[发明专利]一种复合无人飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合无人飞行器，属于航空科学技术领域。

背景技术

无人飞行器按功能一般可以分为固定翼无人飞行器和旋翼无人飞行器。固定翼无人飞行器通过机翼和舵面产生升力和操纵力矩，具有飞行时间长、飞行距离远、飞行速度快、抗风能力强等优点。但固定翼无人飞行器也有先天的局限：需要较长的起降跑道，就算是采用弹射起飞、伞降回收的方式也需要较大的操作空间，上述缺点极大地限制了固定翼无人飞行器的使用场合。旋翼无人飞行器通过旋翼产生升力和操纵力矩，具有垂直起降、空中悬停、飞行灵活等优点，因此旋翼无人飞行器不需要专门的起降跑道，对复杂场地具有更好的适应性。但旋翼无人飞行器的缺点也很明显：飞行时间短、飞行距离近、飞行速度慢、抗风能力差，上述缺点也大大限制了旋翼无人飞行器的任务范围。

从飞行器诞生之日起，人们就一直在努力尝试研制将固定翼和旋翼结合起来的飞行器，使其既具有固定翼飞行器的高效巡航能力，又具有旋翼飞行器的垂直起降能力。常见的方案有以下几种：倾转旋翼机，通过横向布置的两个螺旋桨进行垂直和水平状态的切换来实现垂直起降和水平前飞，但在飞行中将高速旋转的螺旋桨在竖直状态和水平状态之间进行转换，极大地增加了控制难度和机械复杂度，飞机失事风险也大为增加；尾座式固定翼飞行器，将飞机尾部支撑、机头朝上进行垂直起降，通过常规舵面操纵飞机在垂直起降状态和水平飞行状态进行转换，由于在起降时飞行速度很低，飞机的舵面仅在螺旋桨滑流作用下产生的操纵力矩有限，飞机的稳定性和操纵性很差。随着近年来多旋翼飞行器的兴起和技术的成熟，人们开始将常规固定翼飞行器和多旋翼进行结合。一种方案是将多个旋翼布置在与飞行器纵轴平行的平面上，飞行器采用水平姿态进行垂直起降，垂直起降时通过多旋翼产生升力和操纵力矩，在空中使用专用的推进动力系统进行平飞，通过常规的固定翼部分如机翼、副翼、垂尾、平尾等产生平飞时的升力和操纵力矩，因此多旋翼和相配的电池、机械结构等在平飞时完全没用，造成飞行器的“死重”过大，而且整个飞行器的质量受限，很难做大。另一种方案是将多个旋翼布置在与飞行器纵轴垂直的平面上，飞行器采用竖直姿态进行垂直起降，在空中由竖直姿态转换为水平状态进行平飞，这样多旋翼既是垂直起降时的动力，也是水平飞行时的动力，解决了“死重”过大的问题，但是常规布局的飞行器在竖立时其机身、机翼和平尾的迎风面积很大，造成飞行器在垂直起降时抗风能力严重不足。

发明内容

为克服上述技术不足，本发明的目的是提供一种结合固定翼与旋翼飞行器的优点，结构简单，操纵性好，既避免“死重”过大又有足够抗风能力的复合无人飞行器。

本发明的一种复合无人飞行器，包括机翼、副翼、垂尾、螺旋桨、动力装置、支架。所述无人飞行器有两个或者两个以上机翼，机翼间隔一定距离上下布置，机翼后缘安装有副翼；所述无人飞行器有一个或者一个以上垂尾；所述无人飞行器可以有一个或者一个以上平尾，也可以没有平尾；所述无人机飞行器有四个或者四个以上螺旋桨，螺旋桨由动力装置驱动；所述无人飞行器的尾部安装有支架。

所述的动力装置可以是电机，也可以是燃油发动机，还可以是油电混合发动机。

所述的螺旋桨可以是定距螺旋桨，也可以是变距螺旋桨；螺旋桨旋转轴线可以沿飞行器纵轴方向，也可以与飞行器纵轴方向成一个大于0度小于90度的夹角；多个螺旋桨可以布置在与飞行器纵轴垂直的同一个平面上，也可以不在一个平面上；螺旋桨可以是单层桨形式，任意相邻两个螺旋桨的旋转方向相反；螺旋桨也可以是共轴双桨形式，每组共轴双桨中的上、下两个螺旋桨的旋转方向可以相反也可以相同，任意相邻两组共轴双桨中的上螺旋桨旋转方向相反，任意相邻两组共轴双桨中的下螺旋桨旋转方向也相反。

所述的两个或两个以上机翼之间，可以布置垂尾对机翼进行连接，也可以安装其他用于连接或者装载的结构；机翼后缘两侧副翼可以通过差动对飞行器进行滚转操纵；如果飞行器没有平尾，可以通过两侧副翼的上下同向运动对飞行器进行俯仰操纵；如果飞行器有平尾，可以通过平尾对飞行器进行俯仰操纵；通过垂尾对飞行器进行偏航操纵。