四扇翼無人飛行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種四扇翼無人飛行器，屬于特種飛行器領(lǐng)域。包括機身、機翼和起落架，所述起落架與機身固連，所述機翼包括前機翼和后機翼，前機翼、后機翼均與機身垂直相交且固連，所述前機翼、后機翼上均對稱設(shè)置兩個橫流風(fēng)輪，兩個橫流風(fēng)輪分別位于機身的兩側(cè)，每個橫流風(fēng)輪均由獨立的驅(qū)動電機驅(qū)動。本實用新型通過機身設(shè)置四個橫流風(fēng)輪，其增大飛行器的升力推力，縮短了起降距離，并提升了飛行器的載重性能；通過獨立的驅(qū)動電機分別控制四個橫流風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速進行飛行操控，無操縱舵面，增強飛行的機動性，使飛行器更加適應(yīng)各種復(fù)雜的飛行環(huán)境。
【專利說明】
四扇翼無人飛行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種扇翼無人飛行器，具體講是一種四扇翼無人飛行器，屬于特種飛行器領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]扇翼飛行器是一種將風(fēng)輪安裝在機翼前緣來產(chǎn)生推進力，并且能夠在很低的飛行速度下提供大的翼升力。它具有低噪聲、高穩(wěn)定性、不失速、良好的低速特性和升力特性、短距起降和大載荷等能力。它結(jié)合了直升機和傳統(tǒng)固定翼飛行器的諸多特點，而耗油量卻小得多；它起飛和降落時幾乎不需要或者說根本就不需要場地；它的噪音比直升機小，生產(chǎn)和使用成本也低得多。其機翼上的風(fēng)輪沿著整個機翼的前端吸納空氣，在機翼上方產(chǎn)生升力和推力，它不需要有像直升機那樣復(fù)雜的操縱裝置，只需通過控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的大小就可以實現(xiàn)推進比的變化。由于其機翼主動產(chǎn)生升力，意味著扇翼飛行器永遠不會失速。對于傳統(tǒng)飛行器來說，空氣掠過機翼的夾角只要稍有變化，就會嚴重影響升力，從而導(dǎo)致顛簸和暈機，而這種飛行器要穩(wěn)得多，因為在產(chǎn)生升力的比重當(dāng)中，渦升力要大于機翼產(chǎn)生的升力，所以來流角的小擾動，對整個飛行器的升力變化影響也小。正是由于這些特點，其在地面監(jiān)視、交通監(jiān)控、森林、農(nóng)業(yè)、水文、礦產(chǎn)、考古等領(lǐng)域大有用途。
[0003]現(xiàn)有的扇翼飛行器大都是按照傳統(tǒng)固定翼飛行器的布局設(shè)計制造其飛行器自重較大，導(dǎo)致飛行器的載重能力差；在實際飛行過程中飛行器機動性較弱，無法適應(yīng)各種復(fù)雜的飛行環(huán)境，制約扇翼飛行器的發(fā)展與推廣應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷提供一種載重性能好、機動性好能適應(yīng)不同飛行環(huán)境的四扇翼無人飛行器。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的四扇翼無人飛行器，包括機身和機翼，所述機翼包括前機翼和后機翼，前機翼、后機翼均與機身垂直相交且固連，所述前機翼、后機翼上均對稱設(shè)置兩個橫流風(fēng)輪，兩個橫流風(fēng)輪分別位于機身的兩側(cè)，每個橫流風(fēng)輪均由獨立的驅(qū)動電機驅(qū)動。
[0006]本實用新型中，所述橫流風(fēng)輪包括轉(zhuǎn)軸、多塊風(fēng)輪端板和多只風(fēng)輪葉片，所述多塊風(fēng)輪端板為圓形結(jié)構(gòu)且間隔設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸一端連接驅(qū)動電機，另一端依次穿過各風(fēng)輪端板的圓心與機翼連接，所述多只風(fēng)輪葉片依次穿過各風(fēng)輪端板并沿各風(fēng)輪端板周向均勻間隔設(shè)置。
[0007]本實用新型中，所述風(fēng)輪端板上對稱設(shè)置多個開孔。
[0008]本實用新型中，所述驅(qū)動電機為無刷電機。
[0009]本實用新型的有益效果在于:(I)、本實用新型通過在機身前、后部分別布置兩個橫流風(fēng)輪，機身共四個橫流風(fēng)輪，其大大增大飛行器的升力推力，縮短了起降距離；同時，提升了飛行器的載重性能；(2)、通過獨立的驅(qū)動電機分別控制四個橫流風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速進行飛行操控，無操縱舵面，增強飛行的機動性和短距起降性能，使飛行器更加適應(yīng)各種復(fù)雜的飛行環(huán)境；(3)、在橫流風(fēng)輪端板上對稱設(shè)置多個開孔，在減輕飛行器自重的同時，在橫流風(fēng)輪運行時可加速空氣流動進一步提升飛行器的升力推力；(4)、本實用新型四扇翼無人飛行器控制操作簡單方便，便于各種機動飛行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型四扇翼無人飛行器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實用新型四扇翼無人飛行器正視圖；
[0012]圖3為本實用新型四扇翼無人飛行器側(cè)視圖；
[0013]圖4為本實用新型四扇翼無人飛行器機翼結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖5為本實用新型四扇翼無人飛行器機身結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖6為本實用新型四扇翼無人飛行器機體透視圖；
[0016]圖中:1_第一橫流風(fēng)輪，2-加強筋，3-前機翼內(nèi)板定位孔，4-第四橫流風(fēng)輪，5-前機翼，6-機輪，7-后機翼內(nèi)板定位孔，8-支撐架，9-后機翼，10-第三橫流風(fēng)輪，11-機翼內(nèi)板，12-第三無刷電機，13-第四無刷電機，14-第四橫流風(fēng)輪，15-轉(zhuǎn)軸，16-風(fēng)輪葉片，17-風(fēng)輪端板，18-機身，19-第二無刷電機，20-第一無刷電機，21-前連接部，22-后連接部。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0018]如圖1至6所示，本實用新型四扇翼無人飛行器包括機身18、前機翼5、后機翼9、起落架和4個橫流風(fēng)輪。其中，機身18為圓柱體結(jié)構(gòu)，機身18內(nèi)部安裝飛行器控制系統(tǒng)，控制飛行器的運行；機身18上的頭部和尾部分別設(shè)有前連接部21和后機翼連接部22，前機翼連接部21上設(shè)有前機翼內(nèi)板定位孔3、后機翼連接部22上設(shè)有后機翼內(nèi)板定位孔7，分別用于安裝前機翼5和后機翼9。起落架包括2個支撐架8和4個機輪6，2個支撐架8固定在機身18底部，分別位于機身18的頭部和尾部，4個機輪6分別安裝在2個支撐架8上。
[0019]前機翼5、后機翼9均為長方形結(jié)構(gòu)，機翼的兩端均設(shè)有擋片；前機翼5設(shè)置在機身19的頭部，后機翼9設(shè)置在機身19的尾部，前機翼5、后機翼9均與機身19垂直相交；前機翼5中部設(shè)有與前機翼連接部21配合的內(nèi)板，后機翼9中部設(shè)有與后機翼連接部22配合的內(nèi)板，前機翼5、后機翼9的內(nèi)板均由兩塊單板組成，內(nèi)板的上方均通過多根加強筋2固定連接，各內(nèi)板下方均設(shè)有開孔，開孔位置分別與前機翼內(nèi)板定位孔3、后機翼內(nèi)板定位孔7對應(yīng)；前機翼5通過內(nèi)板卡入前機翼連接部21、后機翼9通過內(nèi)板卡入后機翼連接部22，通過螺栓將前機翼內(nèi)板定位孔3、后機翼內(nèi)板定位孔7分別與內(nèi)板開孔連接，實現(xiàn)前機翼5、后機翼9與機身19的固定連接。
[0020]前機翼5上安裝第一橫流風(fēng)輪1和第二橫流風(fēng)輪4、后機翼9上安裝第三橫流風(fēng)輪10和第四橫流風(fēng)輪14，共4個橫流風(fēng)輪；4個橫流風(fēng)輪結(jié)構(gòu)一致，均呈“松鼠籠”形狀，第一橫流風(fēng)輪1和第二橫流風(fēng)輪4沿前機翼5軸向?qū)ΨQ設(shè)置在機身18的頭部兩側(cè)，第三橫流風(fēng)輪10和第四橫流風(fēng)輪14沿后機翼9軸向?qū)ΨQ設(shè)置在機身18的尾部兩側(cè)，其中第一橫流風(fēng)輪I與第四橫流風(fēng)輪14共同位于機身18的右側(cè)、第二橫流風(fēng)輪4與第三橫流風(fēng)輪10共同位于機身18的左側(cè)；每個橫流風(fēng)輪均包括轉(zhuǎn)軸15、3塊風(fēng)輪端板17和12只風(fēng)輪葉片16，風(fēng)輪端板17為圓形結(jié)構(gòu)、間隔均勻設(shè)置，轉(zhuǎn)軸15 —端通過剛性聯(lián)軸器連接無刷電機，4個橫流風(fēng)輪對應(yīng)連接4個無刷電機，即第一橫流風(fēng)輪I連接第一無刷電機20、第二橫流風(fēng)輪4連接第二無刷電機19、第三橫流風(fēng)輪10連接第三無刷電機12、第四橫流風(fēng)輪14連接第四無刷電機13 ;第一無刷電機20和第二無刷電機19對稱固定安裝在前機翼5的內(nèi)板上，第三無刷電機12和第四無刷電機13固定安裝在后機翼9的內(nèi)板上，4個無刷電機均與飛行器控制系統(tǒng)電連接，由飛行器控制系統(tǒng)控制各自的旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)軸15另一端依次穿過各風(fēng)輪端板17的圓心并通過軸承連接機翼端部的擋板；12只風(fēng)輪葉片16分別依次穿過各風(fēng)輪端板17，沿各風(fēng)輪端板17周向間隔均勻固定，各風(fēng)輪葉片16之間的風(fēng)輪端板17上均設(shè)有開孔，風(fēng)輪端板17圓心四周對稱設(shè)置4個開孔，通過設(shè)置開孔可以減輕橫流風(fēng)輪的重量，進而減輕飛行器的重量，提高飛行器的載重性能和機動性；此外，在橫流風(fēng)輪運行時可加速空氣流動進一步提升飛行器的升力推力。
[0021]本實施例中風(fēng)輪端板17數(shù)量為3塊、風(fēng)輪葉片16數(shù)量12只，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知道，風(fēng)輪端板17和輪葉片16的可以根據(jù)實際使用情況進行增減，這也是可行的。
[0022]本實用新型四扇翼無人飛行器的控制方法為:起飛時，第一無刷電機20、第二無刷電機19、第三無刷電機12和第四無刷電機13轉(zhuǎn)速同時增大分別帶動第一橫流風(fēng)輪1、第四橫流風(fēng)輪4、第三橫流風(fēng)輪和第四橫流風(fēng)輪14旋轉(zhuǎn)，前機翼和后機翼升力增大，飛行器升高；第一無刷電機20、第二無刷電機19、第三無刷電機12和第四無刷電機13轉(zhuǎn)速同時減小，前機翼和后機翼升力減小，飛行器下降；第一無刷電機20和第二無刷電機19轉(zhuǎn)速增加，第三無刷電機12和第四無刷電機13轉(zhuǎn)速減小，前機翼升力增大，后機翼升力減小，飛行器迎角為正，飛行器抬頭向后飛；第一無刷電機20和第二無刷電機19轉(zhuǎn)速減小，第三無刷電機12和第四無刷電機13轉(zhuǎn)速增加，前機翼升力減小，后機翼升力增加，飛行器迎角為負，飛行器低頭向前飛；第一無刷電機20和第四無刷電機13轉(zhuǎn)速增加，第二無刷電機19和第三無刷電機12轉(zhuǎn)速減小，飛行器右側(cè)升力增加，左側(cè)升力減小，飛行器左側(cè)飛偏航；第一無刷電機20和第四無刷電機13轉(zhuǎn)速減小，第二無刷電機19和第三無刷電機12轉(zhuǎn)速增加，飛行器左側(cè)升力增加，右側(cè)升力減小，飛行器右側(cè)飛偏航。
[0023]本實用新型四扇翼無人飛行器將國外扇翼飛行器與四旋翼飛行原理相結(jié)合，其一方面克服了扇翼飛行器按照傳統(tǒng)固定翼飛行器的布局方式而帶來的飛行器結(jié)構(gòu)的增重缺陷，其飛行器的機身與機翼能夠自由拆裝，便于裝車運輸、實驗等；另一方面增加的扇翼能夠更好的增加飛行器的載重和機動性能力，具備更好的短距起降能力，能適應(yīng)各種對復(fù)雜的飛行環(huán)境。
[0024]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種四扇翼無人飛行器，包括機身(18)和機翼，其特征在于:所述機翼包括前機翼(5)和后機翼(9)，前機翼(5)、后機翼(9)均與機身(18)垂直相交且固連，所述前機翼(5)、后機翼(9)上均對稱設(shè)置兩個橫流風(fēng)輪(1，4，10，14)，兩個橫流風(fēng)輪(1，4，10，14)分別位于機身(18)的兩側(cè)，每個橫流風(fēng)輪(1，4，10，14)均由獨立的驅(qū)動電機(12，13，19, 20)驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四扇翼無人飛行器，其特征在于:所述橫流風(fēng)輪包括轉(zhuǎn)軸(15)、多塊風(fēng)輪端板(17)和多只風(fēng)輪葉片(16)，所述多塊風(fēng)輪端板(17)為圓形結(jié)構(gòu)且間隔設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸(15) —端連接驅(qū)動電機(12，13，19，20)，另一端依次穿過各風(fēng)輪端板(17)的圓心與機翼連接，所述多只風(fēng)輪葉片(16)依次穿過各風(fēng)輪端板(17)并沿各風(fēng)輪端板(17)周向均勻間隔設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的四扇翼無人飛行器，其特征在于:所述風(fēng)輪端板(17)上對稱設(shè)置多個開孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四扇翼無人飛行器，其特征在于:所述驅(qū)動電機(12，13，19，20)為無刷電機。
【文檔編號】B64C27/08GK204250367SQ201420589419
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】杜思亮, 唐正飛 申請人:南京航空航天大學(xué)