四旋翼直升快飞电动无人机

1.一种四旋翼直升快飞电动无人机，由机身、风门式固定翼、左右固定旋翼、左右电控风门、左右转向旋翼、水平尾翼、垂直尾翼、有线起飞器组成，所述四旋翼直升快飞电动无人机设有流线型的机身(1)，机身截面呈平行四边形，机身内下层前面设有前轮起落架仓(2)，前轮起落架仓下面设有可回收的前轮起落架(3)，后面设有后轮起落架仓(4)，后轮起落架仓下面设有可回收的后轮起落架(5)，机身内中层设有蓄电池仓(6)和控制仓(7)，机身内上层是运货仓(8)，所述风门式固定翼(9)设置在机身下方的前轮起落架仓与后轮起落架仓之间的机身缺口处，机身缺口处与风门式固定翼上端中部紧密连接，风门式固定翼设有一个整体框架，整体框架中部设有风门框架(10)，两边是对称的左右副机翼框架(11)，前端是电机框架(12)，整体框架截面是流线型，整体框架表面包装铝皮(13)，与风门框架对应的铝皮上下制有左上下门口(14)、(15)和右上下门口(16)、(17)，左右上下门口与风门框架内边一致，所述左右电控风门的构造是：在所述风门框架的前梁(18)和后梁(19)中部分别设置4个轴孔，4个轴孔坐标连线呈正四边形，前后4个轴孔内分别安装4个卷筒轴(20)，4个卷筒轴上分别安装4个相同的卷帘筒，组成左上下卷帘筒(21)和右上下卷帘筒(22)，在风门框架的前梁内侧的上下端分别设有前上下轨道台阶(23)，后梁内侧的上下端分别设有后上下轨道台阶(24)，前后上下轨道台阶与包装铝皮之间构成上前后轨道槽和下前后轨道槽，上前后左端轨道槽内设有上左卷帘门(25)，下前后左端轨道槽内设有下左卷帘门(26)，上下左卷帘门以电动方式同步打开和关闭，构成左电控风门，上前后右端轨道槽内设有上右卷帘门(27)，下前后右端轨道槽内设有下右卷帘门(28)，上下右卷帘门以电动方式同步打开和关闭，构成右电控风门，4个卷帘门的首端分别挂接4个助力弹簧(29)，4个助力弹簧的首端分别挂接在所述左右副机翼框架前梁内侧的上下端，4个卷帘门的尾端分别连接对应的4个卷帘筒上，所述左上下卷帘筒后端分别设置后上下齿圈，后上齿圈(30)与后下齿圈(31)准确啮合；所述右上下卷帘筒前端分别设置前上下齿圈，前上齿圈(32)与前下齿圈(33)准确啮合，所述电机框架内设置右卷帘电机(34)，右卷帘电机驱动轴上设置右驱动齿轮(35)，右驱动齿轮与前上齿圈啮合；所述风门框架后端设置左卷帘电机(36)，左卷帘电机驱动轴上设置左驱动齿轮(37)，左驱动齿轮与后上齿圈啮合，所述左右电控风门是以电动控制方式同步打开和关闭，所述左右固定旋翼设置在左右电控风门内，在风门框架下端设置左右电机架(38)，左右电机架中间设有左右空心轴(39)，左右空心轴上分别设有外转子永磁直流电机，在电机的左右外转子(40)圆周上分别设置三个等分的流线型大叶片(41)，流线型大叶片与外转子永磁直流电机组成一体的左右固定旋翼，左右固定旋翼大小相等，旋转方向相反，电机线从左右空心轴中心引出，在左右副机翼框架后梁设置左右副机翼电机(42)，左右副机翼电机分别设有左右驱动轴(43)，左右副机翼电机的左右驱动轴上分别安装左副机翼(44)和右副机翼(45)，所述垂直尾翼(46)安装在机身后上端，所述左右转向旋翼的结构是：
在垂直尾翼前下端设有安装孔，安装孔内设置转向电机(47)，转向电机设置左右转向轴(48)，左右转向轴的左右端垂直安装左右空心轴(49)，左右空心轴上分别设有外转子永磁直流电机，在电机的左右外转子(50)圆周上分别设置三个等分的流线型小叶片(51)，小叶片与外转子永磁直流电机组成一体的左右转向旋翼，左右转向旋翼大小相等，旋转方向相反，转向电机驱动左右空心轴，左右转向旋翼在90度范围内同步转向为水平状态或者垂直状态，电机线从左右空心轴中心引出，所述垂直尾翼后端安装垂直副尾翼电机(52)，垂直副尾翼电机上下端设有上下驱动轴(53)，上下驱动轴上安装垂直副尾翼(54)，所述水平尾翼(55)安装在垂直尾翼上方左右端，水平尾翼后端安装左右水平副尾翼电机(56)，左右水平副尾翼电机左右端分别设有左右驱动轴(57)，左水平副尾翼电机左右端驱动轴上安装左水平副尾翼(58)，右水平副尾翼电机左右端驱动轴上安装右水平副尾翼(59)，所述机身下端设有电源插座，插座内设有电源插头(60)，电源插头插座的连接，是依靠电源插座内的弹簧压力和插头插座之间的摩擦力耦合连接的，电源插头连接双铰电缆线(61)首端，双铰电缆线尾端设置有线起飞器，所述有线起飞器设置在地面，有线起飞器右端设置地面智能控制盒(62)。
2.根据权利要求1所述的四旋翼直升快飞电动无人机，其特征在于：所述有线起飞器设有底座(63)，底座上端安装轴架(64)，轴架后上端设置卷筒轴(65)，卷筒轴上安装卷线筒(66)，卷线筒是塑料制品，卷线筒前后端设置前后端盖，后端盖后端设置手摇柄(67)，前端盖前端设置大小导电滑环(68)、(69)，卷线筒上缠绕着所述双铰电缆线，双铰电缆线尾端分别连接大小导电滑环，轴架内侧设置炭刷架(70)，炭刷架内设有上下炭刷，上下炭刷与大小导电滑环对应，滑动电接触，所述有线起飞器的前侧安装地面智能控制盒，上下炭刷输出线连接智能控制盒，地面智能控制盒的电源线插接220V交流电源，地面智能控制盒具有给无人机锂电池组充电、4旋翼电机起动、无线发射和接收信号控制功能，所述有线起飞器设有手持遥控器。
3.根据权利要求1所述的四旋翼直升快飞电动无人机，其特征在于：所述蓄电池仓内设置锂电池组，所述控制仓内设置导航仪、传感陀螺仪、机载智能控制器以及遥控通讯联络的无线电接收机和发射机，所述运货仓根据无人机设定的载重量装载货物，所述前轮起落架仓内隐藏前轮起落架，所述后轮起落架仓内隐藏后轮起落架，所述左右副机翼电机、转向电机、左右水平副尾翼电机、垂直副尾翼电机选用有齿轮减速器的永磁直流电机。

四旋翼直升快飞电动无人机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种飞行器，确切的说是一种四旋翼直升快飞电动无人机。\n背景技术\n[0002] 目前，全世界各种用途的无人机在突飞猛进地发展，我国也不甘落后，无人机无论是军用的还是民用的，都正在发挥着很大作用，因此性能优越的无人机，市场需求很大。众所周知，固定翼飞机速度快、能耗低、机动性好，可是需要跑道，起落受限制，而直升机的优缺点则与其相反，尤其是直升机在垂直上升阶段消耗能量最大，因此两者优点都具备的固定翼直升快飞的无人机也在不断地研究和发展中，在专利申请号是“201310543988.1”名称是“一种垂直起降航模无人机”的发明专利申请中，它的固定翼前端安装可转向的左右螺旋桨，机尾装有风扇式涵道，这种无人机的缺点是三个旋翼结构，垂直升降时不能很好地平衡，容易打转，而且固定翼前端安装可转向的左右螺旋桨其结构复杂、性能欠佳。\n发明内容\n[0003] 因此,为了克服现有无人机技术的不足，积极推动现代无人机发展的热潮，本发明公开一种四旋翼直升快飞电动无人机，它不仅具有结构新颖、简单，直升快飞的优点，而且使用了有线起飞器，利用地面上的电源将本电动无人机送上高空，然后依靠自身的电源，低能耗飞行，或者无能耗滑翔到目的地，接近终点时，既能滑翔着陆，又能垂直降落，因此，有线起飞器有效解决直升机在垂直上升阶段消耗能量大的问题，实现了本电动无人机仅用少量的电能，飞越较长里程，快速完成运载任务的目的。\n[0004] 本发明的技术方案是由机身、风门式固定翼、左右固定旋翼、左右电控风门、左右转向旋翼、水平尾翼、垂直尾翼、有线起飞器组成，其结构特点是：所述四旋翼直升快飞电动无人机设有流线型的机身，机身截面呈平行四边形，机身内下层前面设有前轮起落架仓，前轮起落架仓下面设有可回收的前轮起落架，后面设有后轮起落架仓，后轮起落架仓下面设有可回收的后轮起落架，机身内中层设有蓄电池仓和控制仓，机身内上层是运货仓，所述风门式固定翼设置在机身下方的前轮起落架仓与后轮起落架仓之间的机身缺口处，机身缺口处与风门式固定翼上端中部紧密连接，风门式固定翼设有一个整体框架，整体框架中部设有风门框架，两边是对称的左右副机翼框架，前端是电机框架，整体框架截面是流线型，整体框架表面包装铝皮，与风门框架对应的铝皮上下制有左上下门口和右上下门口，左右上下门口与风门框架内边一致，所述左右电控风门的构造是：在所述风门框架的前梁和后梁中部分别设置4个轴孔，4个轴孔坐标连线呈正四边形，前后4个轴孔内分别安装4个卷筒轴，\n4个卷筒轴上分别安装4个相同的卷帘筒，组成左上下卷帘筒和右上下卷帘筒，在风门框架的前梁内侧的上下端分别设有前上下轨道台阶，后梁内侧的上下端分别设有后上下轨道台阶，前后上下轨道台阶与铝皮之间构成上前后轨道槽和下前后轨道槽，上前后左端轨道槽内设有上左卷帘门，下前后左端轨道槽内设有下左卷帘门，上下左卷帘门以电动方式同步打开和关闭，构成左电控风门，上前后右端轨道槽内设有上右卷帘门，下前后右端轨道槽内设有下右卷帘门，上下右卷帘门以电动方式同步打开和关闭，构成右电控风门，4个卷帘门的首端分别挂接4个助力弹簧，4个助力弹簧的首端分别挂接在所述左右副机翼框架前梁内侧的上下端，4个卷帘门的尾端分别连接对应的4个卷帘筒上，所述左上下卷帘筒后端分别设置后上下齿圈，后上齿圈与后下齿圈准确啮合；所述右上下卷帘筒前端分别设置前上下齿圈，前上齿圈与前下齿圈准确啮合，所述电机框架内设置右卷帘电机，右卷帘电机驱动轴上设置右驱动齿轮，右驱动齿轮与前上齿圈啮合；所述风门框架后端设置左卷帘电机，左卷帘电机驱动轴上设置左驱动齿轮，左驱动齿轮与后上齿圈啮合，所述左右电控风门是以电动控制方式同步打开和关闭，所述左右固定旋翼设置在左右电控风门内，在风门框架下端设置左右电机架，左右电机架中间设有左右空心轴，左右空心轴上分别设有外转子永磁直流电机，在电机的左右外转子圆周上分别设置三个等分的流线型大叶片，流线型大叶片与外转子永磁直流电机组成一体的左右固定旋翼，左右固定旋翼大小相等，旋转方向相反，电机线从左右空心轴中心引出，在左右副机翼框架后梁设置左右副机翼电机，左右副机翼电机分别设有左右驱动轴，左右副机翼电机的左右驱动轴上分别安装左副机翼和右副机翼，所述垂直尾翼安装在机身后上端，所述左右转向旋翼的结构是：在垂直尾翼前下端设有安装孔，安装孔内设置转向电机，转向电机设置左右转向轴，左右转向轴的左右端垂直安装左右空心轴，左右空心轴上分别设有外转子永磁直流电机，在电机的左右外转子圆周上分别设置三个等分的流线型小叶片，小叶片与外转子永磁直流电机组成一体的左右转向旋翼，左右转向旋翼大小相等，旋转方向相反，转向电机驱动左右空心轴，左右转向旋翼在90度范围内同步转向为水平状态或者垂直状态，电机线从左右空心轴中心引出，所述垂直尾翼后端安装垂直副尾翼电机，垂直副尾翼电机上下端设有上下驱动轴，上下驱动轴上安装垂直副尾翼，所述水平尾翼安装在垂直尾翼上方左右端，水平尾翼后端安装左右水平副尾翼电机，左右水平副尾翼电机左右端分别设有左右驱动轴，左水平副尾翼电机左右端驱动轴上安装左水平副尾翼，右水平副尾翼电机左右端驱动轴上安装右水平副尾翼，所述机身下端设有电源插座，插座内设有电源插头，电源插头插座的连接，是依靠电源插座内的弹簧压力和插头插座之间的摩擦力耦合连接的，电源插头连接双铰电缆线首端，双铰电缆线尾端设置有线起飞器，所述有线起飞器设置在地面，有线起飞器右端设置地面智能控制盒。\n[0005] 所述有线起飞器设有底座，底座上端安装轴架，轴架后上端设置卷筒轴，卷筒轴上安装卷线筒，卷线筒是塑料制品，卷线筒前后端设置前后端盖，后端盖后端设置手摇柄，前端盖前端设置大小导电滑环，卷线筒上缠绕着所述双铰电缆线，双铰电缆线尾端分别连接大小导电滑环，轴架内侧设置炭刷架，炭刷架内设有上下炭刷，上下炭刷与大小导电滑环对应，滑动电接触，所述有线起飞器的前侧安装地面智能控制盒，上下炭刷输出线连接智能控制盒，地面智能控制盒的电源线插接220V交流电源，地面智能控制盒具有给无人机锂电池组充电、4旋翼电机起动、无线发射和接收信号控制功能，所述有线起飞器设有手持遥控器。\n[0006] 所述蓄电池仓内设置锂电池组，所述控制仓内设置导航仪、传感陀螺仪、机载智能控制器以及遥控通讯联络的无线电接收机和发射机，所述运货仓根据无人机设定的载重量装载货物，所述前轮起落架仓内隐藏前轮起落架，所述后轮起落架仓内隐藏后轮起落架，所述左右副机翼电机、转向电机、左右水平副尾翼电机、垂直副尾翼电机选用有齿轮减速器的永磁直流电机。\n[0007] 所述四旋翼直升快飞电动无人机在垂直升降和高速飞行时的姿态控制原理是：手持遥控器控制信号发射给地面智能控制器，地面智能控制器打开起动电源，通过有线起飞器双铰电缆线给4旋翼电机供电，4旋翼电机驱动4旋翼转动，4旋翼都在水平状态下垂直上升，本电动无人机缓缓起飞，所述传感陀螺仪根据机身姿态输出各种控制信号给机载智能控制器，机载智能控制器输出调整电压，分别驱动4个旋翼电机在不同转速下转动，同时控制左右转向旋翼的转向角度，控制无人机前后左右不漂移，不转身，平稳上升，当无人机上升到设定高度，卷线筒内双铰电缆线放完，双铰电缆线上端的电源插头与机身下端的电源插座，因无人机的拉力超出插头插座的耦合弹力而挣脱，双铰电缆线落地后，手摇转动卷线筒将双铰电缆线回收，地面供电的无人机起飞升空越高，续航里程越远，此时本电动无人机依靠自身携带的蓄电池电能继续工作，机载智能控制器将无人机垂直升降模式转换为水平飞行模式，控制左右转向旋翼向前转动，逐步过渡到水平飞行状态，当固定翼上下空气流速达到一定程度，固定翼产生的升力与自重平衡时，左右固定旋翼停止工作，左右电控风门自动关闭，机载智能控制器实时控制左右副机翼、水平副尾翼、垂直副尾翼实现无人机的姿态平衡以及转向飞行，此时左右转向旋翼推动无人机在空中水平飞行，其飞行速度比直升机快多了，而且水平飞行所需要的能量在同样航速下远比直升机水平飞行所需要的能量低，控制仓内导航仪不时地给机载智能控制器发出指令信号，自动引领无人机到达目的地的路线，接近终点时，无人机既能滑翔着陆，又能垂直降落，因此，实现了本电动无人机仅用少量的电能，飞越较长里程，快速完成运载任务的目的。\n[0008] 四旋翼直升快飞电动无人机的有益效果在于：它不仅具有结构新颖、简单，直升快飞的优点，而且使用了有线起飞器，利用地面上的电源将本电动无人机送上高空，然后依靠自身的电源，低能耗飞行，或者无能耗滑翔到目的地，接近终点时，既能滑翔着陆，又能垂直降落，因此，有线起飞器有效解决直升机在垂直上升阶段消耗能量大的问题，实现了本电动无人机仅用少量的电能，飞越较长里程，快速完成运载任务的目的。本发明的转向旋翼在90度范围内同步转向为水平状态或者垂直状态，无人机的纵向水平度控制力矩大，稳定性好，能灵活迅速地进入水平飞行或垂直悬停状态，在垂直升降模式和水平飞行模式的转换过程中，转向旋翼不造成气流阻力，气流导向平稳可控，不产生气流涡旋，确保飞行器安全可靠，一旦电池耗尽，无人机能依靠大而宽的固定翼滑翔飞行，安全着陆。\n附图说明\n[0009] 下面结合附图作进一歩说明。\n[0010] 图1为四旋翼直升快飞电动无人机垂直升降状态左视结构示意图。\n[0011] 图2为四旋翼直升快飞电动无人机垂直升降状态俯视结构示意图。\n[0012] 图3为四旋翼直升快飞电动无人机水平飞行状态后视结构示意图。\n具体实施方式\n[0013] 在图1、图2、图3中，所述四旋翼直升快飞电动无人机设有流线型的机身1，机身截面呈平行四边形，机身内下层前面设有前轮起落架仓2，前轮起落架仓下面设有可回收的前轮起落架3，后面设有后轮起落架仓4，后轮起落架仓下面设有可回收的后轮起落架5，机身内中层设有蓄电池仓6和控制仓7，机身内上层是运货仓8，所述风门式固定翼9设置在机身下方的前轮起落架仓与后轮起落架仓之间的机身缺口处，机身缺口处与风门式固定翼上端中部紧密连接，风门式固定翼设有一个整体框架，整体框架中部设有风门框架10，两边是对称的左右副机翼框架11，前端是电机框架12，整体框架截面是流线型，整体框架表面包装铝皮13，与风门框架对应的铝皮上下制有左上下门口14、15和右上下门口16、17，左右上下门口与风门框架内边一致，所述左右电控风门的构造是：在所述风门框架的前梁18和后梁19中部分别设置4个轴孔，4个轴孔坐标连线呈正四边形，前后4个轴孔内分别安装4个卷筒轴\n20，4个卷筒轴上分别安装4个相同的卷帘筒，组成左上下卷帘筒21和右上下卷帘筒22，在风门框架的前梁内侧的上下端分别设有前上下轨道台阶23，后梁内侧的上下端分别设有后上下轨道台阶24，前后上下轨道台阶与铝皮之间构成上前后轨道槽和下前后轨道槽，上前后左端轨道槽内设有上左卷帘门25，下前后左端轨道槽内设有下左卷帘门26，上下左卷帘门以电动方式同步打开和关闭，构成左电控风门，上前后右端轨道槽内设有上右卷帘门27，下前后右端轨道槽内设有下右卷帘门28，上下右卷帘门以电动方式同步打开和关闭，构成右电控风门，4个卷帘门的首端分别挂接4个助力弹簧29，4个助力弹簧的首端分别挂接在所述左右副机翼框架前梁内侧的上下端，4个卷帘门的尾端分别连接对应的4个卷帘筒上，所述左上下卷帘筒后端分别设置后上下齿圈，后上齿圈30与后下齿圈31准确啮合；所述右上下卷帘筒前端分别设置前上下齿圈，前上齿圈32与前下齿圈33准确啮合，所述电机框架内设置右卷帘电机34，右卷帘电机驱动轴上设置右驱动齿轮35，右驱动齿轮与前上齿圈啮合；所述风门框架后端设置左卷帘电机36，左卷帘电机驱动轴上设置左驱动齿轮37，左驱动齿轮与后上齿圈啮合，所述左右电控风门是以电动控制方式同步打开和关闭，所述左右固定旋翼设置在左右电控风门内，在风门框架下端设置左右电机架38，左右电机架中间设有左右空心轴39，左右空心轴上分别设有外转子永磁直流电机，在电机的左右外转子40圆周上分别设置三个等分的流线型大叶片41，流线型大叶片与外转子永磁直流电机组成一体的左右固定旋翼，左右固定旋翼大小相等，旋转方向相反，电机线从左右空心轴中心引出，在左右副机翼框架后梁设置左右副机翼电机42，左右副机翼电机分别设有左右驱动轴43，左右副机翼电机的左右驱动轴上分别安装左副机翼44和右副机翼45，所述垂直尾翼46安装在机身后上端，所述左右转向旋翼的结构是：在垂直尾翼前下端设有安装孔，安装孔内设置转向电机47，转向电机设置左右转向轴48，左右转向轴的左右端垂直安装左右空心轴49，左右空心轴上分别设有外转子永磁直流电机，在电机的左右外转子50圆周上分别设置三个等分的流线型小叶片51，小叶片与外转子永磁直流电机组成一体的左右转向旋翼，左右转向旋翼大小相等，旋转方向相反，转向电机驱动左右空心轴，左右转向旋翼在90度范围内同步转向为水平状态或者垂直状态，电机线从左右空心轴中心引出，所述垂直尾翼后端安装垂直副尾翼电机52，垂直副尾翼电机上下端设有上下驱动轴53，上下驱动轴上安装垂直副尾翼54，所述水平尾翼55安装在垂直尾翼上方左右端，水平尾翼后端安装左右水平副尾翼电机56，左右水平副尾翼电机左右端分别设有左右驱动轴57，左水平副尾翼电机左右端驱动轴上安装左水平副尾翼58，右水平副尾翼电机左右端驱动轴上安装右水平副尾翼59，所述机身下端设有电源插座，插座内设有电源插头60，电源插头插座的连接，是依靠电源插座内的弹簧压力和插头插座之间的摩擦力耦合连接的，电源插头连接双铰电缆线61首端，双铰电缆线尾端设置有线起飞器，所述有线起飞器设置在地面，有线起飞器右端设置地面智能控制盒62。\n[0014] 所述有线起飞器设有底座63，底座上端安装轴架64，轴架后上端设置卷筒轴65，卷筒轴上安装卷线筒66，卷线筒是塑料制品，卷线筒前后端设置前后端盖，后端盖后端设置手摇柄67，前端盖前端设置大小导电滑环68、69，卷线筒上缠绕着所述双铰电缆线，双铰电缆线尾端分别连接大小导电滑环，轴架内侧设置炭刷架70，炭刷架内设有上下炭刷，上下炭刷与大小导电滑环对应，滑动电接触，所述有线起飞器的前侧安装地面智能控制盒，上下炭刷输出线连接智能控制盒，地面智能控制盒的电源线插接220V交流电源，地面智能控制盒具有给无人机锂电池组充电、4旋翼电机起动、无线发射和接收信号控制功能，所述有线起飞器设有手持遥控器。\n[0015] 所述蓄电池仓内设置锂电池组，所述控制仓内设置导航仪、传感陀螺仪、机载智能控制器以及遥控通讯联络的无线电接收机和发射机，所述运货仓根据无人机设定的载重量装载货物，所述前轮起落架仓内隐藏前轮起落架，所述后轮起落架仓内隐藏后轮起落架，所述左右副机翼电机、转向电机、左右水平副尾翼电机、垂直副尾翼电机选用有齿轮减速器的永磁直流电机。