一种尾坐式垂直起降无人飞行器

1.一种尾坐式垂直起降无人飞行器，包括机身(1)、机翼(5)和垂直尾翼(10)，其特征在于：所述机身(1)头部有一个支撑架(2)，该支撑架(2)上安装一个俯仰风扇(3)，所述机身(1)中部有机舱(13)，尾部内置蓄电池(11)；所述机翼(5)与所述机身(1)尾部相连接，前后左右对称地分布着四个所述垂直尾翼(10)，所述机翼(5)后部安装有滚转俯仰控制舵面(6)；所述机翼(5)与所述垂直尾翼(10)交汇处固定两个相互独立的马达(12A)，该两个马达(12A)各驱动一个螺旋桨(4)；或者所述机翼(5)与所述垂直尾翼(10)交汇处固定两个相互独立的发动机(12B)，该两个发动机(12B)各驱动一个螺旋桨(4)；所述四个垂直尾翼(10)后部各安装有一个偏航控制舵面(9)和一个起落架(8)，每个起落架(8)后部安装有一个万向滚轮(7)。
2.根据权利要求1所述的一种尾坐式垂直起降无人飞行器，其特征在于，所述俯仰风扇(3)采用蓄电池(11)驱动。
3.根据权利要求1所述的一种尾坐式垂直起降无人飞行器，其特征在于，所述机翼(5)和所述垂直尾翼(10)都采用对称翼型。

一种尾坐式垂直起降无人飞行器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种无人飞行器，尤其是一种尾坐式垂直起降无人飞行器。\n背景技术\n[0002] 随着计算机技术、通信技术和电子技术的蓬勃发展，世界上对无人飞行器的研究逐渐形成热潮。相对直升机而言，固定翼飞行器具有飞行效率高、飞行速度快、飞行距离远、系统结构简单、重量轻、成本与使用费低等优点，但固定翼飞行器也有自身不可避免的缺陷，那就是在起飞和降落时需要滑跑或者利用特殊的发射回收装置。\n[0003] 垂直起降技术使得飞行器具有集直升机与固定翼的性能、优点于一身的可能。目前应用较成功的垂直起降方案主要有：倾转旋翼式、倾转涵道式、倾转机身式和旋翼/机翼转换式。其中前两种方案中推力方向可绕机身横轴转动, 而机身在飞行中基本保持水平，倾转机身式只能实现短距起降，旋翼/机翼转换式在水平飞行模式下旋翼停转，改为由螺旋桨或喷气等其它方式提供推力。这些方案均具有推力转换机构或动力装置复杂、附件质量大的缺点，不利于飞行器的轻小型化和飞行效率的提高。\n[0004] 尾坐式作为另一种垂直起降方案，应用较少。早期有波音公司的Heliwing，Heliwing需要达到一定高度具有速度才可以从垂直转为水平飞行，因而其飞行受到一些限制；而从垂直到水平的过渡飞行中还会伴有一个“失速翻滚”动作，这就给飞行带来了一定危险。最终首架Heliwing在飞行测试中的坠毁，使得该项目被取消。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种尾坐式垂直起降无人飞行器，兼顾直升机垂直起降与固定翼飞机高速巡航的特点，而且结构简单、动力简化、操控灵活、飞行轨迹更加平滑、受限制更少的无人飞行器。\n[0006] 基于上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：\n[0007] 一种尾坐式垂直起降无人飞行器，包括机身、机翼和垂直尾翼，所述机身头部有一个支撑架，该支撑架上安装一个俯仰风扇，所述机身中部有机舱，尾部内置蓄电池；所述机翼与所述机身尾部相连接，上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼，所述机翼后部安装有滚转俯仰控制舵面；所述机翼与所述垂直尾翼交汇处固定两个相互独立的马达，马达各驱动相应的螺旋桨；或者所述机翼与所述垂直尾翼交汇处固定两个相互独立的发动机，发动机各驱动相应的螺旋桨；所述四个垂直尾翼后部各安装有一个偏航控制舵面和一个起落架，每个起落架后部安装有一个万向滚轮。\n[0008] 所述俯仰风扇采用蓄电池驱动。\n[0009] 所述机翼和垂直尾翼都采用对称翼型。\n[0010] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点和显著优势：本发明采用尾坐式固定翼垂直起降技术，即能够像直升机一样垂直起降和悬停，又能够像固定翼飞机一样高速巡航，而且结构简单、动力简化、操控灵活。机身头部的俯仰风扇使得飞行器飞行更具有主动性，尤其在垂直到水平、水平到垂直的过渡飞行中更显其优势，只需上升很短的距离或在旋停状态下即可完成垂直到水平的转换。\n附图说明\n[0011] 图1是本发明一种尾坐式垂直起降无人飞行器一种结构示意图；\n[0012] 图2是本发明一种尾坐式垂直起降无人飞行器另一种结构示意图；\n[0013] 图3是本发明一种尾坐式垂直起降无人飞行器飞行过程示意图。\n具体实施方式\n[0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：\n[0015] 实施例一：参见图1，一种尾坐式垂直起降无人飞行器，包括机身1、机翼5和垂直尾翼10，所述机身1头部有一个支撑架2，该支撑架2上安装一个俯仰风扇3，所述机身1中部有机舱13，尾部内置蓄电池11；所述机翼5与所述机身1尾部相连接，上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼10，所述机翼5后部安装有滚转俯仰控制舵面6；所述机翼5与所述垂直尾翼10交汇处固定两个相互独立的马达12A，该两个马达12A各驱动一个螺旋桨4；所述四个垂直尾翼10后部各安装有一个偏航控制舵面9和一个起落架8，每个起落架8后部安装有一个万向滚轮7；所述俯仰风扇3采用蓄电池11驱动；所述机翼5和所述垂直尾翼\n10都采用对称翼型。 \n[0016] 上述尾坐式垂直起降无人飞行器的工作过程是：起飞时，尾坐式垂直起降无人飞行器四个万向滚轮7着地，机身1与地面垂直，由蓄电池11驱动马达12A，并带动螺旋桨4转动，产生向上的拉力，克服重力起飞。当上升到一定高度后，蓄电池11驱动俯仰风扇3，产生俯仰力矩，使得飞行器绕横轴向前倾转，飞行器进入竖直飞行向水平飞行过渡阶段。随着螺旋桨4产生的拉力逐渐转变为水平飞行动力，飞行器进入高速水平飞行阶段。当飞行器需要降落时，蓄电池11驱动俯仰风扇3，产生俯仰力矩，使得飞行器绕横轴向后倾转，飞行器进入水平飞行向竖直飞行过渡阶段。随着螺旋桨4提供的水平飞行动力逐渐转变为向上的拉力，机翼5产生的升力逐渐减小，最终螺旋桨4产生的升力与飞行器自身重力在一条线上，飞行器缓缓垂直降落。纵向平面内的飞行轨迹如图3所示。当飞行器需要偏航飞行时，可以调节垂直尾翼10后面的偏航控制舵面9。当飞行器需要滚转飞行时，可以调节机翼5后面的滚转俯仰控制舵面6。\n[0017] 实施例二：参见图2，一种尾坐式垂直起降无人飞行器，包括机身1、机翼5和垂直尾翼10，所述机身1头部有一个支撑架2，该支撑架2上安装一个俯仰风扇3，所述机身1中部有机舱13，尾部内置蓄电池11；所述机翼5与所述机身1尾部相连接，上下左右对称地分布着四个所述垂直尾翼10，所述机翼5后部安装有滚转俯仰控制舵面6；所述机翼5与所述垂直尾翼10交汇处固定两个相互独立的发动机12B，该两个发动机12B各驱动一个螺旋桨\n4；所述四个垂直尾翼10后部各安装有一个偏航控制舵面9和一个起落架8，每个起落架8后部安装有一个万向滚轮7；所述俯仰风扇3采用蓄电池11驱动；所述机翼5和所述垂直尾翼10都采用对称翼型。 \n[0018] 上述尾坐式垂直起降无人飞行器的工作过程是：起飞时，尾坐式垂直起降无人飞行器四个万向滚轮7着地，机身1与地面垂直，发动机12B驱动螺旋桨4转动，产生向上的拉力，克服重力起飞。当上升到一定高度后，蓄电池11驱动俯仰风扇3，产生俯仰力矩，使得飞行器绕横轴向前倾转，飞行器进入竖直飞行向水平飞行过渡阶段。随着螺旋桨4产生的拉力逐渐转变为水平飞行动力，飞行器进入高速水平飞行阶段。当飞行器需要降落时，蓄电池11驱动俯仰风扇3，产生俯仰力矩，使得飞行器绕横轴向后倾转，飞行器进入水平飞行向竖直飞行过渡阶段。随着螺旋桨4提供的水平飞行动力逐渐转变为向上的拉力，机翼5产生的升力逐渐减小，最终螺旋桨4产生的升力与飞行器自身重力在一条线上，飞行器缓缓垂直降落。纵向平面内的飞行轨迹如图3所示。当飞行器需要偏航飞行时，可以调节垂直尾翼10后面的偏航控制舵面9。当飞行器需要滚转飞行时，可以调节机翼5后面的滚转俯仰控制舵面6。