一种折叠收纳式变体飞机的制作方法

1.本发明涉及一种折叠收纳式变体飞机，属于无人机技术领域。


背景技术：

2.传统大展弦比固定翼飞机需要较好的机场保障条件才能起飞降落，而且对气候条件也有较为严格的要求，影响了飞机的应用效果，为了提高固定翼飞机快速机动部署能力和全天候待命能力，需要将飞机折叠收纳到直径较小的筒体内，以便于携带与运载。目前麻省理工大学和nasa德雷帕实验室共同研发了广域侦察监视无人机，展开后翼展1.27m，该机采用全复合材料制造机体和机翼结构，折叠机构采用弹簧驱动的带销钉的铰链实现折叠展开。美国海军研究中心研制的flyrt无人机是一种可由舰载炮发射的小型无人机，该无人机翼展5.5m，机身长度1.6m，能够以102-130km/h的速度飞行20分钟，发射后，十字尾翼由弹簧弹出进行操控，等到固体火箭燃尽后，飞行器抛弃掉火箭推进部件，折叠翼与天线展开，无人机在电机驱动下进入完全工作状态。但是现有折叠飞机的翼展都比较小，收纳比例不算高。在这样的技术背景下，提出了一种折叠收纳式无人机。


技术实现要素：

3.本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种多次多种折叠方式混合使用的收纳式变体飞机，使飞机可以按较大的收缩比例收纳到较小直径和长度的空间内，以便于无人机的远程投送和运输。采用这种方式折叠的无人机具有大翼展、高升阻比、超长航时、快速远程投送等优点。
4.本发明的技术解决方案是：
5.一种折叠收纳式变体飞机，包括：前机身、后机身、机翼、尾翼、螺旋桨、翻转机构和筒体；其中，前机身和后机身通过翻转机构相连接；前机身翻转后与后机身相贴合；机翼对称置于翻转机构的两侧，机翼与前机身采用斜向转轴连接，机翼旋转折叠后与后机身轴向平行；螺旋桨置于后机身的尾端部，尾翼置于后机身的后部；机翼包括多个翼段；在机翼各翼段连接处设置机翼折叠装置，使机翼展向和弦向具有多段折叠功能；飞机折叠后收纳于筒体中。
6.在上述变体飞机中，所述机翼折叠装置包括机翼铰链、作动装置和锁紧装置，实现v型、z型、w型折叠。
7.在上述变体飞机中，所述每个翼段均由前缘、翼盒和后缘组成，前缘、翼盒和后缘通过作动机构和锁紧机构连接实现折叠。
8.在上述变体飞机中，所述尾翼包括两片尾翼面和根部转轴，尾翼面通过根部转轴旋转展开成垂直后机身的状态。
9.在上述变体飞机中，所述螺旋桨包括两片可折叠桨叶，折叠状态的螺旋桨通过电机旋转产生的离心力展开成垂直后机身状态；所述可折叠桨叶具有向前或向后折叠的功能。
10.在上述变体飞机中，所述机翼具有大展弦比。
11.在上述变体飞机中，所述筒体为圆柱壳体分瓣构型，飞机收后被约束在筒体内，防止飞机在投送过程中受到损伤。
12.在上述变体飞机中，所述折叠状态的机翼各部件由与折叠状态的机身平行状态通过绕机翼根部转轴旋转为垂直于机身状态。
13.在上述变体飞机中，所述机翼旋转展开的同时，机翼前缘、翼盒、后缘也由开缝折叠状态通过作动机构和锁紧机构运动为完整拼接状态。
14.在上述变体飞机中，所述前机身的前端部设有突起部，后机身的后端部设有收缩部，所述突起部与收缩部相契合。
15.本发明与现有技术的有益效果在于：
16.(1)本发明可以将大翼展，大展弦比，常规布局的长航时无人机，收缩内非常小的柱型空间内，从而提升了飞机的远程投送、突防等能力。
17.(2)本发明设计了飞机折叠展开的整套形式与飞机构型，飞机展开后为常规布局形态；
18.(3)本发明设计了飞机折叠展开的整套形式与飞机构型，飞机折叠后可高效收纳与圆柱型筒体内，收缩比例极高。
附图说明
19.图1为本发明筒体示意图；
20.图2为本发明无人机折叠状态示意图；
21.图3为本发明机翼旋转展开过程示意图；(a)为机翼旋转折叠状态，(b)为机翼旋转展开过程，(c)为机翼旋转展开完成；
22.图4为本发明机翼折叠展开过程示意图；(a)为机翼折叠状态，(b)为机翼折叠展开完成，(c)为机翼折叠展开完成状态；
23.图5为本发明机身展开过程示意图；(a)为机身展开状态，(b)为机身展开完成；
24.图6为本发明尾翼螺旋桨展开过程示意图；
25.图7为本发明无人机结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图及具体实施方式对本发明专利做进一步详细说明。
27.本发明公开了一种折叠收纳式变体飞机，包括：前机身1、后机身2、机翼、尾翼、螺旋桨、翻转机构和筒体；其中，前机身1和后机身2通过翻转机构相连接；前机身180度翻转后与后机身2相贴合；机翼对称置于翻转机构的两侧，机翼与前机身1采用斜向转轴连接，机翼旋转折叠后与后机身2轴向平行；螺旋桨13置于后机身2的尾端部，尾翼置于后机身2的后部；机翼包括多个翼段；在机翼各翼段连接处设置机翼折叠装置，使机翼展向和弦向具有多段折叠功能；飞机折叠后收纳于筒体中。机翼折叠装置包括机翼铰链、作动装置和锁紧装置，实现v型、z型、w型折叠。每个翼段均由前缘、翼盒和后缘组成，前缘、翼盒和后缘通过作动机构和锁紧机构连接实现折叠。
28.通过半机翼整体后掠折叠、机翼翼展方向多段翻转折叠、机翼弦长方向三段折叠、
机身两段翻转折叠，前掠折叠式v型尾翼，螺旋桨折叠的综合应用，完成无人机的高比例收纳。
29.图1为本发明飞机折叠后用于收纳的筒体图。筒体14为圆柱壳体分瓣构型，分两瓣，飞机收后被约束在筒体14内，可防止飞机在投送过程中受到损伤。
30.图2为筒体14分成两瓣与飞机分离的状态图，筒体14与飞机分离后飘落，折叠状态的飞机机翼多次折叠后严格约束在圆柱型筒体包络内，其内翼前缘3、内翼盒4、内翼后缘5、次外翼前缘6、次外翼盒7、次外翼后缘8、外翼前缘9、外翼盒10、外翼后缘11、前机身1、后机身2、尾翼12、螺旋桨叶13均处于折叠状态。机翼前缘、翼盒、后缘处于开缝折叠状态以满足筒体14圆柱体包络。
31.图3(a)、图3(b)、图3(c)为机翼旋转展开过程，折叠状态的机翼各部件由与折叠状态的机身平行状态通过绕机翼根部转轴旋转为垂直于机身状态。
32.图4(a)为机翼旋转展开完成状态，旋转展开的同时，机翼前缘、翼盒、后缘由开缝折叠状态通过作动机构和锁紧机构运动为完整拼接状态。
33.内翼包括前缘3、内翼盒4、内翼后缘5；次外翼包括次外翼前缘6、次外翼盒7和次外翼后缘8；外翼包括外翼前缘9、外翼盒10、外翼后缘11。
34.图4(b)为机翼折叠展开过程状态，通过机翼段之间的铰链和作动装置，将多层折叠的机翼逐渐展开为水平状态。
35.图4(c)为机翼折叠展开完成状态，展开完成后通过自动锁紧装置将机翼各段连接面锁紧，形成可以可靠承力的大翼展机翼。
36.图5(a)为机身翻转折叠过程状态，通过前机身1与后机身2之间的铰链和作动等机构将折叠状态的前机身1向前翻转形成完成机身状态。
37.图5(b)为前机身1翻转折叠完成状态，前机身1被展开并自动锁紧，可以看出前机身1和后机身2外形需要被设计成适合收纳的外形，前机身1的前端部设有突起部，后机身2的后端部设有收缩部，突起部与收缩部相契合。
38.图6为尾翼面12和折叠螺旋桨13展开过程状态图，尾翼包括两片尾翼面12和根部转轴，尾翼面12通过根部转轴旋转展开成垂直后机身2的状态。螺旋桨包括两片可折叠桨叶13，折叠状态的螺旋桨13通过电机旋转产生的离心力展开成垂直后机身2状态；可折叠桨叶13具有向前或向后折叠的功能。
39.图7为尾翼12和螺旋桨13展开完成状态图，展开完成后的飞机具有细长的机身、大展弦比机翼、是一种超长航时无人机的常规布局形态。
40.以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
41.本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于，包括：前机身(1)、后机身(2)、机翼、尾翼、螺旋桨、翻转机构和筒体；其中，前机身(1)和后机身(2)通过翻转机构相连接；前机身(1)翻转后与后机身(2)相贴合；机翼对称置于翻转机构的两侧，机翼与前机身(1)采用斜向转轴连接，机翼旋转折叠后与后机身(2)轴向平行；螺旋桨(13)置于后机身(2)的尾端部，尾翼置于后机身(2)的后部；机翼包括多个翼段；在机翼各翼段连接处设置机翼折叠装置，使机翼展向和弦向具有多段折叠功能；飞机折叠后收纳于筒体中。2.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述机翼折叠装置包括机翼铰链、作动装置和锁紧装置，实现v型、z型、w型折叠。3.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述每个翼段均由前缘、翼盒和后缘组成，前缘、翼盒和后缘通过作动机构和锁紧机构连接实现折叠。4.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述尾翼包括两片尾翼面(12)和根部转轴，尾翼面(12)通过根部转轴旋转展开成垂直后机身(2)的状态。5.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述螺旋桨包括两片可折叠桨叶(13)，折叠状态的螺旋桨(13)通过电机旋转产生的离心力展开成垂直后机身(2)状态；所述可折叠桨叶(13)具有向前或向后折叠的功能。6.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述机翼具有大展弦比。7.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述筒体(14)为圆柱壳体分瓣构型，飞机收后被约束在筒体(14)内，防止飞机在投送过程中受到损伤。8.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述折叠状态的机翼各部件由与折叠状态的机身平行状态通过绕机翼根部转轴旋转为垂直于机身状态。9.根据权利要求3所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述机翼旋转展开的同时，机翼前缘、翼盒、后缘也由开缝折叠状态通过作动机构和锁紧机构运动为完整拼接状态。10.根据权利要求1所述的一种折叠收纳式变体飞机，其特征在于：所述前机身(1)的前端部设有突起部，后机身(2)的后端部设有收缩部，所述突起部与收缩部相契合。

技术总结
本发明提供了一种折叠收纳式变体飞机，包括：前机身、后机身、机翼、尾翼、螺旋桨、翻转机构和筒体；其中，前机身和后机身通过翻转机构相连接；前机身180度翻转后与后机身相贴合；机翼对称置于翻转机构的两侧，机翼与前机身采用斜向转轴连接，机翼旋转折叠后与后机身轴向平行；螺旋桨置于后机身的尾端部，尾翼置于后机身的后部；机翼包括多个翼段；在机翼各翼段连接处设置机翼折叠装置，使机翼展向和弦向具有多段折叠功能；飞机折叠后收纳于筒体中。本发明具有大翼展、高升阻比、超长航时、快速远程投送等优点。送等优点。送等优点。


技术研发人员：陈志平 郭懿霆 李喜乐 王军 佟阳 梁晗星
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/4/28