前提下，能够实现高速高效飞行。飞行器包括：倾转旋翼、垂飞机构、固定机翼、固定垂尾、全动平尾、机身结构和起落架。飞行器从起飞到平飞需经历垂飞状态、过渡飞行状态和平飞状态。倾转旋翼和垂飞机构可通过作动机构旋转，使该飞行器能够实现垂直起降和高速平飞。倾转旋翼可变距，兼顾垂飞状态和平飞状态的旋翼效率，可驱动飞行器高速飞行；垂飞机构在垂飞状态时，与倾转旋翼共同提供垂直起降的升力和控制力，在平飞状态收至机身两侧，保持飞行器良好的气动外形。

技术领域

本发明涉及一种倾转旋翼垂直起降飞行器，属于航空产品技术领域。

背景技术

倾转旋翼无人飞行器兼具直升机的垂直起降能力和螺旋桨固定翼飞机的高速飞行性能，属于垂直起降飞行器。倾转旋翼无人飞行器动力作用力方向可倾转，具有广泛的应用前景，主要应用包括物流、巡线、森林防火、环境监测等。虽然倾转旋翼无人飞行器能够满足一些特殊场景的应用需求，但实际应用中还存在垂飞旋翼效率低、控制性能差和气动效率低等问题。例如：1.现有倾转旋翼无人飞行器垂飞与平飞采用同一套动力系统，且多为定距螺旋桨，而实际上，多旋翼与固定翼飞行器的旋翼无论从形态尺寸上还是机械机构上都存在显著差异，这是由不同飞行状态下螺旋桨的气动条件不同所决定的，因此现有倾转旋翼无人飞行器动力系统很难同时高效兼容垂飞和平飞状态，平飞速度较低，控制性能差；2.现有倾转旋翼无人飞行器方案多采用多旋翼方式垂直起降，通过增加多组旋翼来实现垂直起降功能，而这些旋翼在平飞过程中，只能提供较少的动力，而且复杂的倾转机构降低飞行器平飞时的气动效率，增大气动阻力。

发明内容

本发明提供了一种新型高效倾转旋翼无人飞行器方案，该飞行器布局具有更高的气动效率和更好的航向控制性能，在保证垂直起降的前提下，能够实现高速高效飞行。

一种倾转旋翼无人飞行器包括：倾转旋翼、垂飞机构、固定机翼、固定垂尾、全动平尾、机身结构和起落架，且至少包含1个倾转旋翼和由2个垂飞旋翼和可折叠支撑杆组成的垂飞机构。

根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼可绕垂直于垂尾对称面方向的转轴纵向倾转，也可绕在垂尾对称面内的另一个转轴横向倾转。

根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人飞行器，其特征在于，旋翼兼顾垂直起降和高速平飞时的旋翼效率。

根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼垂飞时为飞行器提供垂飞升力，前飞时为飞行器提供前飞拉力，垂飞与前飞采用同一套旋翼动力系统。

根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼平飞时气流作用于垂尾方向舵，提高航向控制性能。

根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人飞行器，其特征在于，垂飞机构在垂飞状态时提供升力，使飞行器能够垂直起飞和降落；在平飞状态时收至机身两侧，保持飞行器良好的气动外形。

根据上述技术方案之一所述的倾转旋翼无人飞行器，其特征在于，全动平尾在平飞时整体作为俯仰控制舵面，相比正常布局固定翼飞行器增大了控制面，提高了俯仰控制性能。