一种倾转式固定翼飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及无人机领域，特别涉及一种倾转式固定翼飞行器。


背景技术：

2.常规的垂直起降固定翼飞行器在飞行过程中均需要气动舵机控制飞行姿态，舵面需要伺服舵机和连动杆等机构，增加了飞行器的复杂程度，而四旋翼尾座式飞行器虽然可以实现无舵面控制的飞行，但由于垂直起飞时机翼为竖直状态，受风面积大，抗风能力极差。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种倾转式固定翼飞行器，解决了起飞状态时的抗风性问题，而在水平飞行时，无需气动舵机来控制飞行，结构简单可靠。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种倾转式固定翼飞行器，包括飞行器本体和旋摆机构；所述飞行器本体包括机身、设置在所述机身两侧的机翼；所述旋摆机构安装在所述机翼上，包括与所述机翼转动连接的机臂、驱动所述机臂绕所述机翼翻转的伺服舵机、安装在所述机臂端部的旋翼组件，所述旋翼组件包括翼轮、驱动所述翼轮转动的电机。
6.根据本实用新型实施例的一种倾转式固定翼飞行器，至少具有如下有益效果：起飞时，机臂和机翼都为水平状态，此状态下飞行器的旋翼组件由电机驱动翼轮转动产生的推力离地，飞行姿态控制原理与普通多旋翼飞行器一致，机翼不产生升力，因此，解决了起飞状态时的抗风性问题。当达到平飞切换高度后，两侧机翼的伺服舵机驱动两侧机臂同时绕机翼翻转一定角度，翻转过程中机翼保持有利迎角状态，当前进速度逐渐提高，机翼产生的升力也逐渐提高，当机翼产生的升力可以抵消飞行器重力时，两侧机臂的角度转到90度进入固定翼飞行状态，此状态下翼轮变成前拉动力，飞行器需要的升力由机翼提供，翼轮提供前进动力和控制力矩，飞行姿态由翼轮的差动实现加减速、爬升、俯冲、转弯和滚转，因此不需要设置气动舵机来控制飞行器。需要补充的是，伺服舵机驱动机臂转动转动角度由飞控系统设定，收到飞控的相关命令才转动，故当机臂转动到要求的角度时，即已达到飞控设置值，飞控不再输出命令信号，伺服舵机转动轴锁定，因此机臂位置被锁死固定，保证飞行平稳。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述机翼的顶面包括上弧面和下弧面，所述上弧面和下弧面的连接处设有升力线，所述机臂与所述机翼的连接位置位于所述升力线附近。
8.有益的是：这样可以便于机臂的安装同时减少对机翼的影响，保证机翼飞行时保持平衡。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述旋摆机构设置在所述机翼的端部。
10.有益的是：这样设置容易安装，不用对机翼的结构做较大改动，采用较大的旋翼转
动时不会碰到机身。
11.根据本实用新型的一些实施例，一个所述机翼设置有两个所述旋摆机构，一个所述旋摆机构位于所述机翼上，另一个所述旋摆机构位于所述机翼的端部。
12.有益的是：这样在旋摆机构在水平状态时可以提供更大的升力，在垂直状态时可以提供更大的前进动力，同时也不会占用机翼太多空间。这样有利于使各旋摆机构保持一定的工作距离，同时也使机翼受力均匀。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述机翼的端部设有凹位，所述凹位安装所述机臂。
14.有益的是：设置凹位便于容置安装机翼端部的机臂，防止机臂凸出机翼端部，起到保护机臂安装处的作用。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述机臂包括上臂、下臂、连接所述上臂和所述下臂的转轴，所述转轴通过齿轮与所述伺服舵机连接，所述上臂的端部和所述下臂的端部各安装有一个旋翼。
16.有益的是：这样上臂设置在机翼的上侧，下臂设置在机翼的下侧，这样在转轴转动的过程中，上臂和下臂保持平衡，同时四个旋翼共同完成起飞和控制飞行的过程，转轴通过齿轮与伺服舵机连接可以起到减速的作用，使机臂翻转平稳。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述机翼上设有容置机臂贯穿的安装口，所述安装口安装所述转轴，所述安装口的侧面的所述机翼内部安装所述伺服舵机和所述齿轮。
18.有益的是：设置安装口容置机臂，便于机臂贯穿安装在机翼上，同时不影响转轴带动上臂和下臂翻转，伺服舵机和齿轮安装在机翼内部，结构紧凑，减少空气阻力。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述上臂和所述下臂错开设置。
20.有益的是：这样设置有利于转轴带动上臂和下臂翻转，同时安装口不用设置太大，使机翼保持一定的强度。
21.根据本实用新型的一些实施例，所述机翼包括主翼和翼尖，所述主翼与所述机身连接，所述机臂安装于所述主翼，所述伺服舵机安装在所述主翼，所述机臂与所述伺服舵机连接，所述翼尖与所述机臂固定安装。
22.有益的是：这样机臂翻转时可以带动翼尖翻转，从而实现更多功能的调节。
23.根据本实用新型的一些实施例，所述翼尖与所述机臂偏置设置。
24.有益的是：起飞时机臂成水平状态，翼尖为垂直状态，可以减少上升阻力，倾转切换过程中，机臂和翼尖同步倾转，倾转切换完成后，机臂成垂直状态，翼尖转至水平状态和主翼成为一个气动整体，增大上升力。
25.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
26.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1为本实用新型第一实施例的示意图；
28.图2为图1中a处的内部示意图；
29.图3为图1另一形态的示意图；
30.图4为本实用新型第二实施例的示意图；
31.图5为本实用新型第三实施例的示意图；
32.图6为本实用新型第四实施例的示意图；
33.图7为图6中翼尖和机臂的安装示意图。
34.附图标记：机身100、机翼110、机臂120、伺服舵机130、旋翼组件140、翼轮150、电机160、升力线170、凹位180、上臂190、下臂200、转轴210、齿轮220、安装口230、主翼240、翼尖250。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
39.下面参考图1-图7以四个具体的实施例详细描述一种倾转式固定翼飞行器。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。
40.如图1-图3所示，在本实用新型的第一实施例，一种倾转式固定翼飞行器，包括飞行器本体和旋摆机构。
41.其中，飞行器本体包括机身100、设置在机身100两侧的机翼110；旋摆机构安装在机翼110上，包括与机翼110转动连接的机臂120、驱动机臂120绕机翼110翻转的伺服舵机130、安装在机臂120端部的旋翼组件140，旋翼组件140包括翼轮150、驱动翼轮150转动的电机160。起飞时，如图1所示，机臂120和机翼110都为水平状态，此状态下飞行器的旋翼组件140由电机160驱动翼轮150转动产生的推力离地，飞行姿态控制原理与普通多旋翼飞行器一致，机翼110不产生升力，因此，解决了起飞状态时的抗风性问题。当达到平飞切换高度后，如图3所示，两侧机翼110的伺服舵机130驱动两侧机臂120同时绕机翼110翻转一定角度，翻转过程中机翼110保持有利迎角状态，当前进速度逐渐提高，机翼110产生的升力也逐渐提高，当机翼110产生的升力可以抵消飞行器重力时，两侧机臂120的角度转到90度进入固定翼飞行状态，此状态下翼轮150变成前拉动力，飞行器需要的升力由机翼110提供，翼轮
150提供前进动力和控制力矩，飞行姿态由翼轮150的差动实现加减速、爬升、俯冲、转弯和滚转，因此不需要设置气动舵机来控制飞行器。需要补充的是，伺服舵机130驱动机臂120转动转动角度由飞控系统设定，收到飞控的相关命令才转动，故当机臂120转动到要求的角度时，即已达到飞控设置值，飞控不再输出命令信号，伺服舵机130转动轴锁定，因此机臂120位置被锁死固定，保证飞行平稳。
42.具体地，机翼110的顶面包括上弧面和下弧面，上弧面和下弧面的连接处设有升力线170，机臂120与机翼110的连接位置位于升力线170附近。这样可以便于机臂120的安装同时减少对机翼110的影响，保证机翼110飞行时保持平衡。
43.如图4所示，旋摆机构设置在机翼110的端部。这样设置容易安装，不用对机翼110的结构做较大改动，采用较大的旋翼转动时不会碰到机身100。
44.如图5所示，一个机翼110设置有两个旋摆机构，一个旋摆机构位于机翼110上，另一个旋摆机构位于机翼110的端部。这样在旋摆机构在水平状态时可以提供更大的升力，在垂直状态时可以提供更大的前进动力，同时也不会占用机翼110太多空间。这样有利于使各旋摆机构保持一定的工作距离，同时也使机翼110受力均匀。
45.具体地，机翼110的端部设有凹位180，凹位180安装机臂120。设置凹位180便于容置安装机翼110端部的机臂120，防止机臂120凸出机翼110端部，起到保护机臂120安装处的作用。
46.此外，如图2所示，机臂120包括上臂190、下臂200、连接上臂190和下臂200的转轴210，转轴210通过齿轮220与伺服舵机130连接，上臂190的端部和下臂200的端部各安装有一个旋翼。这样上臂190设置在机翼110的上侧，下臂200设置在机翼110的下侧，这样在转轴210转动的过程中，上臂190和下臂200保持平衡，同时四个旋翼共同完成起飞和控制飞行的过程，转轴210通过齿轮220与伺服舵机130连接可以起到减速的作用，使机臂120翻转平稳。
47.而且，如图1和图2所示，机翼110上设有容置机臂120贯穿的安装口230，安装口230安装转轴210，安装口230的侧面的机翼110内部安装伺服舵机130和齿轮220。设置安装口230容置机臂120，便于机臂120贯穿安装在机翼110上，同时不影响转轴210带动上臂190和下臂200翻转，伺服舵机130和齿轮220安装在机翼110内部，结构紧凑，减少空气阻力。
48.进一步地，上臂190和下臂200错开设置。这样设置有利于转轴210带动上臂190和下臂200翻转，同时安装口230不用设置太大，使机翼110保持一定的强度。
49.如图6所示，机翼110包括主翼240和翼尖250，主翼240与机身100连接，机臂120安装于主翼240，伺服舵机130安装在主翼240，机臂120与伺服舵机130连接，如图7所示，翼尖250与机臂120通过螺钉固定安装，这样机臂120翻转时可以带动翼尖250翻转，从而实现更多功能的调节。
50.需要说明的是，翼尖250与机臂120偏置设置。如图7所示，起飞时机臂120成水平状态，翼尖250为垂直状态，可以减少上升阻力，倾转切换过程中，机臂120和翼尖250同步倾转，倾转切换完成后，机臂120成垂直状态，翼尖250转至水平状态和主翼240成为一个气动整体，增大上升力。
51.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：
1.一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，包括：飞行器本体，包括机身(100)、设置在所述机身(100)两侧的机翼(110)；旋摆机构，安装在所述机翼(110)上，包括与所述机翼(110)转动连接的机臂(120)、驱动所述机臂(120)绕所述机翼(110)翻转的伺服舵机(130)、安装在所述机臂(120)端部的旋翼组件(140)，所述旋翼组件(140)包括翼轮(150)、驱动所述翼轮(150)转动的电机(160)。2.根据权利要求1所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述机翼(110)的顶面包括上弧面和下弧面，所述上弧面和下弧面的连接处设有升力线(170)，所述机臂(120)与所述机翼(110)的连接位置位于所述升力线(170)附近。3.根据权利要求1所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述旋摆机构设置在所述机翼(110)的端部。4.根据权利要求1所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，一个所述机翼(110)设置有两个所述旋摆机构，一个所述旋摆机构位于所述机翼(110)上，另一个所述旋摆机构位于所述机翼(110)的端部。5.根据权利要求3或4所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述机翼(110)的端部设有凹位(180)，所述凹位(180)安装所述机臂(120)。6.根据权利要求1所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述机臂(120)包括上臂(190)、下臂(200)、连接所述上臂(190)和所述下臂(200)的转轴(210)，所述转轴(210)通过齿轮(220)与所述伺服舵机(130)连接，所述上臂(190)的端部和所述下臂(200)的端部各安装有一个旋翼组件(140)。7.根据权利要求6所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述机翼(110)上设有容置机臂(120)贯穿的安装口(230)，所述安装口(230)安装所述转轴(210)，所述安装口(230)的侧面的所述机翼(110)内部安装所述伺服舵机(130)和所述齿轮(220)。8.根据权利要求6所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述上臂(190)和所述下臂(200)错开设置。9.根据权利要求1所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述机翼(110)包括主翼(240)和翼尖(250)，所述主翼(240)与所述机身(100)连接，所述伺服舵机(130)安装在所述主翼(240)，所述机臂(120)与所述伺服舵机(130)连接，所述翼尖(250)与所述机臂(120)固定安装。10.根据权利要求9所述的一种倾转式固定翼飞行器，其特征在于，所述翼尖(250)与所述机臂(120)偏置设置。

技术总结
本实用新型公开了一种倾转式固定翼飞行器，包括飞行器本体和旋摆机构；所述飞行器本体包括机身、设置在所述机身两侧的机翼；旋摆机构，安装在所述机翼上，包括与所述机翼转动连接的机臂、驱动所述机臂绕所述机翼翻转的伺服舵机、安装在所述机臂端部的旋翼组件，所述旋翼组件包括翼轮、驱动所述翼轮转动的电机。因此，本实用新型的飞行器在起飞状态时机翼为水平状态，解决了抗风性问题，而在水平飞行时，由翼轮提供前进动力和控制力矩，无需气动舵机来控制飞机，是一种简单可靠实用的固定翼飞行器。器。器。


技术研发人员：孔凌 植雅芳
受保护的技术使用者：肇庆凌飞航空科技有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/4/19