CN107628231A - 水面起降矢量固定翼可折叠无人机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种水面起降矢量固定翼可折叠无人机，它有机身、机翼和螺旋桨，机翼固定在机身两侧，每侧机翼由固定机翼和折叠机翼组成，折叠机翼可向上收拢折叠，折叠机翼有铰链与固定机翼连接并有机翼金属拉杆与机翼舵机连接传动；螺旋桨安装在机身顶部的矢量机构上转动，矢量机构由旋转环形底座、无刷电机和矢量舵机组成，矢量舵机装在机身上通过矢量金属拉杆与旋转环形底座连接转动，无刷电机装在旋转环形底座上，环形底座安装在机身上，飞控系统芯片控制各舵机、无刷电机、遥控接收机和双向无刷电子调速器，飞控系统芯片与地面遥控器间有无线连接；机翼下方装有平衡浮块。本发明能够在水面较窄小有障碍物的水面起降，便于隐藏和执行特殊任务。

Description

水面起降矢量固定翼可折叠无人机

技术领域

本发明涉及一种水面起降矢量固定翼可折叠无人机。

背景技术

1996年由洛克希德马丁和诺斯洛普格鲁曼公司联合研制“海上搜索者”成功发射试验。

2011年由诺思罗普格鲁曼公司研制X—47B无人舰载战斗系统在Edwards空军基地首飞成功。

折叠无人机近年来越来越多地见诸于新型固定翼无人机的设计方案中，而且随着技术的进步，其潜能被发掘出来。但我国在折叠机翼技术方面目前发展不完善，核心技术不成熟，还需继续摸索和学习借鉴。面对核心技术突破这一难题，我们不仅需要逆向研发，更需要创新精神的绽放。

现有固定翼飞机的折叠翼多见于美国海军航母上起降的战斗机，其折叠的目的仅是收拢尺寸便于在有限的甲板地面上多停一些飞机。所以折叠翼的适用范围比较窄，没有得到更多的应用。对于固定翼无人机来说，折叠翼虽有报道，但由于无人机一般的翼展都较小，且多在地面起降，折叠起来没有多大意义。所以，没有太多的人关注无人机机翼折叠的问题。水面上起降的有人驾驶飞机已经出现，有的可能已经投入商业应用，多半也是固定翼无折叠，动力多为喷气式或螺旋桨，功能单一，起降较为笨重，起降要求水面较宽没有障碍物，所以市场上用量有限。对于水面情况复杂，有特殊用途的水面起降无人机至今尚未出现。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种水面起降矢量固定翼可折叠无人机，使之能够在水面较窄小、有障碍物的水面上起降，便于隐藏和行动，执行特殊任务，以此克服现有技术的不足。

本发明提出的这种水面起降矢量固定翼可折叠无人机，它有机身、机翼和螺旋桨，其特征在于机翼固定在机身两侧，每侧机翼由固定机翼和折叠机翼组成，折叠机翼可向上收拢折叠，折叠机翼有铰链与固定机翼连接，同时有机翼金属拉杆与装在机身内的机翼舵机连接传动；螺旋桨安装在机身顶部的矢量机构的无刷电机上转动，矢量机构由旋转环形底座、无刷电机和矢量舵机组成，矢量舵机装在机身上通过矢量金属拉杆与旋转环形底座连接转动，无刷电机装在旋转环形底座上，环形底座安装在机身上转动，机身内装有飞控系统芯片控制各舵机、无刷电机、遥控接收机和双向无刷电子调速器，飞控系统芯片与地面遥控器间有无线连接；机翼下方装有供水面起降的平衡浮块。

所述机身的尾部装有升降翼和方向翼。

所述折叠翼上装有襟翼。

所述旋转环形底座通过两个L形铝块安装在机身上转动。

折叠机翼的可折叠角度为90度。

折叠翼金属拉杆为长拉杆，对称地安装于机翼舵机上同步活动。

矢量金属拉杆为短拉杆，安装在旋转环形底座两侧。

本发明打破一般机翼横向收缩折叠无人机传统模式，采用向上折叠机翼减小机翼面积使其降落于水面时达到减速作用，同时避开某些障碍物，便于在在海滨红树林之类的水面区域降落隐藏，执行某些特殊任务。对电子调速器（飞控系统）进行编程改变电动马达转动方向使其滑行距离灵活控制。使用矢量机构改变电动马达位置达到水面滑行时大幅度转向效果，同时增大飞机操作性和灵活性。打破了传统固定翼无人机模式，是一种技术创新，一种新的设计理念。

本发明基于发现问题并基于理论（TRIZ理论）解决问题的创新设计研究，通过对机翼折叠结构、矢量机构设计，对常规的单项电子调速器进行编程，使之成为双向电子调速器，采用飞控编程调试实现特定功能，能够在水面较窄小有一定障碍物的水面上起降，便于隐藏和行动和执行任务，具有特殊用途。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是螺旋桨与矢量机构集成主视图。

图3是矢量机构与螺旋桨集成俯视图。

图4是本发明主视图（后侧）。

图1-4中，各零部件的标号如下：

1-机身；2-固定机翼；3-折叠机翼；4-襟翼；5-铰链；6-折叠翼金属拉杆；7-升降翼；8-方向翼；9-矢量舵机；10-L形铝块；11-旋转环形底座；12-无刷电机；13-螺旋桨；14-固定螺钉；15-固定木块；16-舵机旋转臂；17-球面转动连接套；18-矢量金属拉杆；19-平衡浮块。

具体实施方式

如图1-4所示，机身1、机身尾部的升降翼7和方向翼8，以及机翼的固定机翼2的结构和材料与现有普通无人机航模的大致相同。机翼的折叠机翼3和襟翼4也与现有的固定翼相近似。只是折叠机翼与固定机翼之间用铰链5等连接，以方便折叠或展开。

折叠翼舵机（图中未画出）与矢量舵机是一样的舵机，装在机身的内仓，两侧的折叠机翼与折叠翼舵机通过折叠翼金属拉杆6进行连接传动。

螺旋桨13安装在矢量机构的无刷电机12上转动。如上所述，矢量机构由无刷电机、旋转环形底座11和矢量舵机9组成，旋转环形底座通过两个L形铝块10安装在机身背顶的固定木块15上转动。矢量舵机也安装在机身仓内并通过两根矢量金属拉杆18分别连接着旋转环形底座的两侧，以拉动其绕转轴转动。无刷电机12安装在旋转环形底座上，随旋转环形底座转动。无刷电机可以正转也可以反转，带动螺旋桨13转动形成推力的方向和大小均可随无刷电机的转动而改变，飞行时给无人力提供推力，在水面降落时反转形成反推力减小滑行距离。

如上所述，机身里还装有飞行控制系统芯片，遥控接收机等必要配件，飞行控制系统芯片与遥控接收机、各舵机和无刷电机之间有电连接，遥控接收机与地面控制器之间有无线连接。这些与现有无人机的基本相同。

机身上的全部电器或元件均由锂电池提供电源工作。

未提及的零部件及标号如上所述。

本发明的这种水面起降矢量固定翼无人机，通过申请人单位制作实物样机试用证明，无刷电机能自如地把电能转换为扭矩输出提供正动力和制动力，折叠翼舵机将电能转化为扭矩使机翼垂直折叠，矢量机构可改变动力位置、改变动力方向，通过地面遥控器对折叠翼舵机的控制，使机翼完成垂直折叠，改变动力位置改变滑行方向；通过油门摇杆改变无机旋转方向，达到在水面滑行距离可控的效果非常明显。操控自如，在有一定树桩露出的水面上起降实验表明，通过折叠机翼可以让无人机从较窄的桩缝中通过，避免碰撞。

机身里安装的飞控系统芯片为稳定起飞，实现自稳飞行减小失事率和顺利完成飞行任务也起到了保证作用。

Claims (7)

1.一种水面起降矢量固定翼可折叠无人机，它有机身、机翼和螺旋桨，其特征在于机翼固定在机身两侧，每侧机翼由固定机翼和折叠机翼组成，折叠机翼有铰链与固定机翼连接，同时有机翼金属拉杆与装在机身内的机翼舵机连接传动；螺旋桨安装在机身顶部的矢量机构的无刷电机上转动，矢量机构由旋转环形底座、无刷电机和矢量舵机组成，矢量舵机装在机身上通过矢量金属拉杆与旋转环形底座连接转动，无刷电机装在旋转环形底座上，环形底座安装在机身上转动，机身内装有飞控系统芯片控制各舵机、无刷电机、遥控接收机和双向无刷电子调速器，飞控系统芯片与地面遥控器间有无线连接；机翼下方装有供水面起降的平衡浮块。

2.根据权利要求1所述水面起降矢量固定翼可折叠无人机，其特征在于机身的尾部装有升降翼和方向翼。

3.根据权利要求1所述水面起降矢量固定翼可折叠无人机，其特征在于折叠翼上装有襟翼。

4.根据权利要求1所述水面起降矢量固定翼可折叠无人机，其特征在于旋转环形底座通过两个L形铝块安装在机身上转动。

5.根据权利要求1所述水面起降矢量固定翼可折叠无人机，其特征在于折叠机翼的可折叠角度为90度。

6.根据权利要求1所述水面起降矢量固定翼可折叠无人机，其特征在于折叠翼金属拉杆为长拉杆，对称地安装于机翼舵机上同步活动。

7.根据权利要求1所述水面起降矢量固定翼可折叠无人机，其特征在于矢量金属拉杆为短拉杆，安装在旋转环形底座两侧。