一种低风阻高速多旋翼无人机的制作方法

1.本实用新型涉及无人机领域，具体的是一种低风阻高速多旋翼无人机。


背景技术：

2.旋翼无人机广泛应用于植保、搜救、物流、巡检等领域。由于可以垂直起降，多旋翼无人机对起降场地几乎没有要求，可以工作在广泛的地形环境中。然而，多旋翼无人机的飞行速度较慢，在需要更远航程和更高速度的任务中时会倍感吃力。现有的多旋翼无人机的结构原理为机身伸出若干旋翼臂，每个臂上有一个电机，电机上装有螺旋桨，螺旋桨转动产生拉力使无人机可以垂直上升，悬停，下降，电机的转速功率独立可调，产生的拉力也是独立可调，不同大小的拉力在矢量空间对机身产生不同的翻转力矩，使无人机前倾、后倾、左倾、右倾等等；前倾时拉力产生垂直向上的分力和水平向前的分力，升力克服重力使无人机上升或维持高度，水平向前的分力使无人机克服阻力向前飞行，后倾时制动减速，左倾右倾等飞行状态。现有的多旋翼无人机存在局限性：1.由于多旋翼无人机是前倾姿态向前飞行，前飞行时机身翘起，机身成倍增加了迎风面积，阻力增大，速度与阻力是平方关系，速度增加些许，阻力就增加更大，因此速度提升困难；2.前进飞行时机身产生下压力，消耗无人机的动力能量，减少飞行时间和航程，由于机背平面下倾导致阻力在垂直方向产生下压的分力，为保持无人机不下降必须提高电机的功率产生更多的升力来对抗，无人机载有的燃料或电量是有限的，消耗用于维持高度的能量多了就意味着用于前进的能量少了，速度和航程都下降。


技术实现要素：

3.针对上述现有多旋翼无人机存在的局限性和不足，本实用新型提供一种低风阻高速多旋翼无人机，通过机身与旋翼平面设置有夹角，当无人机在前倾飞行时，机身的轴线与飞行方向一致或接近，迎风面积小，减少空气阻力，设置有流线型升力机身进一步减少风阻并提供额外升力，飞行速度就可以更快，能达到更大的航程，机身设置有副翼，增加机体强度的同时提供额外升力和飞行稳定性，以及副翼结构包括可以充当于旋翼臂的加强筋，避免了前进飞行时机身翘起增大阻力和机身产生下压力，在结构和性能都优于现有的多旋翼无人机，飞行速度就可以更快，能达到更大的航程，机体强度更好。
4.本实用新型采用了如下技术方案：一种低风阻多旋翼无人机，机身伸出旋翼臂，旋翼臂上装有电机，电机上安装旋翼，所述机身与水平的旋翼构成机身向上的仰角，机身在前倾飞行时，机身的轴线能够与飞行方向一致，机身未完全达到水平状态前，机身能够提供额外升力，机身水平飞行时迎风面积小，减少空气阻力，飞行速度可以更快，能达到更大的航程。
5.所述机身上设置有副翼，或旋翼臂与机身根部设置有副翼。
6.所述机身上设置的副翼可以与机身轴线平行或有夹角，无人机前倾飞行时，在机身的轴线与飞行方向未达到水平时，副翼会与气流成一夹角，可以产生升力，在机身的轴线
与飞行方向达到水平时，副翼平面与飞行方向平行，无人机能够前倾快速飞行。
7.所述机身根部与旋翼臂设有副翼，副翼加强旋翼臂与机身结构刚性，副翼在前进飞行时提供额外升力，无人机前倾快速飞行时，在机身的轴线与飞行方向未达到水平时，副翼会与气流成一夹角，可以产生升力，在机身的轴线与飞行方向达到水平时，副翼平面与飞行方向平行，无人机能够前倾快速飞行。
8.所述机身为流线型体，流线型机身高速飞行时进一步减少风阻，并提供额外升力，同样提升速度和航程。
9.所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上25-35度的夹角，即25-35度仰角。
10.所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上27-33度的夹角，即27-33度仰角。
11.所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上29-31度的夹角，即29-31度仰角。
12.所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上30度的夹角，即30度仰角。
13.所述旋翼臂的螺旋桨转动产生升力使无人机可以垂直上升、悬停、下降，驱动螺旋桨的电机转速功率独立可调，因此每个旋翼臂产生的拉力也是独立可调，旋翼臂不同大小的拉力在矢量空间对机身产生不同的翻转力矩，使无人机前倾、后倾、左倾、右倾等等。
[0014] 前倾时无人机向前飞行，后倾时制动减速，左倾右倾就是横滚。无人机前倾高速飞行时，机身轴线与前进方向一致或接近，迎风面积最小，阻力最小，机身在高速飞行时提供额外升力，副翼平面与飞行方向平行，在无人机副翼未达水平前, 副翼与气流成一夹角即迎角，可以产生额外升力。
[0015]
本技术的有益效果是：1、减少风阻，提升速度和航程，由于机身与旋翼平面有一定夹角，当无人机在前倾高速飞行时，机身的轴线将与飞行方向一致，这时迎风面积最小，极大减少空气阻力，阻力小了，飞行速度就可以更快，由于多旋翼无人机搭载的燃料或电量有限并且大部分用于产生升力来举升自身重量，其滞空时间是有限的，速度快就能达到更大的航程。2.流线型升力体机身进一步减少风阻并提供额外升力，同样提升速度和航程，在机身未完全达到水平状态前，机身与飞行方向存在迎角，因此阻力作用将在垂直方向产生向上的分力即额外升力，能减少电机螺旋桨在举升自身重量。3.副翼的加入增加机体强度同时提供额外升力，副翼结构位置相当于旋翼臂的加强筋，在空间结构上垂直和水平方向均有加强作用，提高机体强度，也能够提高无人机的抗过载能力，保障在剧烈的机动中不损坏，副翼平面与机身轴线是平行的，因此在带迎角的飞行姿态中同样能产生额外升力，实现飞行速度更快，能达到更大的航程，机体强度更好。4.避免了前进飞行时机身翘起增大阻力和机身产生下压力，消耗无人机的动力能量，优于现有的多旋翼无人机。
附图说明
[0016]
图1是现有多旋翼无人机立体图；
[0017]
图2是现有多旋翼无人机垂直上升、悬停、下降状态视图；
[0018]
图3 是现有多旋翼无人机前倾向前飞行的姿态视图；
[0019]
图4是本技术低风阻高速多旋翼无人机立体图；
[0020]
图5是本技术低风阻高速多旋翼无人机垂直升降、悬停姿态视图；
[0021]
图6是本技术低风阻高速多旋翼无人机高速向前飞行姿态视图；
[0022]
图7是本技术低风阻高速多旋翼无人机飞行方向正投影视图；
[0023]
图中：1、机身，2、旋翼臂，3、电机，4、旋翼，5、副翼。
具体实施方式
[0024]
在图1-3所示，现有多旋翼无人机结构原理为机身1伸出若干旋翼臂2，每个臂上有一个电机3，电机3上装有旋翼4（即螺旋桨），旋翼4转动产生拉力使无人机可以垂直上升、悬停、下降，电机3的转速功率独立可调，产生的拉力也是独立可调，不同大小的拉力在矢量空间对机身1产生不同的翻转力矩，使无人机前倾、后倾、左倾、右倾等等，前倾时拉力产生垂直向上的分力和水平向前的分力，升力克服重力使无人机上升或维持高度，水平向前的分力使无人机克服阻力向前飞行，后倾时制动减速，左倾右倾等飞行状态。多旋翼无人机的机身1的轴线与旋翼为水平平行关系，多旋翼无人机是前倾姿态向前飞行，需要机身1翘起，成倍增加了迎风面积，阻力增大，速度提升困难，存在较多的局限性。
[0025]
当多旋翼无人机是前倾姿态向前飞行，向前飞行时机身1翘起，成倍增加了迎风面积，阻力增大，速度与阻力是平方关系，速度增加些许阻力就增加更大，因此速度提升困难；前进飞行方向产生下压力，消耗无人机的动力能量，减少飞行时间和航程，由于机背平面下倾导致阻力在垂直方向产生下压的分力，为保持无人机不下降必须提高电机的功率产生更多的升力来对抗，无人机载有的燃料或电量是有限的，消耗用于维持高度的能量多了就意味着用于前进的能量少了，速度和航程都下降，存在不足。
[0026]
在图4-7所示实施例中，一种低风阻多旋翼无人机，机身1伸出旋翼臂2，旋翼臂2上装有电机3，电机3上安装旋翼4，所述机身1与水平的旋翼构成机身1向上的仰角，机身1在前倾飞行时，机身1的轴线与飞行方向一致或接近，机身1未完全达到水平状态前，机身1能够提供额外升力，机身1水平飞行状态时迎风面积小，减少空气阻力，飞行速度就可以更快，能达到更大的航程。
[0027]
所述机身1上可以设置有若干副翼5，或旋翼臂2与机身1根部设置有若干副翼5。所述机身上至少设置有两个对称的副翼与机身轴线平行或接近平行，无人机前倾飞行时，在机身的轴线与飞行方向未达到水平时，副翼会与气流成一夹角，副翼可以产生升力，在机身的轴线与飞行方向达到水平时，副翼平面与飞行方向平行，无人机能够前倾快速飞行。
[0028]
所述旋翼臂2与机身1的根部设有副翼5时，副翼5加强旋翼臂2与机身1结构刚性，副翼5在前进飞行时可以提供额外升力，无人机前倾快速飞行，副翼5平面与飞行方向未达到水平时，副翼会与气流成一夹角，副翼5可以产生额外升力。副翼5平面与飞行方向平行，在机身的轴线与飞行方向水平状态时，副翼5能够起到平衡稳定性的作用，飞行更稳定，也减少阻力。
[0029]
所述机身1为流线型体，流线型机身1高速飞行时进一步减少风阻，并提供额外升力，同样提升速度和航程。
[0030]
可以，但并不限制的，所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上25-35度仰角。
[0031]
可以，但并不限制的，所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上27-33度仰角。
[0032]
可以，但并不限制的，所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上29-31度仰角。
[0033]
可以，但并不限制的，所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上30度仰角。
[0034]
所述旋翼臂2的旋翼4转动产生升力使无人机可以垂直上升、悬停、下降，每个旋翼臂2上的旋翼4产生的拉力是独立可调，旋翼臂2不同大小的拉力在矢量空间对机身1产生不
同的翻转力矩，使无人机前倾、后倾、左倾、右倾等等。
[0035]
在图6-7所示实施例中，低风阻高速多旋翼无人机前倾高速飞行时，机身1轴线与前进方向一致，迎风面积最小，阻力最小，机身在高速飞行时提供额外升力，副翼平面与飞行方向平行，副翼阻力小，速度提高，节省电机能耗，在结构和性能上都优于现有的多旋翼无人机。
[0036]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。

技术特征：
1. 一种低风阻高速多旋翼无人机，机身伸出旋翼臂，旋翼臂上装有电机，电机上安装旋翼，其特征在于：所述机身与水平的旋翼构成机身向上的仰角，机身在前倾飞行时，机身能够与飞行方向一致，机身未完全达到水平状态前，机身能够提供额外升力, 机身水平飞行时，迎风面积小，减少空气阻力，飞行速度可以更快，能达到更大的航程。2.根据权利要求1所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身上设置有副翼。3.根据权利要求1所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身与旋翼臂连接的根部设有副翼，副翼加强旋翼臂与机身结构刚性，副翼在前进飞行时提供额外升力。4.根据权利要求2或3所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身为流线型体。5.根据权利要求1所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上25-35度仰角。6.根据权利要求1所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上27-33度仰角。7.根据权利要求1所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上29-31度仰角。8.根据权利要求1所述一种低风阻高速多旋翼无人机，其特征在于：所述机身与水平的旋翼构成机身的机头向上30度仰角。

技术总结
一种低风阻高速多旋翼无人机，所述机身与水平的旋翼构成机身向上的仰角,机身在前倾飞行时，机身的轴线能够与飞行方向一致，机身未完全达到水平状态前，机身能够提供额外升力，机身水平飞行时，迎风面积小，减少空气阻力，飞行速度可以更快，能达到更大的航程，流线型升力机身进一步减少风阻并提供额外升力，飞行速度就可以更快，能达到更大的航程。机身设置有副翼，增加机体强度的同时提供额外升力和飞行稳定性，以及副翼结构包括可以充当于旋翼臂的加强筋，也能够提高无人机的抗过载能力，保障在剧烈的机动中不损坏，实现飞行速度更快，能达到更大的航程，机体强度更好，优于现有的多旋翼无人机。旋翼无人机。旋翼无人机。


技术研发人员：黄学禹 吴景堂 陈炎松 周卓江
受保护的技术使用者：广东智联航空科技有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/6/7