[发明专利]双尾撑式共轴倾转旋翼无人机及其控制方法

权利要求书

1.一种双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，包括旋翼(1)、桨毂(2)、机翼(3)、机身(4)、尾撑(5)、尾翼和旋翼轴(12)，所述的桨毂(2)通过旋翼轴(12)安装在机身(4)的头部，所述的旋翼(1)安装于桨毂(2)上；旋翼(1)为共轴式的上下旋翼，上下旋翼分别有若干片桨叶，且上旋翼与下旋翼的旋转方向相反；两侧机翼(3)与机身(4)固联，机翼(3)上有副翼(10)；尾翼为H型布局，包括垂尾(6)和平尾(8)，两片垂尾(6)通过尾撑(5)固定于机翼主梁上，且尾撑(5)与机翼主梁之间具有转动自由度，使旋翼轴(12)与尾撑(5)之间的夹角变化范围为0～90°；平尾(8)水平安装于两片垂尾(6)之间，且垂尾(6)上安装方向舵(7)用于航向操纵，平尾(8)上安装升降舵(9)用于俯仰操纵。

2.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的上下旋翼上的桨叶数量均为3片。

3.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的旋翼(1)中，桨叶翼型采用Clark-Y翼型，桨叶的安装角根部比尖部大4°。

4.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的上下旋翼的旋转方向为：前飞状态下，从机头往后看，上旋翼逆时针旋转，下旋翼顺时针旋转。

5.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的机身(4)采用梭形设计，上下左右均对称。

6.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的机翼(3)为梯形机翼，前缘后掠角为15°，后缘与机身垂直，机翼翼型为NACA64A010。

7.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的尾撑(5)前设有整流罩(11)。

8.如权利要求7所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的整流罩(11)中放置有任务设备与配重块。

9.如权利要求1所述的双尾撑式共轴倾转旋翼无人机，其特征在于，所述的垂尾(6)和平尾(8)的翼型均为NACA0010翼型。

10.一种如权利要求1所述无人机的控制方法，其特征在于，无人机飞行过程中具有直升机模式和飞机模式两种工作模式；无人机根据飞行任务，通过调整控制旋翼轴(12)与尾撑(5)之间的夹角，在直升机模式和飞机模式之间转换；其中：

直升机模式时，控制旋翼轴(12)与尾撑(5)成90°夹角，使旋翼(1)在无人机的上方，产生升力使无人机实现垂直起降或悬停；且机翼(3)平面与尾撑(5)垂直，降低机身与旋翼之间的气动干扰，提高气动性能；

飞机模式时，控制旋翼轴(12)以及机翼(3)平面均保持与尾撑(5)平行，旋翼(1)在无人机的前方，产生飞机前进的拉力，无人机在飞行过程中由机翼(3)产生飞机所需升力；

当无人机从前飞转入垂直运动时，控制旋翼轴(12)与尾撑(5)由水平逐渐形成90°夹角，使机翼(3)逐渐卸载，旋翼(1)逐渐承受垂直方向的载荷；当无人机从垂直运动转入前飞状态时，控制旋翼轴(12)与尾撑(5)由90°夹角逐渐转向水平，使机翼(3)逐渐加载，而旋翼(1)产生的拉力逐渐由垂直方向向水平方向倾转。