[发明专利]一种垂直起降固定翼无人飞行器

说明书

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种垂直起降固定翼无人飞行器。

背景技术

传统的无人飞行器可分为固定翼飞行器和旋翼飞行器两种。固定翼飞行器飞行速度快，航程和航时长，根据机型的大小，可采用手抛、弹射或滑跑的方式进行起飞，开伞、撞网或滑跑的方式进行降落，但通常起降条件要求严苛。旋翼飞行器飞行速度慢，但因其机身结构规整和飞行原理简单的特点，可以利用旋翼进行垂直起飞和降落，并在空中悬停且姿态稳定。不论是固定翼飞行器还是旋翼飞行器都有其各自的缺点，无法充分满足需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种垂直起降固定翼无人飞行器，解决现有技术中固定翼飞行器起降条件要求严苛以及旋翼飞行器飞行速度慢、飞行航程和航时短的问题。

为实现上述目的，本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器包括：

固定翼结构系统，所述固定翼结构系统包括采用集中连接方式连接在一起的机身、机翼和尾翼，两个对称设置的机翼上分别设置有旋翼支撑结构，所述尾翼包括两个垂尾及一个平尾，两个垂尾分别和平尾的一端连接；

固定翼动力系统，所述固定翼动力系统包括固定在机身末端的单缸两冲程发动机和螺旋桨A，所述螺旋桨A安装在发动机的动力输出端；

安装在固定翼结构系统的机翼上端面的旋翼结构与动力系统，所述旋翼结构与动力系统包括电机、电调和螺旋桨B，所述螺旋桨B安装在电机输出端，四个电机分别安装在两个旋翼支撑结构的上端面，所述螺旋桨A和螺旋桨B垂直；

以及飞行控制系统和航电系统，控制飞行器的飞行航迹和姿态。

所述飞行控制系统包括飞控计算机，所述飞控计算机分别与固定翼发动机、舵机系统，旋翼电机系统连接。

所述航电系统包括地面航电系统和机载航电系统，所述地面航电系统包括地面站、地面数传电台和遥控器，所述地面站和数传电台通过串口形式连接；

所述机载航电系统包括遥控器接收器、机载数传电台、GPS接收机和飞行状态传感器；遥控器接收机接收遥控器指令，机载数传电台接收地面站指令，GPS接收机接收卫星信号，飞行状态传感器实时感知测量飞行状态，遥控器接收器、机载数传电台、GPS接收机和飞行状态传感器通过标准IO接口与飞控计算机连接。

所述机翼包括标准机翼和为安装旋翼支撑结构结构而设计的机翼加长段，所述机翼加长段一端和机身固定连接，另一端和标准机翼连接形成完整机翼。

所述机身横截面为圆形。

所述尾翼翼型为NACA0012。

所述机身为复合材料蜂窝结构，机翼和尾翼为蜂窝蒙皮壁板单块式结构，旋翼支撑结构为碳杆。

本发明的有益效果为：本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器由固定翼结构系统、固定翼动力系统、四旋翼结构与动力系统、航电系统和飞行控制系统组成。四旋翼控制采用旋翼快速旋转产生的拉力进行姿态和航迹控制，固定翼升降舵完成巡航飞行高度控制，固定翼油门完成巡航飞行速度控制，固定翼副翼完成巡航飞行航迹侧控制，固定翼方向舵完成航迹飞行协调控制。所设计的控制系统可以使该新型飞行器完成四旋翼垂直起降，四旋翼与固定翼之间的相互切换，四旋翼滞空悬停和固定翼快速长航时巡飞等任务。综合了旋翼飞行器和固定翼飞行器各自的优势，即利用旋翼进行垂直起飞、悬停和降落，利用固定翼进行巡航工作，具有起降空间小、巡航速度大、航程远，航时长等特点。

大展弦比机翼保证大升阻比，小长细比机身减少气动阻力；动力充足，保证起降飞行的需用动力，耗电量小，备用时间充足，能够保证巡飞、爬升飞行的需用动力，油耗率小，航时大。由遥控器、地面站、地面数传电台、飞控计算机、飞行状态传感器、导航GPS等执行机构组成的航电系统与飞行控制系统可实现一键自主垂直起飞，空中定点悬停，航迹巡飞和自主垂直降落等功能，具有起降迅速、切换平稳、巡飞快速与航时长等特点。

附图说明

图1为本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器整体结构示意图；

图2为本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器中固定翼NACA4415翼型图；

图3为本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器中固定翼机翼外形图；

图4为本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器中固定翼机身外形图；

图5为本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器中旋翼支撑结构机构及与机翼连接示意图；

图6为本发明的一种垂直起降固定翼无人飞行器飞行控制示意图；