[发明专利]一种垂直起降变旋翼无人机

说明书

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种适用于可垂直起降变旋翼无人机。

背景技术

由于无人机具有体型小、成本低等优势，而且随着飞控技术、通信技术和电子技术的快速发展，无人机的性能不断增强、类型不断增多，使其在军用领域和民用领域中的应用需求不断增大。

无人机通常被分为固定翼无人机与旋转翼无人机。

其中固定翼无人机依靠引擎推动，引擎驱动产生平行于机身轴线的水平推力，使无人机可以在空中高速飞行。但是由于引擎不能产生垂直于机身轴线的升力，所以固定翼无人机只能通过固定翼与空气间的相对运动来获得升力，以克服固定翼无人机的重力，升力的大小和固定翼与空气间的相对运动速度存在正相关关系，相对运动速度越大，固定翼无人机所获得的升力也越大。现有技术中，固定翼无人机存在着两个缺点：第一，起飞时需要较长的跑道才能使固定翼无人机获得足够的水平速度，以使固定翼无人机获得足够的升力起飞；第二，固定翼无人机在起飞后需要保持足够的飞行速度才能获得足够的升力以克服自身的重力。

旋转翼无人机依靠引擎使旋转翼绕自身轴线自转，旋转翼自转时与空气产生相对运动获得升力。由于旋转翼无人机产生的升力直接由引擎驱动旋转翼自转而产生，因此旋转翼无人机起飞无需具有水平飞行速度，即不再依赖跑道，克服了固定翼无人机依赖较长跑道的缺点。同时，旋转翼无人机也克服了固定翼无人机起飞后需要保持足够的飞行速度的缺点，旋转翼无人机可以垂直升降、空中悬停、向前后左右飞行，具有飞行姿态多样化的优点。但是由于旋转翼提供的主要是升力，旋转翼无人机获得的平行于机身轴线的水平推力较小，所以水平飞行速度较慢。

综上所述，现有技术中，无人机要么需要依赖长跑道，且起飞后需要保持足够的飞行速度；要么水平飞行速度较慢。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中无人机要么需要依赖长跑道，且起飞后需要保持足够的飞行速度 ；要么水平飞行速度较慢。

为解决上述问题，本发明提供一种垂直起降无人机，包括 ：机身和机翼，还包括 ：

可变旋翼轴，可伸缩旋翼电机组件，旋翼轴锁紧装置，矢量尾喷管。

机翼前端可变旋翼轴与机翼通过旋翼轴锁紧装置连接；

进一步的，单个可变旋翼轴外侧连接两个可伸缩折叠设计的旋翼电机组件；起飞时旋翼轴锁紧装置将可变旋翼轴与机翼垂直固定，四旋翼位于以机体轴中心方向为圆心的同圆周上；

进一步的，可伸缩折叠设计的旋翼电机组件可以将旋翼叶片折叠，并将整个旋翼部件收回可变旋翼轴中；

进一步的，旋翼轴锁紧装置为单向旋转，机身两边的锁紧装置互为反向旋转，且旋转周分为多个锁紧点，确保可变旋翼轴旋转时能够平稳安全。

矢量尾喷管为三喷口设计，位于机身尾部内，并处于以机体轴中心点为圆心的同圆周上；

进一步的，每个喷管均可由控制器单独控制；

无人机正常具备水平尾翼、方向舵、升降舵、副翼，高速巡航平飞状态下由其主要控制保持飞行状态；

进一步的，在无人机做出机动动作时，如俯仰、偏航，除了正常的多面控制，矢量喷管通过改变三喷口的喷气量，实现提高无人机机动性、操作性；

进一步的，矢量喷管在可变旋翼轴垂直姿态变水平姿态时，起到辅助提供升力及瞬时增大无人机加速度，确保可变旋翼轴旋转时无人机的升力足够。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，垂直起降无人机无需依赖长跑道，在矢量喷管和四旋翼的共同作用下，快速爬高；在垂直飞行转水平飞行的过程中，矢量喷管提供升力补充，保证转换过程时动态飞行安全；水平低速飞行时完成可变旋翼轴垂直状态转水平状态，由旋翼轴锁紧装置确保转换过程平稳；转换成功后旋翼关闭运行，动力由矢量尾喷管提供，升力由机翼提供，可伸缩折叠设计旋翼电机将旋翼整体收回机翼内，使无人机保持一个良好的气动外形，以实现飞行的经济性；无人机平飞时，如需紧急做出机动动作，除了通过正常舵面控制外，矢量喷管介入控制，提高无人机的机动性和操作性。

附图说明

图1为无人机起飞状态示意图。

图2为无人机垂直飞行转水平飞行示意图。

图3为可变旋翼轴垂直转水平后飞行示意图。

图4为旋翼电机和叶片缩回旋翼轴后水平飞行示意图。

图5位可变旋翼轴锁紧机构局部图。

图6为可折叠可伸缩设计旋翼电机组件局部图。

图7位矢量尾喷管局部图。

具体实施方式