本發(fā)明屬于航空飛行器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用擺線槳與螺旋槳混合的傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在尋求兼具多旋翼機(jī)和固定翼機(jī)優(yōu)點(diǎn)的飛行器。經(jīng)過(guò)多年探索和實(shí)踐，出現(xiàn)了諸如美國(guó)第一代傾轉(zhuǎn)旋翼原型驗(yàn)證機(jī)xv-15、已經(jīng)服役的v-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)、“鷹眼”傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)等，在軍用和民用領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，具有廣闊的發(fā)展前景。傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)不僅具有多旋翼無(wú)人機(jī)垂直起降、空中懸停等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有與固定翼飛機(jī)相當(dāng)?shù)娘w行速度、航程及載荷能力。但由于魚鷹為雙旋翼的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，飛行控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，在垂飛以及在傾轉(zhuǎn)垂飛平飛過(guò)渡的飛行狀態(tài)時(shí)，存在縱向穩(wěn)定性差，操作困難等問(wèn)題。

此外，針對(duì)擺線槳技術(shù)的研究已經(jīng)持續(xù)了較長(zhǎng)的時(shí)間，通過(guò)現(xiàn)有的理論分析和實(shí)驗(yàn)可知，擺線槳槳葉的展向與槳盤轉(zhuǎn)軸的軸線平行，通過(guò)軸線與槳盤轉(zhuǎn)軸軸線平行的樞軸安裝在槳盤上，槳葉可繞著樞軸擺動(dòng)。槳葉作為升力面，在繞槳盤轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其攻角經(jīng)歷從零攻角到最大攻角，再?gòu)淖畲蠊ソ堑搅愎ソ堑倪B續(xù)周期變化，槳葉的這種俯仰運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的非定常氣動(dòng)效應(yīng)可以大大提高擺線槳的氣動(dòng)效率。另外，通過(guò)控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)槳葉的最大攻角大小，可以改變擺線槳的拉力大小；而通過(guò)調(diào)節(jié)槳葉攻角最大時(shí)在槳盤上的方位角，則可以產(chǎn)生垂直于槳盤轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)任一方向的拉力，擺線槳對(duì)推力大小和方向的控制簡(jiǎn)單且高效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述魚鷹傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)存在的不足，以及擺線槳具有的特性，本發(fā)明旨在提供一種控制簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，可靠性高，便于操作的新型傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供如下多種技術(shù)方案：

一種混合式傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)，包括機(jī)身，固定機(jī)翼和固定尾翼，其特征在于，所述無(wú)人機(jī)還包括位于機(jī)翼的可傾轉(zhuǎn)螺旋槳?jiǎng)恿ε摵臀挥谖惨淼臄[線槳推進(jìn)器。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述可傾轉(zhuǎn)螺旋槳位于機(jī)翼的兩端。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，位于兩翼的螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述固定尾翼包括水平部分和豎直部分，每邊呈“l(fā)”形。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述擺線槳推進(jìn)器包括擺線槳葉片，擺線槳支架，調(diào)節(jié)桿，擺線槳轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動(dòng)裝置，偏心圓環(huán)和偏心圓環(huán)控制器，所述擺線槳推進(jìn)器通過(guò)所述偏心圓環(huán)控制器對(duì)偏心圓環(huán)位置的控制來(lái)改變尾部推力的方向。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述螺旋槳?jiǎng)恿ε摵退鰯[線槳推進(jìn)器的動(dòng)力類型可以是電動(dòng)、油動(dòng)或油電混合。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述擺線槳推進(jìn)器包括四個(gè)擺線槳葉片。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于，當(dāng)飛行器平飛時(shí)，其中兩個(gè)相對(duì)的擺線槳葉片和飛行器機(jī)身軸線所在的水平面大致共面。

在一個(gè)更為具體的技術(shù)方案中，本發(fā)明提供一種采用擺線槳尾翼的傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)，其主要特征是利用擺線槳和螺旋槳組合提供動(dòng)力，相比與魚鷹的雙旋翼布局，本發(fā)明動(dòng)力系統(tǒng)由機(jī)翼兩端的兩個(gè)螺旋槳?jiǎng)恿ε摵臀膊康臄[線槳推進(jìn)器三部分構(gòu)成，呈等腰三角形分布。兩個(gè)螺旋槳?jiǎng)恿ε撏ㄟ^(guò)舵機(jī)和連桿可以實(shí)現(xiàn)大角度傾轉(zhuǎn)；擺線槳推進(jìn)器由擺線槳葉片，支架、調(diào)節(jié)桿，擺線槳轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動(dòng)裝置，偏心圓環(huán)和偏心圓環(huán)控制器構(gòu)成，通過(guò)對(duì)偏心圓環(huán)位置的變動(dòng)改變尾部推力的方向，實(shí)現(xiàn)全矢量推力，并且響應(yīng)較快。三個(gè)動(dòng)力端推力方向的轉(zhuǎn)變可以讓無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)多旋翼和固定翼兩種模式的轉(zhuǎn)換；當(dāng)機(jī)翼兩端螺旋槳?jiǎng)恿ε撓蛏蟽A轉(zhuǎn)，擺線槳推進(jìn)器推力向下時(shí)，無(wú)人機(jī)處于多旋翼機(jī)模式，可以垂直起降及空中懸停；當(dāng)機(jī)翼兩端螺旋槳?jiǎng)恿ε撓蚝髢A轉(zhuǎn)，擺線槳推力關(guān)閉，4片擺線槳槳葉與飛機(jī)平飛方向平行，無(wú)人機(jī)處于固定翼模式。

在一個(gè)更為具體的技術(shù)方案中，本發(fā)明采用擺線槳推進(jìn)器作為尾部的動(dòng)力端，擺線槳轉(zhuǎn)軸固定于機(jī)身上，支架由四根繞著擺線槳轉(zhuǎn)軸均布的外延桿組成，并且可以繞著擺線槳轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；擺線槳由4片對(duì)稱翼型的葉片構(gòu)成，他們的前緣分別與4根外延桿的外端鉸接；調(diào)節(jié)桿為4根，它們的一端分別與擺線槳葉片后緣處鉸接，另一端可以在偏心圓環(huán)上滑動(dòng)；偏心圓環(huán)有兩個(gè)自由度，可以在平行于飛機(jī)對(duì)稱面的平面內(nèi)平移運(yùn)動(dòng)，偏心圓環(huán)控制器固定在機(jī)身上，控制偏心圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果包括以下任意一項(xiàng)：

本發(fā)明是一種新型的由三個(gè)動(dòng)力端(機(jī)翼兩端各一個(gè)，尾翼一個(gè))組成的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，兼有多旋翼和固定翼兩種模式。多旋翼模式下可以進(jìn)行垂直起落以及空中懸停，使其無(wú)需跑道或者其他裝置即可起飛降落，固定翼模式下可以進(jìn)行高速的飛行作業(yè)，飛行效率較高。三個(gè)動(dòng)力端相比兩個(gè)動(dòng)力端的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)(如魚鷹)在尾部多出一個(gè)擺線槳推進(jìn)器，在垂飛時(shí)，飛機(jī)增加了一個(gè)可以控制俯仰操作的力矩，這使得飛機(jī)縱向操作上更加簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性更強(qiáng)，可靠性更高。

擺線槳推進(jìn)器作為尾部的動(dòng)力端，相比于螺旋槳推力裝置或者涵道風(fēng)扇裝置具有很大的優(yōu)勢(shì)：首先，擺線槳結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量小，且省去了繁重的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，大大減小了飛機(jī)的重量，有利于飛機(jī)航程的提升和機(jī)動(dòng)性的提高；其次，擺線槳推進(jìn)器通過(guò)控制槳葉的攻角來(lái)控制推力的大小和方向，且推力的大小和方向都可以瞬時(shí)變化，控制簡(jiǎn)單且高效，作為尾部的動(dòng)力端，有利于提高飛機(jī)垂飛時(shí)的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性；而且，擺線槳不管以多大功率轉(zhuǎn)動(dòng)，噪音都非常低；最后，作為尾部的動(dòng)力端，在飛機(jī)垂飛時(shí)，擺線槳不會(huì)產(chǎn)生額外的偏航力矩。

當(dāng)飛機(jī)平飛時(shí)，擺線槳支架以及擺線槳葉片固定于特定位置，支架上相對(duì)的兩個(gè)槳葉所在的平面以及機(jī)身軸線所在的水平面三面共面，另外兩個(gè)相對(duì)的槳葉平面平行于上述三面共面的平面，此時(shí)，飛機(jī)尾部迎風(fēng)面積達(dá)到最小，平飛時(shí)，產(chǎn)生的阻力較小。而且，與機(jī)身軸線所在的水平面共面的那兩片槳葉可作為飛機(jī)平飛時(shí)的水平安定面，另外兩個(gè)槳葉可以沿著前緣處與支架的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，可作為平飛時(shí)的升降舵。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明混合式傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)平飛狀態(tài)總體圖；

圖2為本發(fā)明混合式傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)垂飛狀態(tài)總體圖；

圖3為本發(fā)明混合式傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)擺線槳推進(jìn)器細(xì)節(jié)圖；

圖4為本發(fā)明混合式傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)平飛時(shí)尾部細(xì)節(jié)圖；

圖中1尾翼舵面，2尾翼，3擺線槳推進(jìn)器，4機(jī)翼，5機(jī)身，6副翼，7螺旋槳，8螺旋槳?jiǎng)恿ε摚?擺線槳轉(zhuǎn)軸，10偏心圓環(huán)，11驅(qū)動(dòng)裝置，12擺線槳葉片，13調(diào)節(jié)桿，14支架，15偏心圓環(huán)控制器

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，螺旋槳?jiǎng)恿ε?可以繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，擺線槳推進(jìn)器3可以任意迅速地改變?cè)陲w機(jī)對(duì)稱面內(nèi)推力地大小和方向，實(shí)現(xiàn)多旋翼模式與固定翼模式之間的切換。

無(wú)人機(jī)處于多旋翼模式時(shí)，螺旋槳?jiǎng)恿ε?向上傾轉(zhuǎn)至與機(jī)身5軸線垂直，擺線槳推進(jìn)器3通過(guò)偏心圓環(huán)控制器改變偏心圓環(huán)的位置，來(lái)調(diào)節(jié)擺線槳產(chǎn)生的推力的方向和大小，使產(chǎn)生的推力向下，大小適中，并依靠飛控保持飛機(jī)的穩(wěn)定性。飛機(jī)前進(jìn)后退時(shí)，螺旋槳?jiǎng)恿ε?和擺線槳推進(jìn)器3差動(dòng)控制；飛機(jī)側(cè)飛時(shí)，左右螺旋槳?jiǎng)恿ε?差動(dòng)控制；偏航飛行時(shí)，依靠機(jī)翼左右舵機(jī)調(diào)整端頭兩個(gè)螺旋槳?jiǎng)恿ε?的傾轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制。因此，無(wú)人機(jī)在垂飛時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降、懸停、前飛、后飛、側(cè)飛等動(dòng)作。

無(wú)人機(jī)處于固定翼模式時(shí)，螺旋槳?jiǎng)恿ε?向前傾轉(zhuǎn)，擺線槳支架以及擺線槳葉片固定于特定位置，支架上相對(duì)的兩個(gè)槳葉所在的平面以及機(jī)身軸線所在的水平面三面共面，另外兩個(gè)相對(duì)的槳葉平面平行于上述三面共面的平面，此時(shí)，飛機(jī)尾部迎風(fēng)面積達(dá)到最小，平飛時(shí)，產(chǎn)生的阻力較小。而且，與機(jī)身軸線所在的水平面共面的那兩片槳葉可作為飛機(jī)平飛時(shí)的水平安定面，另外兩個(gè)槳葉可以沿著前緣處與支架的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，可作為平飛時(shí)的升降舵。滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)副翼舵面6控制，俯仰和偏航操作靠尾翼舵面1進(jìn)行，操作形式普通固定翼飛機(jī)一致。在固定翼模式飛行時(shí)，飛機(jī)水平運(yùn)動(dòng)的速度，實(shí)現(xiàn)高速機(jī)動(dòng)。