一种机翼可折叠式垂直起降无人机.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103863561 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103863561 A (21)申请号 201410055618.8 (22)申请日 2014.02.19 B64C 27/22(2006.01) B64D 47/08(2006.01) (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明南路 422 号 (72)发明人 朱睿 刘锦生 傅向向 (74)专利代理机构 厦门南强之路专利事务所 ( 普通合伙 ) 35200 代理人 马应森 (54) 发明名称 一种机翼可折叠式垂直起降无人机 (57) 摘要 一种机翼可折叠式垂直起降无人机， 涉

2、及可 折叠无人机。 设有左机翼、 右机翼、 主机翼、 左机翼 螺旋桨发动机、 右机翼螺旋桨发动机、 主螺旋桨发 动机、 左摄像头、 右摄像头、 主摄像头、 左舵面、 右 舵面、 主舵面 ； 所述左机翼和右机翼分别与主机 翼连接， 左机翼螺旋桨发动机设在左机翼的内侧 正上方， 右机翼螺旋桨发动机设在右机翼的内侧 正上方， 主螺旋桨发动机设在主机翼的内侧正上 方 ； 左摄像头设在左机翼外侧边上， 右摄像头设 在右机翼外侧边上， 主摄像头设在主机翼外侧上 ； 所述左舵面设在左机翼的下部， 右舵面设在右机 翼的下部， 主舵面设在主机翼的下部 ； 左机翼、 右 机翼和主机翼的顶部两侧分别设有撑杆。 (5

3、1)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103863561 A CN 103863561 A 1/1 页 2 1. 一种机翼可折叠式垂直起降无人机， 其特征在于设有左机翼、 右机翼、 主机翼、 左机 翼螺旋桨发动机、 右机翼螺旋桨发动机、 主螺旋桨发动机、 左摄像头、 右摄像头、 主摄像头、 左舵面、 右舵面、 主舵面 ； 所述左机翼和右机翼分别与主机翼连接， 左机翼螺旋桨发动机设在左机翼的内侧正上 方， 右机翼螺旋桨发动机设在右机翼的内侧正

4、上方， 主螺旋桨发动机设在主机翼的内侧正 上方 ； 左摄像头设在左机翼外侧边上， 右摄像头设在右机翼外侧边上， 主摄像头设在主机翼 外侧上 ； 所述左舵面设在左机翼的下部， 右舵面设在右机翼的下部， 主舵面设在主机翼的下 部 ； 左机翼、 右机翼和主机翼的顶部两侧分别设有撑杆。 权 利 要 求 书 CN 103863561 A 2 1/3 页 3 一种机翼可折叠式垂直起降无人机 技术领域 0001 本发明涉及可折叠无人机， 尤其是涉及特别适合野外无跑道恶劣环境起飞着陆， 同时在空中进行不同模式飞行的一种机翼可折叠式垂直起降无人机。 背景技术 0002 随着技术发展， 无人机技术在航空领域特别是

5、军事领域的作用越来越明显。现代 战争需要士兵在恶劣环境进行小部队甚至单兵作战， 而无人机作为获取敌方信息的最有效 的武器之一， 扮演越来越重要的角色。但是常规无人机想要适应瞬息万变的战争环境要求 并非易事。 0003 首先， 常规的无人机起飞需要有完整的跑道， 滑跑距离长， 在野外作战时很难找到 合适的跑道。 其次， 常规无人机不能在空中悬停， 只能围绕目标盘旋， 不能有效监视敌军。 最 后， 当多架无人机密集飞行时， 前面飞机的尾涡会对后面无人机造成影响， 造成事故。 0004 中国专利 CN203372390U 公开一种可折叠式无人机， 该可折叠式无人机包括机身 和一端带螺旋浆驱动电机的碳

6、管， 该可折叠式无人机还包括一旋转件， 该旋转件的第一端 部与该碳管的另一端固定连接， 该旋转件的第二端部与该机身活动连接。通过上述技术方 案， 该实用新型在不工作时可以折叠， 且折叠部件少、 折叠操作简单、 折叠后占用空间小、 适 用性广。 0005 中国专利 CN101712379A 公开一种可折叠的小型无人机， 其包括 ： 一个翼身融合 体 ； 一对机翼， 分别设置在所述翼身融合体的左右两侧， 每个所述机翼与所述翼身融合体连 接处设置有一第一折叠机构， 所述第一折叠机构被设置为可使所述机翼相对于所述翼身融 合体向下折叠并可将展开的所述机翼锁定在展开状态 ； 一个尾翼 ； 一个尾撑， 其一

7、端连接 所述尾翼， 另一端通过一第二折叠机构与所述翼身融合体连接， 所述第二折叠机构被设置 为可使所述尾撑相对于所述翼身融合体向下折叠并可将展开的所述尾撑锁定在展开状态。 所述小型无人机， 其机体结构折叠后可收纳于一个长方体包装箱内， 可利用气动作动装置 自动展开至飞行状态以执行空中投放等飞行任务， 同时装卸时间较短， 运输方便。 发明内容 0006 本发明的目的是提供可实现在没有跑道时垂直起降， 同时拥有悬停、 大展弦比的 节油飞行和小展弦比的快速飞行， 消除尾涡， 实现多架无人机密集飞行， 减少被敌方雷达发 现概率的一种机翼可折叠式垂直起降无人机。 0007 本发明设有左机翼、 右机翼、

8、主机翼、 左机翼螺旋桨发动机、 右机翼螺旋桨发动机、 主螺旋桨发动机、 左摄像头、 右摄像头、 主摄像头、 左舵面、 右舵面、 主舵面 ； 0008 所述左机翼和右机翼分别与主机翼连接， 左机翼螺旋桨发动机设在左机翼的内侧 正上方， 右机翼螺旋桨发动机设在右机翼的内侧正上方， 主螺旋桨发动机设在主机翼的内 侧正上方 ； 左摄像头设在左机翼外侧边上， 右摄像头设在右机翼外侧边上， 主摄像头设在主 机翼外侧上 ； 所述左舵面设在左机翼的下部， 右舵面设在右机翼的下部， 主舵面设在主机翼 说 明 书 CN 103863561 A 3 2/3 页 4 的下部 ； 左机翼、 右机翼和主机翼的顶部两侧分别

9、设有撑杆。 0009 与现有技术对比， 本发明优点在于 ： 0010 1、 可以实现可控的垂直发射， 特别适合在野外无跑道的恶劣环境下起飞、 着陆。 0011 2、 拥有 3 种不同姿态的飞行模式， 可以同时实现空中悬停、 小展弦比的高速飞行 和大展弦比的低速飞行， 能够满足快速到达指定空域、 悬停监控和低速巡航的不同作战环 境要求。 0012 3、 机翼折叠飞行姿态可以有效消除尾涡， 实现多架无人机近距离编队飞行。 0013 4、 三个摄像头在不同工况下能实现 360 度全方位监测， 以及三维测距， 测得的三 组视频数据可通过计算机内部处理得到更为精确的全景坐标数据， 可应用于飞机定点精确

10、着陆、 三维测绘等工作。 附图说明 0014 图 1 是本发明实施例的结构组成示意图。 0015 图 2 是本发明实施例在空中由小展弦比模式变为大展弦比模式时的状态示意图。 0016 图 3 是本发明实施例在大展弦比时的飞行状态示意图。 0017 图 4 为本发明实施例从折叠飞行姿态变为常规飞行姿态时过程示意图。 具体实施方式 0018 以下实施例将结合附图和对本发明做进一步的说明。 0019 参见图 1 4， 本发明实施例设有左机翼 1、 右机翼 2、 主机翼 3、 左机翼螺旋桨发 动机 41、 右机翼螺旋桨发动机 42、 主螺旋桨发动机 43、 左摄像头 61、 右摄像头 62、 主摄像头

11、 63、 左舵面 71、 右舵面 72、 主舵面 73。 0020 所述左机翼 1 和右机翼 2 分别与主机翼 3 连接， 左机翼螺旋桨发动机 41 设在左机 翼 1 的内侧正上方， 右机翼螺旋桨发动机 42 设在右机翼 2 的内侧正上方， 主螺旋桨发动机 43 设在主机翼 3 的内侧正上方 ； 左摄像头 61 设在左机翼 1 外侧边上， 右摄像头 62 设在右 机翼 2 外侧边上， 主摄像头 63 设在主机翼 3 外侧上 ； 所述左舵面 71 设在左机翼 1 的下部， 右舵面 72 设在右机翼 2 的下部， 主舵面 73 设在主机翼 3 的下部 ； 左机翼 1、 右机翼 2 和主 机翼 3

12、的顶部两侧分别设有撑杆 5。 0021 本发明在地面时， 靠多用途撑杆 5 支撑， 同时左机翼 1 和右机翼 2 连接在一起， 与 主机翼 3 形成对称的等边三角形。左机翼螺旋桨发动机 41、 右机翼螺旋桨发动机 42、 主螺 旋桨发动机 43 都在飞机内部， 左摄像头 61、 右摄像头 62、 主摄像头 63 都在飞机外侧。在飞 机垂直起飞时， 通过控制左机翼螺旋桨发动机 41、 右机翼螺旋桨发动机 42、 主螺旋桨发动 机 43 的转速来达到控制飞机平衡的目的， 同时飞机在升空后可以在空中悬停， 对某一目标 进行不间断监视。同时左摄像头 61、 右摄像头 62、 主摄像头 63 分别在机翼

13、外侧， 可以实现 全方位多目标观测。 0022 参见图 2， 此时无人机的升力面为主机翼 3， 它的展弦比为 3， 可以实现高速飞行。 同时， 主机翼 3 分别与左机翼 1 和右机翼 2 形成 60夹角， 可以很好抑制飞机尾涡的产生， 在编队飞行时减少对后方无人机的影响， 实现近距离编队飞行。 0023 参见图 3， 此时主机翼 3 与左机翼 1、 右机翼 2 在同一平面上， 拥有 9 的大展弦比， 说 明 书 CN 103863561 A 4 3/3 页 5 具有优秀的升阻特性， 更加节油。同时左摄像头 61、 右摄像头 62、 主摄像头 63 都在机身下 方， 可以监测多个目标。 0024

14、 图 4 为飞机从折叠飞行姿态变为常规飞行姿态时过程示意图。 0025 本发明的气动布局， 通过大量的 CFD 气动力计算发现， 在垂直起飞时， 通过三个螺 旋桨发动机控制无人机， 可以实现快速稳定的起飞， 可控性强 ； 本发明在常规飞行时拥有 9 的中等展弦比， 使得无人机拥有优秀的升阻特性， 巡航时更省油， 增加作战半径 ； 本发明在 高速飞行时拥有 3 的小展弦比， 可以获得更好的机动性和更快的速度， 有利于摆脱敌方的 攻击和干扰 ； 本发明在编队飞行时， 折叠的机翼可以有效消除尾涡， 让多架无人机可以以更 小的间距飞行。 0026 在本发明垂直起降时， 通过控制三个螺旋桨发动机转速实现稳定的起飞着陆过 程。 在空中飞行时， 同时拥有悬停、 小展弦比高速飞行和大展弦比低速飞行三种不同的飞行 模式， 能够适应使用者不同的使用要求， 适应性更强， 对环境要求更低。小展弦比高速飞行 时， 机翼的设计可以很好的抑制尾涡的产生， 更容易实现多架无人机近距离编队飞行。 说 明 书 CN 103863561 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103863561 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103863561 A 7