一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器

1.本发明涉及复合翼的微型无人飞行器领域，具体涉及一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器。


背景技术：

2.微型无人飞行器(micro air vehicle，mav)具有体积小、重量轻、操作性强、灵活性强、可单人携带、隐蔽性好、操作方便等特点，在军事应用中有着独特的前景。微型无人飞行器是靠自身的翼与其穿梭飞行之间的空气相互作用产生克服自身重力的升力，从而使其能飞行于空中。从目前国内外研究微型无人飞行器的发展状况来看，微型无人侦察机主要可以分为三大类：固定翼式(fixed-wing)、旋翼式(rotary-wing)和扑翼式(flapping-wing)。
3.微型无人飞行器比较不易被发现，造价比较低，已经成为了重要的军事装备。由于微型无人飞行器可以提供远距离侦察与城市侦察，而不易暴露也没有人员安全的危险，所以微型无人飞行器成为了特种作战部队的有机组成部分。
4.微型无人飞行器的主要特点是飞行速度快，负载能力大，设计结构相对简单，巡航作战半径大；但由于有最小速度限制，因而机动灵活性差，起飞降落比较困难。
5.微型旋翼飞行器能够实现垂直起降和空中悬停，在比较狭小的空间或复杂地形的地区进行快速机动。根据旋翼式升力系统的特点，其旋翼结构布局有单旋翼式、双旋翼垂直分布式、四旋翼水平分布式等型式。而倾转旋翼机具有普通旋翼机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力。
6.盒式布局通常是用后掠端板将后掠下单翼的前翼翼尖或前翼中部与前掠上单翼的后机翼翼尖连接起来，机翼相连呈盒状的布局形式。盒式机翼由前、后两翼构成，前翼后掠、后翼前掠，前后两翼在翼尖处通过端板相连形成一个如同盒子的整体形状，可以减少前后机翼直接联接所带来的不利干扰，同时闭环的结构可以提高强度和稳定性，并具有较高的安全性。
7.从目前的研究现状来看，盒式布局在微型无人飞行器领域中研究甚少，且不能满足垂直起降、手抛式飞行和快速飞行等多种场景应用。而通常在复杂的自然环境和城市环境中，对侦察型无人飞行器在体积、重量、结构、安全性、起降便捷性等方面要求又非常高，因此，一种具有盒式布局的倾转旋翼的微型无人飞行器具有非常重要的意义。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于：针对目前盒式布局的倾转旋翼无人飞行器较少且不能满足垂直起降、手抛式飞行和快速飞行等多种场景应用的问题，提供了一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，结合盒式布局与倾转旋翼的特点，实现具有体积小、重量轻，可垂直起降、手抛式飞行和快速飞行，适用多种场景，满足更多的场地使用需求和任务需求。
9.本发明的技术方案如下：
10.一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，包括机身，所述机身包括机身外壳，机身外壳为一体式外壳，机身外壳连接有盒式机翼和倾转旋翼，盒式机翼包括前翼和后翼，前翼和后翼通过翼尖端板相连，形成盒状布局结构，前翼分别固定连接在机身前端的两边位置，后翼分别固定连接在机身尾端的两边位置；倾转旋翼分别通过连接杆固定连接机身外壳的中部两边位置,倾转旋翼设置有改变桨距的可调距螺旋桨。
11.进一步的，所述倾转旋翼包括旋翼组件和倾转电机，倾转电机带动旋翼组件转动。
12.进一步的，所述倾转旋翼与连接杆通过旋转轴连接，旋翼组件可绕旋翼倾转轴发生转动。
13.进一步的，所述盒式机翼还包括副翼和尾翼，副翼设置在前翼和后翼上，尾翼上设置有方向舵。
14.进一步的，所述两个相同前翼具体设置在机身的机头两边位置，两个相同后翼具体设置在尾翼的两边位置处，两个相同倾转旋翼具体设置在机身的中部两边位置。
15.进一步的，所述机身还包括设置在机头前端的空速管和设置在机头下端的摄像头吊舱，摄像头吊舱内设置有摄像头。
16.进一步的，所述机身内部还设置有飞控计算机和电池。
17.与现有的技术相比本发明的有益效果是：
18.1、一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，盒式机翼布局在前翼之后再布置一对后翼,前翼和后翼通过翼尖端板相连，后翼对前翼有支撑作用，能显著地减小前翼的弯曲变形、提高结构的强度与刚度，并且提高飞行器的安全性，增加有效展弦比，从而增加升阻比；
19.2、一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，兼具倾转旋翼的优点，可悬停、侧飞、后飞、垂直起降,可免去起降跑道，并可以实现固定翼的快速远程飞行；
20.3、一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，具有体积小、重量轻的特点，可实现垂直起降、手抛式起飞和快速飞行，适合多种场景，满足更多的场地使用需求和任务需求；
21.4、一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，采用变距桨的结构形式，调节桨叶角，提高飞行器的动力性能，如速度、航程、升限、起飞滑跑、爬升攀性能等。
附图说明
22.图1为一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器的结构示意图。
23.图2为一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器的正视图。
24.图3为一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器的俯视图。
25.图4为一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器的侧视图。
26.图5为一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器的后视图。
27.附图标记：1-机身，2-盒式机翼，3-倾转旋翼，4-机身外壳，5-摄像头，6-副翼，7-方向舵，8-摄像头吊舱，9-空速管。
具体实施方式
28.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他
性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
30.请参阅图1-5，一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，包括机身1，所述机身1包括机身外壳4，机身外壳4为完整一体式外壳，机身外壳4连接有盒式机翼2和倾转旋翼3，盒式机翼2包括前翼和后翼，前翼和后翼通过翼尖端板相连，形成盒状布局形式，盒式布局为前翼低后翼高，翼末端为垂直连接；两个前翼分别固定连接在机身1前端的左右两边位置，两个后翼分别固定连接在机身1尾端的左右两边位置；两个倾转旋翼3分别通过连接杆固定连接机身外壳4的中部左右两边位置。机身和机翼采用一体化成型技术，采用epp或epo发泡材料，可以最大限度减轻重量，并具有高的强度。机身内部设置碳纤维机架，用于安装航电部件，翼提高内部组件的安装稳定性,倾转旋翼3可改变桨距。所述旋翼组件采用可调距螺旋桨，可改变桨距角。在飞行中能根据飞行速度和高度自动或人工改变桨叶角的螺旋桨，提高了螺旋桨的效率。
31.所述倾转旋翼3包括旋翼组件和倾转电机，倾转电机带动旋翼组件转动。
32.所述倾转旋翼3与连接杆通过旋转轴连接，旋翼组件可绕旋翼倾转轴发生转动。
33.所述盒式机翼2还包括副翼6和尾翼，副翼6设置在前翼和后翼上，尾翼上设置有方向舵7。
34.所述两个相同前翼具体设置在机身1的机头左右两边位置，两个相同后翼具体设置在尾翼的左右两边位置处，两个相同倾转旋翼3具体设置在机身1的中部左右两边位置；前翼、后翼和倾转旋翼相对于机身1的轴向上对称。
35.所述机身1还包括设置在机头前端的空速管9和设置在机头下端的摄像头吊舱8，摄像头吊舱8内设置有摄像头5。摄像头5具备单轴云台功能。
36.所述机身1内部还设置有飞控计算机和电池。
37.当无人飞行器垂直起降时，旋翼轴垂直于地面，呈横列式直升机飞行状态，并可在空中悬停、前后飞行和侧飞。在倾转旋翼机起飞达到一定速度后，旋翼组件可向前倾转90
°
角，呈水平状态，旋翼当作拉力螺旋桨使用，此时倾转旋翼机能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行。还可以采用手抛方式实现飞行器起飞。
38.在前翼和后翼上布置有副翼，使飞机产生翻滚的动作,进而实现水平方向上的转弯。在垂直尾翼上布置方向舵，用于控制飞机航向。
39.该无人飞行器在机翼方面采用盒式翼的布局，其属于连翼布局，盒式翼布局由前后两对翼构成，前翼后掠，后翼前掠并在翼尖处通过端板相连形成盒状外形，在同一展长和升力下可以最大程度地减小诱导阻力，增大机翼有效展弦比，提高飞行器气动性能，并减少能源消耗。该布局具有较轻的结构重量、较高的强度刚度、较小的诱导阻力、较大的升力系数、良好的操纵性和稳定性等。
40.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本
申请的保护范围。

技术特征：
1.一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，包括机身(1)，所述机身(1)包括机身外壳(4)，机身外壳(4)为一体式外壳，机身外壳(4)连接有盒式机翼(2)和倾转旋翼(3)，盒式机翼(2)包括前翼和后翼，前翼和后翼通过翼尖端板相连，形成盒状布局结构，前翼分别固定连接在机身(1)前端的两边位置，后翼分别固定连接在机身(1)尾端的两边；倾转旋翼(3)分别通过连接杆固定连接机身外壳(4)的中部两边,倾转旋翼(3)设置有改变桨距的可调距螺旋桨。2.根据权利要求1所述的一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼(3)包括旋翼组件和倾转电机，倾转电机带动旋翼组件转动。3.根据权利要求1或2所述的一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼(3)与连接杆通过旋转轴连接，旋翼组件可绕旋翼倾转轴发生转动。4.根据权利要求1所述的一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，所述盒式机翼(2)还包括副翼(6)和尾翼，副翼(6)设置在前翼和后翼上，尾翼上设置有方向舵(7)。5.根据权利要求4所述的一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，所述两个相同前翼具体设置在机身(1)的机头两边位置，两个相同后翼具体设置在尾翼的两边位置处，两个相同倾转旋翼(3)具体设置在机身(1)的中部两边位置。6.根据权利要求1所述的一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，所述机身(1)还包括设置在机头前端的空速管(9)和设置在机头下端的摄像头吊舱(8)，摄像头吊舱(8)内设置有摄像头(5)。7.根据权利要求1所述的一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，所述机身(1)内部还设置有飞控计算机和电池。

技术总结
本发明公开了一种盒式布局倾转旋翼微型无人飞行器，其特征在于，包括机身(1)，所述机身(1)包括机身外壳(4)，机身外壳(4)为完整一体式外壳，机身外壳(4)连接有盒式机翼(2)和倾转旋翼(3)，盒式机翼(2)包括前翼和后翼，前翼和后翼通过翼尖端板相连，形成盒状布局形式；倾转旋翼(3)通过连接杆固定连接机身外壳(4)。盒式机翼布局在前翼之后再布置一对后翼,前翼和后翼通过翼尖端板相连，后翼对前翼有支撑作用，能显著地减小前翼的弯曲变形、提高结构的强度与刚度，提高飞行器的安全性，增加有效展弦比，增加升阻比；兼具倾转旋翼的优点，可悬停、侧飞、后飞、垂直起降,可免去起降跑道，实现固定翼的快速远程飞行。固定翼的快速远程飞行。固定翼的快速远程飞行。


技术研发人员：蔡志浩 李玉蓉 张羿迪
受保护的技术使用者：北京航空航天大学云南创新研究院
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/13