一种机翼可折叠的固定翼无人机

1.本发明属于无人机技术领域，特别是一种机翼可折叠的固定翼无人机。


背景技术：

2.无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。如今，无人机已能够广泛应用于作战、防火、运输、搜救等各种领域，能够执行长航时侦察、搜索定位、火力引导等任务。在无人机的存储、运输及使用中，均要求无人机具备占用空间小、易于操作等特点。
3.传统的折叠机构，一般采用扭簧来完成机翼的展开。在装机时预先将机翼折叠，压缩扭簧使其绷紧，再用锁死机构锁死。这种机构虽重量较轻，结构简单，但可靠性较差，易出现卡滞、展开过程不平稳等现象，无法反复实现折叠展开动作，功能相对单一。
4.传统的扭簧折叠机构，折叠时两侧机翼旋转至同一位置上下叠放，展开时两侧机翼旋转展开。这种机构左右机翼具有一定的高度差，这样的高度落差会对无人机的飞行性能产生影响。
5.因此亟需研发一种机翼可折叠的固定翼无人机，使机翼可以在同一平面内反复进行展开和折叠的动作，展开和折叠过程顺畅且平稳可靠。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种机翼和尾翼可实现顺畅平稳折叠、便携易用的固定翼无人机。
7.实现本发明目的的技术解决方案为：一种机翼可折叠的固定翼无人机，包括无人机本体，所述无人机本体上设有两个前翼、两个后翼及机翼展开折叠装置；还设有两个尾翼及尾翼展开折叠装置；无人机本体的尾部设有螺旋桨及螺旋桨动力装置；
8.所述两个前翼、两个后翼的后缘均开有一个通槽，通槽左右两端面均开有一个圆孔，两个圆孔内插入一根襟翼杆，襟翼杆两端与圆孔转动相连；所述襟翼杆为非刚体，襟翼杆上固接有一个襟翼。
9.进一步地，所述机翼展开折叠装置，包括一个丝杠，所述丝杠两端通过轴承转动相连有两个固定座，所述两个固定座分别固接于所述无人机本体内部底端，所述两个固定座上转动相连有四个转动轴，四个转动轴分别固接有两个前翼、两个后翼；所述丝杠一端与第一电机输出端相连，所述第一电机固接于所述无人机本体内部底端。
10.进一步地，所述丝杠上滑动相连有两个螺母，所述两个螺母相对放置，且螺纹方向相反，且螺母上均开有注油口，用于润滑内部滚珠；所述两个螺母上分别固接有两个阶梯圆杆，所述两个阶梯圆杆上分别转动相连有一个转动杆；所述两个前翼、两个后翼底部均固接有圆柱凸台，所述圆柱凸台与所述转动杆一端转动连接。
11.进一步地，所述转动杆两端均开有通孔，分别与阶梯圆杆与圆柱凸台转动相连。
12.进一步地，所述尾翼展开折叠装置通过蜗轮蜗杆的传动方式，实现上下90
°
范围内
的折叠与展开；所述两个尾翼上分别设置有方孔，两个方孔分别连接于蜗杆两端，所述蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮转动相连有电机轴，所述电机轴一端与第二电机输出端相连，另一端与支撑座转动相连；所述第二电机固接于电机支座顶部，所述电机支座底部固接于无人机本体。
13.进一步地，所述蜗杆两端为方形轴，方形轴外侧面与尾翼上加工的方孔内侧面紧密贴合，方形轴远离无人机侧端部与所述尾翼外侧重合，尾翼内侧紧贴无人机本体实现上下转动；所述尾翼上的方孔为通孔。
14.进一步地，所述电机轴与蜗轮之间采用键连接方式，所述无人机本体壳体两侧尾翼对应位置均开有通孔，所述蜗杆通过轴承与无人机本体转动相连以固定蜗杆的位置，使蜗轮蜗杆正确啮合。
15.进一步地，所述螺旋桨及螺旋桨动力装置，具体为：所述螺旋桨上三组叶片固接于轴套外壁，轴套内壁通过螺纹连接有圆轴，端部由紧固件固定；所述圆轴一端与第三电机输出端相连，所述第三电机固接于无人机本体内部底端。
16.进一步地，所述两个前翼、两个后翼收纳在无人机本体顶部凹槽处，收纳状态时两个前翼、两个后翼的长度方向平行于无人机本体的轴向长度方向；
17.所述两个前翼、两个后翼的宽度小于或等于无人机本体的径向总长度的一半。
18.进一步地，采用炮射发射时，所述螺旋桨上三组叶片长度小于或等于无人机本体的径向总长度的一半。
19.本发明与现有技术相比，其显著优点为：
20.(1)无人机前翼、后翼及尾翼、螺旋桨均可折叠，极大的缩小了无人机机身占用空间，便于携带；
21.(2)结构简单轻便，折叠展开过程迅速、平稳、顺滑，可靠性高，且可反复进行折叠、展开动作；
22.(3)无人机两组机翼均在同一平面内实现折叠与展开，消除左右两侧机翼高度差，使无人机具有较好的气动性能；
23.(4)无人机折叠程度高，折叠方式快速简单，可广泛应用于炮射、车载等多种发射方式，使用范围广，适应性强；
24.(5)无人机机翼设计有襟翼结构，综合重力与空气动力作用，在航行阶段，襟翼与机翼保持一体；在起飞降落阶段，襟翼可摆动一定角度，有效增大机身稳定性，减少飞行阻力，使无人机不易失速。
附图说明
25.图1为本发明无人机展开状态示意图。
26.图2为本发明无人机折叠状态示意图。
27.图3为本发明双机翼折叠展开部分结构示意图。
28.图4为本发明机翼下方结构放大示意图。
29.图5为本发明襟翼部分安装结构示意图。
30.图6为本发明尾翼折叠展开部分结构示意图。
31.图7为本发明螺旋桨动力装置结构示意图。
32.图中标号：1.无人机本体；2.尾翼；3.螺旋桨；4.后翼；5.前翼；6.襟翼；7.转动杆；
8.电机支座；9.第二电机；10.电机轴；11.蜗杆；12.蜗轮；13.轴套；14.方孔；15.支撑座；16.圆轴；17.第三电机；18.第一电机；19.固定座；20.丝杠；21.螺母；22.转动轴；23.阶梯圆杆；24.注油口；25.圆柱凸台；26.襟翼杆；27.圆孔。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
34.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、一端、一侧
……
)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系等，如特定姿态发生改变，则该方向性指示相应改变。
35.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明中涉及“一组”“两组”“多组”等描述应结合示意图具体理解，不代表某一部件具体个数。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固接”等应做广义理解。
36.本发明一种机翼可折叠的固定翼无人机，主要包括机翼折叠展开部分，尾翼折叠展开部分及螺旋桨动力部分三部分。本发明机翼折叠展开部分，采用前翼、后翼双机翼布局，结构主要包括转动杆、滚珠丝杠、伺服电机和机翼四大部分；由伺服电机得到电信号后，驱动滚珠丝杠上的螺母沿丝杆做直线运动，通过转动杆传递给两侧机翼，从而驱动前翼与后翼的同时展开与折叠。该机构具有运行平稳、传动效率高、精度高，响应速度快等特点。此外，在机翼后缘设计有可根据无人机机身巡航姿态自主改变摆动角度的襟翼结构，以实现更好的气动性能。尾翼部分设计主要由电机驱动，通过蜗轮蜗杆的传动实现上下夹角90
°
的折叠与展开。机翼、尾翼、螺旋桨在折叠状态下与机身紧密贴合，减少占用空间，有效缩小了机身尺寸。本发明在机身头部预留足够空间可设置摄像头，能够对区域空间进行巡航拍摄。本发明所提供的可折叠无人机易于控制，使用方便，折叠后体积小，便于携带，可基于炮射、车载等多种发射方式使用，效果非常好。
37.本发明一种机翼可折叠的固定翼无人机，包括无人机本体1，所述无人机本体1上设有两个前翼5、两个后翼4及机翼展开折叠装置；还设有两个尾翼2及尾翼展开折叠装置；无人机本体1的尾部设有螺旋桨3及螺旋桨动力装置；
38.所述两个前翼5、两个后翼4的后缘均开有一个通槽，通槽左右两端面均开有一个圆孔27，两个圆孔27内插入一根襟翼杆26，襟翼杆26两端与圆孔27转动相连；所述襟翼杆26为非刚体，襟翼杆26上固接有一个襟翼6。
39.作为一种具体示例，所述机翼展开折叠装置，包括一个丝杠20，所述丝杠20两端通过轴承转动相连有两个固定座19，所述两个固定座19分别固接于所述无人机本体1内部底端，所述两个固定座19上转动相连有四个转动轴22，四个转动轴22分别固接有两个前翼5、两个后翼4；所述丝杠20一端与第一电机18输出端相连，所述第一电机18固接于所述无人机本体1内部底端。
40.作为一种具体示例，所述丝杠20上滑动相连有两个螺母21，所述两个螺母21相对放置，且螺纹方向相反，且螺母21上均开有注油口24，用于润滑内部滚珠；所述两个螺母21上分别固接有两个阶梯圆杆23，所述两个阶梯圆杆23上分别转动相连有一个转动杆7；所述
两个前翼5、两个后翼4底部均固接有圆柱凸台25，所述圆柱凸台25与所述转动杆7一端转动连接。
41.作为一种具体示例，所述转动杆7两端均开有通孔，分别与阶梯圆杆23与圆柱凸台25转动相连。
42.作为一种具体示例，所述尾翼展开折叠装置通过蜗轮蜗杆的传动方式，实现上下90
°
范围内的折叠与展开；所述两个尾翼2上分别设置有方孔14，两个方孔14分别连接于蜗杆11两端，所述蜗杆11与蜗轮12啮合，蜗轮12转动相连有电机轴10，所述电机轴10一端与第二电机9输出端相连，另一端与支撑座15转动相连；所述第二电机9固接于电机支座8顶部，所述电机支座8底部固接于无人机本体1。
43.作为一种具体示例，所述蜗杆11两端为方形轴，方形轴外侧面与尾翼2上加工的方孔14内侧面紧密贴合，方形轴远离无人机侧端部与所述尾翼2外侧重合，尾翼2内侧紧贴无人机本体1实现上下转动；所述尾翼2上的方孔14为通孔。
44.作为一种具体示例，所述电机轴10与蜗轮12之间采用键连接方式，所述无人机本体1壳体两侧尾翼对应位置均开有通孔，所述蜗杆11通过轴承与无人机本体1转动相连以固定蜗杆11的位置，使蜗轮蜗杆正确啮合。
45.作为一种具体示例，所述螺旋桨3及螺旋桨动力装置，具体为：所述螺旋桨3上三组叶片固接于轴套13外壁，轴套13内壁通过螺纹连接有圆轴16，端部由紧固件固定；所述圆轴16一端与第三电机17输出端相连，所述第三电机17固接于无人机本体1内部底端。
46.作为一种具体示例，所述两个前翼5、两个后翼4收纳在无人机本体1顶部凹槽处，收纳状态时两个前翼5、两个后翼4的长度方向平行于无人机本体1的轴向长度方向；
47.所述两个前翼5、两个后翼4的宽度小于或等于无人机本体1的径向总长度的一半。
48.作为一种具体示例，采用炮射发射时，所述螺旋桨3上三组叶片长度小于或等于无人机本体1的径向总长度的一半。
49.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
50.实施例
51.如图1～图2所示，本实施例一种机翼可折叠的固定翼无人机，包括无人机本体1，所述无人机本体1上设有两组前翼5、两组后翼4及机翼展开折叠装置；两组尾翼2及尾翼展开折叠装置；尾部设有螺旋桨3及螺旋桨动力装置。所述两组前翼5、两组后翼4后缘均开有一组通槽，通槽左右两端面均开有一组圆孔27，襟翼杆26上固接有一组襟翼6，所述襟翼杆26两端与所述圆孔27转动相连。所述襟翼杆26应为非刚体，以便于安装。
52.如图3～图5所示，所述机翼展开折叠装置包括一组丝杠20，所述丝杠20两端通过轴承转动相连有两组固定座19，所述两组固定座19分别固接于所述无人机本体1内部底端，所述两组固定座19上转动相连有四组转动轴22，四组转动轴22分别固接有两组前翼5、两组后翼4。所述丝杠20一端与第一电机18输出端相连，所述第一电机18固接于所述无人机本体1内部底端。
53.优选地，所述丝杠20上滑动相连有两组螺母21，所述两组螺母21相对放置，且螺纹方向相反，且其上均开有注油口24，用于润滑内部滚珠。所述两组螺母21上分别固接有两组阶梯圆杆23，所述两组阶梯圆杆23上分别转动相连有一组转动杆7。所述两组前翼5、两组后翼4底部均固接有圆柱凸台25，所述圆柱凸台25与所述转动杆7一端转动连接。
54.需要注意的是所述的转动杆7两端均开有通孔，分别与阶梯圆杆23与圆柱凸台25转动相连。
55.如图6所示，所述尾翼折叠机构主要通过蜗轮蜗杆的传动方式以实现上下90
°
范围内的折叠与展开，包括两组尾翼2，所述两组尾翼2上分别加工有方孔14，所述两组方孔14分别连接于蜗杆11两端，所述蜗杆11与蜗轮12正确啮合，所述蜗轮12转动相连有电机轴10，所述电机轴10与第二电机9输出端相连，所述第二电机9固接于电机支座8顶部，所述电机支座8底部固接于无人机本体1。
56.需要注意的是，所述蜗杆11两端为方形轴，方形轴外侧面与尾翼2上加工的方孔14内侧面紧密贴合，方形轴远离无人机侧端部与所述尾翼2外侧重合，尾翼2内侧紧贴无人机本体1壳体实现上下转动；所述尾翼2上所述方孔14为通孔。
57.需要注意的是，尾翼折叠部分所述电机轴10与蜗轮12之间采用键连接方式。所述无人机本体1壳体两侧尾翼对应位置均开有通孔，所述蜗杆11通过轴承与无人机本体1壳体转动相连以固定蜗杆11位置，确保蜗轮蜗杆正确啮合。
58.如图7所示，所述螺旋桨动力装置包括螺旋桨3，所述螺旋桨3上三组叶片固接于轴套13外壁，所述轴套13内壁通过螺纹连接有圆轴16，端部由紧固件固定；所述圆轴16一端与第三电机17输出端相连，所述第三电机17固定于无人机本体1内部底端。
59.优选地，所述两组前翼5、两组后翼4的长度设置方向应平行于所述无人机本体1的轴向长度方向，所述前翼5、后翼4收纳在所述机身的顶部凹槽处。
60.需要注意的是，所述两组前翼5和两组后翼4的宽度应小于或等于所述无人机本体1的径向总长度的一半。
61.需要注意的是，采用炮射发射时，所述螺旋桨3上三组叶片长度应小于或等于无人机本体1的径向总长度的一半。
62.下面以展开动作为例，优选的具体实施方式为：
63.所述双机翼展开部分的展开动作为：第一电机18得到电信号后，驱动丝杠20转动，从而使两组螺纹方向相反的螺母21沿丝杠20作反向直线运动，进而推动四组转动杆7，所述四组转动杆7进而推动与之相连的前翼5和后翼4分别绕相应所述转动轴22旋转展开，从而完成机翼的展开动作。
64.所述尾翼展开部分的展开动作为：第二电机9得到电信号后，驱动电机轴10转动，从而带动蜗轮12运动，通过蜗轮蜗杆传动实现蜗杆11转动，进而带动两组尾翼2实现绕蜗杆11所在轴转动，实现两组尾翼2的展开。
65.进一步地，通过改变相应电机工作方式，使相应电机作反向驱动，可实现尾翼与双机翼的折叠过程。
66.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，包括无人机本体(1)，所述无人机本体(1)上设有两个前翼(5)、两个后翼(4)及机翼展开折叠装置；还设有两个尾翼(2)及尾翼展开折叠装置；无人机本体(1)的尾部设有螺旋桨(3)及螺旋桨动力装置；所述两个前翼(5)、两个后翼(4)的后缘均开有一个通槽，通槽左右两端面均开有一个圆孔(27)，两个圆孔(27)内插入一根襟翼杆(26)，襟翼杆(26)两端与圆孔(27)转动相连；所述襟翼杆(26)为非刚体，襟翼杆(26)上固接有一个襟翼(6)。2.根据权利要求1所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述机翼展开折叠装置，包括一个丝杠(20)，所述丝杠(20)两端通过轴承转动相连有两个固定座(19)，所述两个固定座(19)分别固接于所述无人机本体(1)内部底端，所述两个固定座(19)上转动相连有四个转动轴(22)，四个转动轴(22)分别固接有两个前翼(5)、两个后翼(4)；所述丝杠(20)一端与第一电机(18)输出端相连，所述第一电机(18)固接于所述无人机本体(1)内部底端。3.根据权利要求2所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述丝杠(20)上滑动相连有两个螺母(21)，所述两个螺母(21)相对放置，且螺纹方向相反，且螺母(21)上均开有注油口(24)，用于润滑内部滚珠；所述两个螺母(21)上分别固接有两个阶梯圆杆(23)，所述两个阶梯圆杆(23)上分别转动相连有一个转动杆(7)；所述两个前翼(5)、两个后翼(4)底部均固接有圆柱凸台(25)，所述圆柱凸台(25)与所述转动杆(7)一端转动连接。4.根据权利要求3所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述转动杆(7)两端均开有通孔，分别与阶梯圆杆(23)与圆柱凸台(25)转动相连。5.根据权利要求1所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述尾翼展开折叠装置通过蜗轮蜗杆的传动方式，实现上下90
°
范围内的折叠与展开；所述两个尾翼(2)上分别设置有方孔(14)，两个方孔(14)分别连接于蜗杆(11)两端，所述蜗杆(11)与蜗轮(12)啮合，蜗轮(12)转动相连有电机轴(10)，所述电机轴(10)一端与第二电机(9)输出端相连，另一端与支撑座(15)转动相连；所述第二电机(9)固接于电机支座(8)顶部，所述电机支座(8)底部固接于无人机本体(1)。6.根据权利要求5所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述蜗杆(11)两端为方形轴，方形轴外侧面与尾翼(2)上加工的方孔(14)内侧面紧密贴合，方形轴远离无人机侧端部与所述尾翼(2)外侧重合，尾翼(2)内侧紧贴无人机本体(1)实现上下转动；所述尾翼(2)上的方孔(14)为通孔。7.根据权利要求5所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述电机轴(10)与蜗轮(12)之间采用键连接方式，所述无人机本体(1)壳体两侧尾翼对应位置均开有通孔，所述蜗杆(11)通过轴承与无人机本体(1)转动相连以固定蜗杆(11)的位置，使蜗轮蜗杆正确啮合。8.根据权利要求1所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述螺旋桨(3)及螺旋桨动力装置，具体为：所述螺旋桨(3)上三组叶片固接于轴套(13)外壁，轴套(13)内壁通过螺纹连接有圆轴(16)，端部由紧固件固定；所述圆轴(16)一端与第三电机(17)输出端相连，所述第三电机(17)固接于无人机本体(1)内部底端。9.根据权利要求1所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，所述两个前翼(5)、两个后翼(4)收纳在无人机本体(1)顶部凹槽处，收纳状态时两个前翼(5)、两个后翼(4)的长度方向平行于无人机本体(1)的轴向长度方向；
所述两个前翼(5)、两个后翼(4)的宽度小于或等于无人机本体(1)的径向总长度的一半。10.根据权利要求8所述机翼可折叠的固定翼无人机，其特征在于，采用炮射发射时，所述螺旋桨(3)上三组叶片长度小于或等于无人机本体(1)的径向总长度的一半。

技术总结
本发明公开了一种机翼可折叠的固定翼无人机，该无人机包括无人机本体，所述无人机本体上设有两个前翼、两个后翼及机翼展开折叠装置；还设有两个尾翼及尾翼展开折叠装置；无人机本体的尾部设有螺旋桨及螺旋桨动力装置；所述两个前翼、两个后翼的后缘均开有一个通槽，通槽左右两端面均开有一个圆孔，两个圆孔内插入一根襟翼杆，襟翼杆两端与圆孔转动相连；所述襟翼杆非刚体，襟翼杆上固接有一个襟翼。本发明具有运行平稳、传动效率高、精度高，响应速度快等特点，并且易于控制、使用方便、折叠后体积小、便于携带，可基于炮射、车载等多种发射方式使用，效果非常好。效果非常好。效果非常好。


技术研发人员：杜长星 戚倬瑜 张翔宇 沈轩屹 郑健镇
受保护的技术使用者：南京理工大学紫金学院
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/5/16