[实用新型]垂直起降固定翼无人机

说明书

本实用新型专利涉及垂直起降无人机。传统固定翼无人机具有长航程，高负载，稳定性好等优点，但其起降对环境要求较高，需专门的跑道；多旋翼无人机具有起降方便，可控性好等优点，但其航程相对较短，且负载有限。本垂直起降固定翼无人机兼具了传动固定翼无人机和多旋翼无人机的优点，在垂直起升后能转换到固定翼飞行模式，极大提升航程，为输电线和石油管线的长距离巡检提供了可能。本垂直起降固定翼无人机主要由机身、机翼、螺旋桨、电机、舵机、碳杆等组成。垂直起降时，为三旋翼模式，巡航时为固定翼模式，相对其它类型垂直起降固定翼无人机，本发明去掉了尾翼，利用旋翼保持平衡和辅助转向，极大减轻了固定翼巡航时的死重，进一步增加航程。

技术领域

本实用新型涉及垂直起降固定翼无人机，为无人机领域。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，随着电子信息技术的高速发展，无人机在航拍摄影、农林业、管线巡检、测绘、消防救援等领域有了越来越多的应用场景。按无人机动力结构分类，主要分为固定翼无人机、多旋翼无人机以及垂直起降固定翼无人机。

传统的固定翼无人机具有飞行速度快，经济性高，运载能力强，航程大等特点，但固定翼无人机动力结构决定了其必须要有一定的速度才能起飞，即起降需要特定跑道，且固定翼无人机无法实现在空中进行悬停、低速机动等动作。多旋翼是依靠多个旋翼产生的升力来平衡飞行器的负载，能实现空中悬停、低速移动等动作，且对起降场地没有过多要求，但其动力特性决定了多旋翼无人机无法应用于远距离的航程，且负载能力相对较弱，飞行速度较低。

基于此，能实现垂直起降的固定翼无人机应运而生，目前大多数垂直起降固定翼无人机采用复合翼、倾转式及尾座式的布局，其中复合翼和倾转式布局在固定翼模式下会有较大死重，进而影响到续航。

发明内容

因此，本实用新型垂直起降固定翼无人机对之前的无人机布局进行了革新，采用去尾翼的倾转布局，在能实现垂直起降又能实现高速度大航程的基础上，进一步控制死重，提升续航。

本实用新型垂直起降固定翼无人机，主要由两个无刷直流电机、共轴反转电机、两对正反桨、翼尖、机翼、方形碳杆、圆形碳杆、机身、双轴舵机、单轴舵机、舵机座、电机架、方轴组成。所述左、右两个无刷直流电机定子与方形碳杆两端通过螺栓连接固定，转子中心轴分别与一只正桨和反桨以防松螺栓紧固。方形碳杆中部与机身固定连接。机翼中部与机身固定连接，左右两端与翼尖固定连接。两根圆形碳杆通过机身贯穿整个机翼并与之固定。单轴舵机与机身固定连接，舵机轴与方轴后端通过螺钉连接固定。方轴中部与机身通过轴承实现转动副形式联接，可相对机身自由转动，前端与舵机座固定连接。双轴舵机固定安装在舵机座上，舵机轴与电机架通过螺钉固定连接。共轴反转电机定子与电机架通过螺栓连接固定，转子中心轴各安装一只正、反桨并用防松螺栓紧固。

两个无刷直流电机分别驱动一个正桨和一个反桨，从而抵消因桨做功导致的对机身的反扭力，一个共轴反转电机上下分别安装一对正反桨，反向旋转，产生的反扭力也相互抵消。垂直起降模式下，双轴舵机转角为0度，共轴反转电机轴垂直于地平面，无人机以三旋翼模式工作，其偏航通过单轴舵机的舵机轴转动一定角度实现，翻滚通过两个无刷直流电机实现，俯仰由共轴反转电机和无刷直流电机共同作用实现。垂直起升后，双轴舵机的舵机轴转动一定角度使电机架向前倾转，共轴反转电机轴线与水平面夹角小于90度，对无人机提供一个向前的拉力，使无人机向前加速，加速至一定速度后，无人机进入固定翼模式，机翼产生升力进行负载飞行，后面两个无刷直流电机工作功率逐渐下降，在有气流扰动时，无刷直流电机进入工作状态，相当于传统固定翼无人机的尾翼以保持无人机的平衡飞行状态。固定翼模式下转向，由单轴舵机的舵机轴转动一定角度实现无人机偏航，两个无刷直流电机的不同转速工作实现无人机翻滚，这两种姿态复合可实现无人机固定翼模式下的转向机动。固定翼模式下平衡保持和转向机动的实现都无需尾翼和副翼。

其中，双轴舵机可实现0——180度的转动，控制共轴反转电机的倾转角度，0度无倾转，90度倾转至平行于地平面。