一种便于拆装的垂直起降固定翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种便于拆装的垂直起降固定翼无人机。

背景技术

由于多旋翼无人机不受场地限制、可悬停、成本低等优点的影响，其型号及数量迅猛增长，但是受制于动力、气动布局等因素，多旋翼无人机在航程、速度、飞行时间等方面难以满足越来越严苛的用户需求。固定翼无人机续航时间长、速度高，但却需要起飞跑道，大大制约了其可用性。近年来，由于技术的进步，垂直起降固定翼无人机已成为现实，垂直起降固定翼无人机因其续航时间长、活动半径大，主要应用于交通监管、油田管道巡检、大面积测绘测绘、森林巡检、警用、军用领域，其应用前景广阔。

目前，市场上所应用的垂直起降固定翼无人机都是旋翼类，其是把多旋翼无人机与固定翼无人机结合起来的，所以垂直起降固定翼无人机就拥有了多旋翼的起降方式，解决了固定翼无人机在起降时对场地的要求，同时拥有了固定翼无人机飞行距离长、速度快、高度高的优点，从而解决了多旋翼续航短、速度慢、飞行高度较低的问题。

但是由于垂直起降固定翼无人机既有固定翼结构同时具备多旋翼结构，导致无人机的机身体积过大，不利于运输和保存。同时固定翼结构和多旋翼结构共存，在只需要单独一种飞行状态的使用场景下，其中的一种主翼结构则不起作用，从而变为额外负担。所以急需模块化设计，根据飞行任务及时改变无人机构型。

发明内容

针对现有技术存在的垂直起降固定翼无人机既有固定翼结构同时具备多旋翼结构，从而导致无人机的机身体积过大、不利于运输和保存的问题，本发明的目的在于提供一种便于拆装的垂直起降固定翼无人机。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种便于拆装的垂直起降固定翼无人机，包括机身、安装在机身底部的起落架、两个分别安装在所述机身的两侧的主翼、安装在所述机身的前部的牵引组件、安装在所述机身的尾部的尾翼、安装在所述机身内的航电系统和用于为所述航电系统、所述牵引组件以及所述尾翼上的舵机供电的主电源，两个所述主翼上均可拆卸固定连接有垂直起降机构，所述垂直起降机构包括机臂以及两个分别安装在所述机臂的两端上的升力组件；其中，所述机臂的两端分别延伸到所述主翼的前方和后方，所述机臂上还安装有次级电源，所述次级电源通过导线与两个所述升力组件电性连接；各所述机臂上的升力组件以及次级电源分别通过控制线缆与所述航电系统通信连接。

优选的，所述主翼上安装有副翼以及用于驱动所述副翼的副翼舵机。

优选的，所述机身上固定安装有沿水平方向垂直贯穿所述机身的横梁，所述横梁的两端分别位于所述机身的两侧，且两个所述主翼的根部端面上均开设有向梢部延伸的横梁安装孔，所述横梁安装孔与横截面所述横梁的横截面相适配；其中，所述主翼的根部还通过螺钉与所述机身连接。

优选的，所述横梁沿所述机身的长度方向依次间隔分布有两个或者两个以上，各所述横梁互相平行且相对地布置。

优选的，所述横梁为碳纤维材料制造的方管。

优选的，所述机臂通过螺钉固定连接在所述主翼的顶面一侧。

优选的，所述机臂上开设有用于安装所述次级电源的电源安装孔，所述机臂上还可拆卸连接有用于封闭所述电源安装孔的电源盖板。

优选的，所述电源安装孔配置为沿竖直方向贯穿所述机臂的通孔，与所述电源安装孔相对的所述主翼的顶面开设有与所述次级电源相适配的安装槽，且所述主翼的顶面与所述机臂之间设置有环绕所述安装槽布置的密封圈。

优选的，所述牵引组件包括固定安装在所述机身上的牵引电机和安装在所述牵引电机的输出轴上的牵引螺旋桨；所述升力组件包括固定安装在所述机臂上的升力电机以及安装在所述升力电机的输出轴上的升力螺旋桨。

采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：由于两个主翼上可拆卸连接的垂直起降机构的设置，使得当垂直起降机构连接在主翼上时，无人机同时具有固定翼无人机和多旋翼无人机的优势，并且通过拆卸垂直起降机构的方式，能够有效减小无人机的体积尺寸，从而便于运输和保存；另外，当垂直起降机构从主翼上拆卸掉时，无人机能够单独作为固定翼无人机使用，以便于执行不需要垂直起降功能的任务。本发明通过可拆卸安装的垂直起降机构能够改变原固定翼无人机的特性，高效改变无人机的构型，从而改变无人机的飞行状态。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明中的机臂及机翼沿图1中A-A线的剖视图；

图3为本发明实施例三中一侧机翼从机身上拆分后的结构示意图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本发明实施例三中的机翼沿图3中C-C线的剖视图。

图中:1-机身、2-主翼、21-耳、22-第二螺钉、3-牵引组件、4-尾翼、5-副翼、6-机臂、61-第一螺钉、7-升力组件、8-次级电源、9-电源盖板、10-横梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，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发明的限制。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

一种便于拆装的垂直起降固定翼无人机，如图1所示，包括机身1、安装在机身1底部的起落架、两个分别安装在机身1的两侧的主翼2、安装在机身1的前部的牵引组件3、安装在机身1的尾部的尾翼4、安装在机身1内部的航电系统以及用于为上述航电系统、牵引组件3以及尾翼上的舵机供电的主电源。其中，牵引组件3包括固定安装在机身1上的牵引电机和安装在该牵引电机的输出轴上的牵引螺旋桨，牵引电机的输出轴沿平行于机身1的水平方向布置。尾翼4通常包括垂直尾翼和水平尾翼，垂直尾翼包括固定在机身1上的垂直安定面和相对于垂直安定面转动的方向舵，水平尾翼包括固定在机身1上的水平安定面和相对于水平安定面转动的升降舵。通常，主翼2的后侧中部位置还安装有副翼5以及用于驱动该副翼偏转的副翼舵机。可以理解的是，上述结构设计使得本实施例的无人机首先构成固定翼无人机，固定翼无人机作为现有技术公开的成熟产品，其各功能部件的具体配置描述本实施例不再赘述。

本实施例中，为了实现固定翼无人机的垂直起降的功能，配置两个主翼2上均可拆卸固定连接有垂直起降机构。该垂直起降机构具体包括机臂6以及两个分别安装在机臂6的两个端部位置上的升力组件7。

其中，机臂6配置为长条状构造，其通常为空心结构以便于降低重量，并且机臂6的长度方向配置为与机身1的长度方向平行。在连接上，优选机臂6安装在主翼2的顶面一侧，以便于通过主翼2的承载能力来分担垂直起降机构的重量，本实施例配置机臂6上具有沿竖直方向开设的螺钉孔，在主翼2的顶面开设有螺纹孔，以便于机臂6通过第一螺钉61与主翼2的顶面可拆卸固定连接；或者在其他优选实施例中，配置机臂6通过U型抱箍压紧固定在主翼2的顶面。在尺寸上，配置机臂6的长度大于主翼2的宽度，以便于机臂6的两端分别能够延伸到主翼2的前方和后方，使其端部安装的升力组件7所产生的下降气流不被主翼2所阻挡。其中，升力组件7包括固定安装在机臂6上的升力电机以及安装在该升力电机的输出轴上的升力螺旋桨，升力电机的竖直轴沿竖直方向布置。

其中，机臂6上还安装有次级电源8，例如在机臂6的中部位置(与主翼2相对的位置)上开设有用于安装次级电源8的电源安装孔，而机臂6的顶面一侧则可拆卸连接有用于封闭该电源安装孔的电源盖板9，例如电源盖板9通过螺钉或者弹性卡扣连接在机臂6上。其中，次级电源8还通过导线与安装在同一机臂6上的两个升力组件7电性连接以便于提供垂直起降所需的电能，导线则穿设在机臂6的中空结构内。另外，两个机臂6上的升力组件7以及次级电源8分别通过控制线缆与机身1内部安装的航电系统通信连接，从而便于航电系统对垂直起降机构进行控制，并且控制线缆穿设在主翼2的内部以便于获得保护。即，上述的两个垂直起降机构以及机身1相结合后能够形成现有技术公开的具有垂直起降功能的四旋翼无人机。

上述结构设计，使得本实施例提供的无人机既具有固定翼无人机的特点，又具有多旋翼无人机的特点，其同时具备两者的飞行优点，并且通过机臂6与主翼2之间的可拆卸连接设计，使得在执行不需要垂直起降的飞行任务时，能够通过拆卸机臂6的方式为无人机减重和减小体积尺寸，从而延长无人机的航程和留空时间，并且便于运输和保存。

实施例二

本实施例中，考虑到动力电源(次级电源8)通常为矩形体构造，因此为了更好地安装次级电源8，配置机臂6包括横截面呈矩形或者近矩形(例如，顶、底两面为平行且相对的平面，两个侧面为外凸的弧形面)的中段以及分别连接在该中段的两侧的延伸段，三者呈一体型构造。其中，中段通过上述的第一螺钉61固定在主翼2的顶面，并且电源安装孔也设置在中段上，以便于更加容易地从中段上开设出矩形状的电源安装孔，从而方便通常呈矩形结构的次级电源8的安装。

另外，考虑到次级电源8通常需要存储较多的电能，因此该次级电源8通常具有较大的尺寸。而在机臂6的直径一定的前提下，次级电源8只能够在沿机臂6长度的方向和沿竖直方向(垂直于主翼2的方向)上延伸，在机臂6的长度方向上只需要拉长电源安装孔即可，而在竖直方向上则会被主翼2阻挡。

因此本实施例中，如图2所示，配置电源安装孔为沿竖直方向贯穿机臂6的通孔，并且，与该电源安装孔相对的主翼2的顶面开设有与次级电源8相适配的安装槽，如此设置，使得尺寸增加后的次级电源8能够沿竖直方向延伸到主翼2顶面的安装槽中，并且该安装槽还用于承载次级电源8。另外，在主翼2的顶面与机臂6之间设置有环绕该安装槽布置的密封圈，如此设置，使得水和灰尘无法进入到安装槽中，从而保护次级电源8。

实施例三

为了进一步地降低本本发明提出的无人机运输和保存条件下的体积和尺寸，本实施例中，如图3-5所示，配置主翼2也与机身1可拆卸固定连接，例如主翼2的根部焊接有耳21，耳21上开设有连接孔，通过穿过该连接孔的第二螺钉22与机身1上开设的螺纹孔可拆卸固定连接。

其中，为了提高主翼2与机身1之间的连接稳固性，本实施例在机身1上沿水平方向开设有垂直于机身1长度方向的穿孔，穿孔中穿设有横梁10，横梁10位于机身1内的中部位置通过焊接或者螺栓连接的方式相对于机身1固定，而横梁10的两端分别从机身1中伸出并位于机身1的两侧，且两个主翼2的根部端面上均开设有向其梢部延伸的横梁安装孔，该横梁安装孔与横截面横梁10的横截面相适配。如此设置，通过横梁10来承担主翼2及其上安装的垂直起降机构的重量，而第二螺钉22则主要在水平方向上连接主翼2与机身1。其中，横梁10配置为碳纤维材料制造的方管，其不但重量轻，还能够依托其方形的横截面抵抗主翼2相对于机身1的扭转力。

而为了更好地分担主翼2及垂直起降机构的重量，也为了防止主翼2相对于机身1发生转动，在优选实施例中，配置横梁10沿机身1的长度方向依次间隔分布有两个或者两个以上，各横梁10互相平行且相对地布置。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。