[实用新型]一种自动折叠旋翼的垂直起降固定翼无人机

说明书

本实用新型公开了一种自动折叠旋翼的垂直起降固定翼无人机，主要涉及一种无人机。包括机身、机翼和尾翼；所述机身尾部设有推进螺旋桨；所述机身两侧对称设有前侧起升装置总成，两个所述尾翼撑杆上设有后侧起升装置总成；所述前侧起升装置总成包括减速电机、推杆、连杆、曲柄、摇臂；所述后侧起升装置总成包括第二无刷电机和后侧升力螺旋桨。本实用新型的有益效果在于：它实现了旋翼折叠摇臂收放的功能，实现四旋翼和固定翼模式飞行；更好的兼具固定翼和直升机的双模态飞行。

技术领域

本实用新型涉及一种无人机，具体是一种自动折叠旋翼的垂直起降固定翼无人机。

背景技术

四旋翼无人机具有可垂直起降、可悬停、灵活性好的优势，但飞行速度和续航时间却远不如固定翼，固定翼飞机具有巡航速度髙、航时长的优势，但对起飞着陆对场地要求较高且不能空中悬停执行一些特殊的任务。于是人们为了“鱼和熊掌兼得”想出了各种同时具有垂直起降和高速巡航的飞行器设计方案。按照拉力(推力)的方向和变换方式的不同，目前绝大多数能垂直起降的固定翼飞机设计方案可以分为两大类：推力定向类和推力换向类。推力定向类推力方向固定，推力用于无人机垂直起降或前飞。常规固定翼无人机、无人直升机属于推力定向无人机，二者区别是固定翼无人机推力向前，无人直升机拉力向上，而垂直起降固定翼无人机具有两套推力装置，分别用于垂直起降和前飞。常见的推力定向垂直起降固定翼无人机主要为固定翼/旋翼复合式无人机。固定翼/旋翼复合式垂直起降固定翼无人机是在固定翼无人机平台上附加安装四旋翼系统，由四旋翼系统提供垂直起降所需升力，平飞时由机翼提供升力，兼具垂直起降性能及高速飞行能力，具有转换过渡稳定平滑、可控性强的特点，技术实现性好。推力换向类无人机通常带有“倾转”机构，垂直起降时推力方向向上，由垂起向平飞过渡时推力方向向前倾转，转入平飞后推力方向向前。常见的推力换向类无人机包括倾转旋翼式、倾转涵道式和倾转机翼式。

各类现有方案的实施方法和优缺点分析简述如下：

方案一：四旋翼固定翼复合型飞机。这种方案直接在固定翼布局的无人机机翼下方吊装四旋翼，结构设计方面相对简单，制造加工成本低，且翼吊载荷在飞机以固定翼模式飞行时还能起到对机翼根部卸载的作用，但这种飞机在以固定翼模式飞行时四个停转的旋翼会干扰机翼上的流场，降低了升力增加了阻力，不利于高速巡航。例如四川腾盾科技公司X-swift无人机：

方案二：倾转四旋翼。这种方案是通过翼尖可偏转旋翼的倾转来实现推力换向，一个典型的代表是中航工业提出的蓝鲸旋翼机。但倾转四旋翼在直升机模态和固定翼模态的空中切换过程中受气流环境影响控制复杂，事故率较高。而且倾转螺旋桨在垂直起降状态时的推重比要大于1，在桨盘面积不能像直升机那样做得很大的情况下，必须采用大功率发动机提高转速，而采用大功率发动机势必造成重量增加，加之倾转机构还要占据一定重量，飞机的有效载荷率不高。前飞时的推重比大概在0.1-0.3之间，发动机需用推力减小了很多，造成动力系统功率浪费，加之桨盘迎风面积较大造成的阻力问题使得倾转旋翼的两种模式的总体效率都不高。例如：

方案三：倾转机翼。这种方案在小型无人机上应用较多，它和倾转旋翼机有着类似的缺点，而且用到大型的飞机上时，由于机翼整体倾转需要在翼根处向倾转机翼提供更大的旋转力和扭矩，因此受力情况复杂，还会出现机翼根部连接强度、刚度不够的问题。例如：

方案四：尾座式飞机。这类飞机机身上没有大型的可动部件，结构没有废重且故障率较低，但其在垂直起降时和过渡过程中机头朝上，机身机翼易受到侧风干扰，而且流过无人机舵面的气流速度较小，舵面产生的控制力和控制力矩较小控制稳定性受天气影响变化较大，在平飞转悬停的过程中容易出现事故。例如中航工业的VD200无人机：

方案五：分布式推进系统倾转机翼飞机。这类飞机采用分布式电推进系统，在垂直起降时由于存在射流引射作用其需用功率与平飞推进时相差不大，动力系统输出的推力范围相对较好设计。而且这种飞机由于单个涵道转速不高，总体噪音也相对较小。然而其与倾转机翼有着相同的缺点，控制系统还更加不成熟。这种类型的代表有美国极光飞行科学公司的“雷击”无人机：