專利名稱：一種z形翼布局的小型折疊翼無(wú)人機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)，尤其是Z形翼布局的小型折疊翼無(wú)人機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今無(wú)人機(jī)技術(shù) 發(fā)展日新月異，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。世界各軍事強(qiáng)國(guó)都裝備有各種型號(hào)的大中小型無(wú)人機(jī)，以完成戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)偵察，攻擊，電子干擾等任務(wù)，大大提高了部隊(duì)的作戰(zhàn)效能。森林、測(cè)繪等部門(mén)也裝備有ー些小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，來(lái)完成森林防火、航空測(cè)繪等任務(wù)。現(xiàn)役小型無(wú)人機(jī)大多采用拆解后運(yùn)輸?shù)姆绞剑m然運(yùn)輸體積較使用體積減小不少，但部件零散，需要起飛前現(xiàn)場(chǎng)組裝調(diào)試，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，不能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)快節(jié)奏的特點(diǎn)。同吋，民政、森林、測(cè)繪等部門(mén)為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，也迫切需要一種能夠快速反應(yīng)的小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。因此，需要設(shè)計(jì)ー款運(yùn)輸體積小，并且可以快速發(fā)射部署的新型折疊翼戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的折疊翼氣動(dòng)布局方案主要有以下幾種
1)常規(guī)布局方案，機(jī)翼和尾翼靠軸和軸承與機(jī)身中部連接，主翼為一整片矩形翼，可繞位于機(jī)翼中點(diǎn)處的軸旋轉(zhuǎn)，折疊后與機(jī)身上表面重合，尾翼則繞位于翼根處的軸向前旋轉(zhuǎn)，與機(jī)身下表面重合。它的主要問(wèn)題在于受機(jī)身限制，翼展小，翼面積小，載荷大，起飛速度尚，升阻比?。?br> 2)簡(jiǎn)單串列翼布局方案，前翼和后翼均由兩片矩形翼組成，由位于翼根處的軸和軸承與機(jī)身端部連接。折疊時(shí)，前翼向后折疊于機(jī)身下側(cè)，后翼向前折疊于機(jī)身上側(cè)。它的主要問(wèn)題在于俯仰控制律非線性，機(jī)翼厚度占用機(jī)身容積過(guò)大；
3)鴨翼-前掠翼布局方案，主翼和鴨翼由位于翼根處的軸和軸承與機(jī)身端部連接，主翼展開(kāi)時(shí)與機(jī)身呈前掠角，向前旋轉(zhuǎn)可以折疊于機(jī)身上側(cè)，兩片鴨翼則分別向后折疊于機(jī)身下側(cè)。它的主要問(wèn)題在于容易引發(fā)翼尖失速和機(jī)翼顫振，配平困難；
4)鉆石背布局方案，前翼由位于翼根處的軸和軸承與機(jī)身前部連接，后翼由位于翼根處的軸和軸承與滑塊連接，滑塊則套在與機(jī)身固定的滑軌上，后翼翼尖與前翼翼稍處通過(guò)軸和軸承連在一起。展開(kāi)時(shí)，前翼后掠，后翼前掠。折疊時(shí)，滑塊向前平移，帶動(dòng)前后翼向后折疊于機(jī)身上側(cè)。它的主要問(wèn)題在于機(jī)翼厚度占用機(jī)身容積過(guò)多，阻力較大。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上目的，本發(fā)明提出ー種Z形翼布局的小型折疊翼無(wú)人機(jī)。包括左前翼I、左副翼2、前升降舵3、左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4、前整流罩5、機(jī)身6、動(dòng)カ裝置7、后升降舵8、右副翼9、右后翼10、左垂尾11、左方向舵12、左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13、后整流罩14、右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15、右垂尾16、右方向舵17、右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)18。機(jī)身6在中部；前整流罩5在機(jī)身6前部，通過(guò)螺釘與機(jī)身6固聯(lián)；后整流罩14在機(jī)身6后部，通過(guò)螺釘與機(jī)身6固聯(lián)；動(dòng)力裝置7在機(jī)身6后部、后整流罩14內(nèi)部，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4在機(jī)身前部上方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；左前翼I通過(guò)螺栓與左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；左副翼2在左前翼I后緣外側(cè)；前升降舵3在左前翼I后緣內(nèi)側(cè)；右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15在機(jī)身后部下方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；右后翼10通過(guò)螺栓與右后翼折置展開(kāi)機(jī)構(gòu)15中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；右副翼9在右后翼10后緣外側(cè)；后升降航8在右后翼10后緣內(nèi)側(cè)；左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13在機(jī)身6后部左方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；左垂尾11通過(guò)螺栓與左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；左方向舵12在左垂尾11后緣；右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)18在機(jī)身6后部右方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；右垂尾16通過(guò)螺栓與左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；右方向舵17在右垂尾16后緣。本發(fā)明的Z形翼布局的小型折疊翼無(wú)人機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)如下
1)采用Z形翼布局，在折疊后無(wú)人機(jī)體積一定的情況下，較好地解決了機(jī)翼面積與機(jī)身容積的矛盾； 2)整機(jī)可折疊為近長(zhǎng)方體，可由貯藏發(fā)射筒作為平時(shí)的儲(chǔ)藏容器和使用時(shí)的發(fā)射組件，使得本無(wú)人機(jī)具有運(yùn)輸體積小，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)；
3)舵面位置的設(shè)計(jì)，較好地解決了布局不對(duì)稱帶來(lái)的控制問(wèn)題，簡(jiǎn)化了控制律，使得本無(wú)人機(jī)的手動(dòng)操作方式與常規(guī)無(wú)人機(jī)的操作習(xí)慣一致。


圖I是本發(fā)明的展開(kāi)狀態(tài)俯視圖。圖2是本發(fā)明的展開(kāi)狀態(tài)后視圖。圖3是本發(fā)明的展開(kāi)狀態(tài)左視圖。圖4是本發(fā)明的展開(kāi)狀態(tài)右視圖。圖5是本發(fā)明的折疊狀態(tài)主視圖。圖6是本發(fā)明的折疊狀態(tài)左視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明展開(kāi)狀態(tài)下結(jié)構(gòu)如圖I-圖4所示，包括左前翼I、左副翼2、前升降舵3、左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4、前整流罩5、機(jī)身6、動(dòng)カ裝置7、后升降舵8、右副翼9、右后翼10、左垂尾11、左方向舵12、左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13、后整流罩14、右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15、右垂尾16、右方向舵17、右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)18。機(jī)身6在中部；前整流罩5在機(jī)身6前部，通過(guò)螺釘與機(jī)身6固聯(lián)；后整流罩14在機(jī)身6后部，通過(guò)螺釘與機(jī)身6固聯(lián)；動(dòng)力裝置7在機(jī)身6后部、后整流罩14內(nèi)部，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4在機(jī)身前部上方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；左前翼I通過(guò)螺栓與左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；左副翼2在左前翼I后緣外側(cè)；前升降舵3在左前翼I后緣內(nèi)側(cè)；右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15在機(jī)身后部下方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；右后翼10通過(guò)螺栓與右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；右副翼9在右后翼10后緣外側(cè)；后升降航8在右后翼10后緣內(nèi)側(cè)；左垂尾折置展開(kāi)機(jī)構(gòu)13在機(jī)身6后部左方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；左垂尾11通過(guò)螺栓與左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；左方向舵12在左垂尾11后緣；右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)18在機(jī)身6后部右方，通過(guò)螺栓與機(jī)身6固聯(lián)；右垂尾16通過(guò)螺栓與左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；右方向舵17在右垂尾16后緣。本發(fā)明折疊狀態(tài)下結(jié)構(gòu)如圖5-圖6所示。由展開(kāi)狀態(tài)到折疊狀態(tài)的步驟為1)將左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)13解鎖，將左垂尾11連同左方向舵12向后向下旋轉(zhuǎn)折疊于機(jī)身6后方、后整流罩14左側(cè)，至鎖定位置；2)將右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15解鎖，將右垂尾16連同右方向舵17向后向下旋轉(zhuǎn)折疊于機(jī)身6后方、后整流罩14右側(cè)，至鎖定位置；3)將左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4解鎖，將左前翼I連同左副翼2、前升降舵3向后向右旋轉(zhuǎn)折疊于機(jī)身上方，至鎖定位直；4)將右后翼折置展開(kāi)機(jī)構(gòu)15解鎖，將右后翼10連冋后升降航8、右副翼9向如向左旋轉(zhuǎn)折疊于機(jī)身下方，至鎖定位置。該無(wú)人機(jī)平時(shí)為折疊狀態(tài)，在貯藏發(fā)射筒中存放，發(fā)射前接通電源，由貯藏發(fā)射筒中的彈射機(jī)構(gòu)將其以一定的速度彈射出筒，在控制裝置的控制下，各翼面依次展開(kāi)，具體過(guò)程如下1)彈射出筒后O. 5s，左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)4和右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15同時(shí)解鎖，同時(shí)驅(qū)動(dòng)左前翼I連同左副翼2、前升降舵3向左向前旋轉(zhuǎn)展開(kāi)，和右后翼10連同后升降舵8、右副翼9向右向后旋轉(zhuǎn)展開(kāi)，直至鎖定位置；2)彈射出筒后I. Os，左垂尾折疊展開(kāi)機(jī) 構(gòu)13和右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)15同時(shí)解鎖，同時(shí)驅(qū)動(dòng)左垂尾11連同左方向舵12和右垂尾16連同右方向舵17向上向前旋轉(zhuǎn)展開(kāi)，直至鎖定位置；3)彈射出筒后2. Os，動(dòng)カ裝置7開(kāi)始工作，無(wú)人機(jī)進(jìn)入正常飛行階段。正常飛行狀態(tài)下，該無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制由左副翼2、前升降舵3、后升降舵8、右副翼9、左方向舵12和右方向舵17的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。其中，左副翼2與右副翼9為差動(dòng)控制，前升降舵3與后升降舵8為差動(dòng)控制，左方向舵12與右方向舵17為聯(lián)動(dòng)控制，除此之外，各舵面間相互獨(dú)立。控制カ矩的產(chǎn)生具體為1)左副翼2向下偏轉(zhuǎn)、右副翼9向上偏轉(zhuǎn)時(shí)，左前翼I升カ增大，右后翼10升カ減小，產(chǎn)生右傾滾轉(zhuǎn)カ矩；反之，則產(chǎn)生左傾滾轉(zhuǎn)カ矩；2)前升降舵3向下偏轉(zhuǎn)、后升降舵8向上偏轉(zhuǎn)時(shí)，左前翼I升力増大，右后翼10升カ減小，產(chǎn)生抬頭カ矩；反之，則產(chǎn)生低頭カ矩；3)左方向舵12和右方向舵17同時(shí)向左偏轉(zhuǎn)，左垂尾11和右垂尾16都產(chǎn)生向右的升力，相對(duì)于重心即產(chǎn)生左偏航カ矩；反之，則產(chǎn)生右偏航カ矩。由于依靠左副翼2和右副翼9產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)カ矩的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加的俯仰カ矩，因而在操作副翼的同時(shí)要操作升降舵來(lái)克服附加的俯仰カ矩；又由于依靠前升降舵3和后升降舵8產(chǎn)生俯仰力矩的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加的滾轉(zhuǎn)カ矩，因而在操作升降舵的同時(shí)要操作副翼來(lái)克服附加的滾轉(zhuǎn)カ矩。這樣，俯仰或橫側(cè)方向的操作便成為無(wú)限循環(huán)，由于由升降舵產(chǎn)生的升力的增量在橫側(cè)方向上的力臂較副翼的小，因而循環(huán)是收斂的，為簡(jiǎn)化手工操作，可在控制系統(tǒng)中增加陀螺儀負(fù)反饋，這樣操作員便可不必考慮附加カ矩的平衡問(wèn)題，操作習(xí)慣與常規(guī)布局無(wú)人機(jī)相同。
權(quán)利要求
1.ー種Z形翼布局的小型折疊翼無(wú)人機(jī)，包括左前翼(I)、左副翼(2)、前升降舵(3)、左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(4)、前整流罩(5)、機(jī)身(6)、動(dòng)カ裝置(7)、后升降舵(8)、右副翼(9)、右后翼(10)、左垂尾(11)、左方向舵(12)、左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(13)、后整流罩(14)、右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(15)、右垂尾(16)、右方向舵(17)、右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(18)，其特征在于，機(jī)身(6)在中部；前整流罩(5)在機(jī)身(6)前部，通過(guò)螺釘與機(jī)身(6)固聯(lián)；后整流罩(14)在機(jī)身(6)后部，通過(guò)螺釘與機(jī)身(6)固聯(lián)；動(dòng)力裝置(7)在機(jī)身(6)后部、后整流罩(14)內(nèi)部，通過(guò)螺栓與機(jī)身(6)固聯(lián)；左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(4)在機(jī)身前部上方，通過(guò)螺栓與機(jī)身(6)固聯(lián)；左前翼(I)通過(guò)螺栓與左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(4)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；左副翼(2)在左前翼(I)后緣外側(cè)；前升降舵(3)在左前翼(I)后緣內(nèi)側(cè)；右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(15)在機(jī)身后部下方，通過(guò)螺栓與機(jī)身(6)固聯(lián)；右后翼(10)通過(guò)螺栓與右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(15)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；右副翼(9)在右后翼(10)后緣外側(cè)；后升降航(8)在右后翼(10)后緣內(nèi)側(cè)；左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(13)在機(jī)身(6)后部左方，通過(guò)螺栓與機(jī)身(6)固聯(lián)；左垂尾(11)通過(guò)螺栓與左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(13)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；左方向舵(12)在左垂尾(11)后緣；右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(18)在機(jī)身(6)后部右方，通過(guò)螺栓與機(jī)身(6)固聯(lián)；右垂尾(16)通過(guò)螺栓與左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(13)中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件固聯(lián)；右方向舵(17)在右垂尾(16)后緣。
全文摘要
一種Z形翼布局的小型折疊翼無(wú)人機(jī)，包括左前翼(1)、左副翼(2)、前升降舵(3)、左前翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(4)、前整流罩(5)、機(jī)身(6)、動(dòng)力裝置(7)、后升降舵(8)、右副翼(9)、右后翼(10)、左垂尾(11)、左方向舵(12)、左垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(13)、后整流罩(14)、右后翼折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(15)、右垂尾(16)、右方向舵(17)、右垂尾折疊展開(kāi)機(jī)構(gòu)(18)。較好地解決了機(jī)翼面積與機(jī)身容積的矛盾,本無(wú)人機(jī)具有運(yùn)輸體積小，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化了控制律，使得本無(wú)人機(jī)的手動(dòng)操作方式與常規(guī)無(wú)人機(jī)的操作習(xí)慣一致。
文檔編號(hào)B64C3/36GK102837820SQ20121037919
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者張付祥, 邸彥佳 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)