一種垂直起降航模無人的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種垂直起降航模無人機，具有可旋轉(zhuǎn)式螺旋槳，并安裝了起落架和太陽能充電系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有航模無人機的不足，能夠在原地垂直起降，降低了對飛行場地的要求，并能夠以飛翼型無人機的速度快速飛行，也可以像直升機一樣懸浮，起落架可以在降落時保護機身，防止與地面擦碰，太陽能充電系統(tǒng)可以延長飛行續(xù)航時間。另外，機身采用輕木薄板骨架，機身外殼采用碳纖維布加涂環(huán)氧樹脂，再與骨架裝配成型，這種結(jié)構(gòu)的有益效果在于降低了無人機模型的整體重量，同時提高了機身強度，也利于對外表進行裝飾，更加美觀。
【專利說明】一種垂直起降航模無人機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航模無人機技術，特別是一種利用可旋轉(zhuǎn)的螺旋槳來垂直起降和飛行的航模無人機。
【背景技術】
[0002]1914年英國的卡德爾和皮切爾兩位將軍提議研制一種不用人駕駛的小型飛機，這一想法得到了認可，從此人類開啟了對無人機研究的新篇章，在過去的一百多年里無人機技術得到了迅速的發(fā)展。
[0003]航模是指能在空中飛行的模型飛機，一般用于航空知識普及、理論研究、機型試驗、軍事工具、攝影輔助等領域。目前常見的航模無人機有航模直升機和航模飛翼，由于兩者結(jié)構(gòu)布局上的較大差異，所以具有不同的特征。航模直升機只在頂端安裝一個螺旋槳，主要依靠螺旋槳的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力和前進的推力，所以通常螺旋槳的尺寸較大、結(jié)構(gòu)相對復雜，提供的動力也有限，所以只能低速飛行，另外單一螺旋槳抗風能力差，飛行不穩(wěn)，易失衡造成損壞或墜機。航模飛翼又稱全翼機，采用的是一種有別于常規(guī)氣動布局的布局方式，沒有尾翼，并且機身的主要部分全都隱藏在機翼內(nèi)，簡單說就是只有飛機翅膀的布局，看上去只有機翼，沒有機身和起落架等，機身和機翼融為一體，所以從外觀來看呈扁平狀，這種氣動布局方式的好處在于飛行時只需提供前進的推力，機身依靠自身結(jié)構(gòu)特點產(chǎn)生向上的升力，不足在于需要高速飛行才能產(chǎn)生足夠的升力，對場地要求也較高，由于沒有起落架，起降時對機身磨損較大，沖撞也極易破壞螺旋槳和控制系統(tǒng)。
[0004]另外，現(xiàn)有模型飛機多采用鋰電池供電，由于受電池容量限制，飛行時間和飛行距離有限，飛行一段時間后就需要降落更換電池或重新充電，還缺少一種能夠在飛行過程中利用太陽能實時充電的模型飛機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有航模無人機技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種具有可旋轉(zhuǎn)式螺旋槳、安裝起落架、搭載太陽能充電系統(tǒng)的垂直起降快速飛行航模無人機。
[0006]為解決以上技術問題，本發(fā)明采用了以下技術方案:一種垂直起降航模無人機，包括機身、機翼、起落架、升降及飛行系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和太陽能充電系統(tǒng)；所述機翼安裝在機身兩側(cè)，起落架安裝在機身下表面，升降及飛行系統(tǒng)安裝在機翼和機身上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在機翼尾部，并與機翼配合調(diào)整無人機飛行姿態(tài)，太陽能充電系統(tǒng)安裝在機翼主翼上表面及機身內(nèi)部。
[0007]所述機身由機身骨架和碳纖維外殼組成，機身骨架由輕木薄板拼接而成，骨架內(nèi)部有用于安裝其他控制部件的機艙，碳纖維外殼包裹在機身骨架外部，用于密封和保護。
[0008]所述機翼包括主翼、尾翼、主翼副翼和尾翼副翼，主翼是機身兩側(cè)的大機翼，尾翼是機身尾部兩側(cè)的小機翼，主翼和尾翼的作用是在飛行時提供飛行升力和維持機身平衡，所述王翼副翼和尾翼副翼安裝在王翼和尾翼末端，冋時與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連，可以繞機翼小角度擺動，用于調(diào)整無人機的飛行姿態(tài)。
[0009]所述起落架分為前起落架和后起落架，安裝在機身底部，起落架包括支架和輪子，后起落架支架采用U型結(jié)構(gòu)，在起降時可以承受機身的重量和地面的沖擊力，避免機身與地面擦碰。
[0010]所述升降及飛行系統(tǒng)包括兩個可旋轉(zhuǎn)式螺旋槳裝置和一個風扇式涵道，可旋轉(zhuǎn)式螺旋槳裝置包括旋轉(zhuǎn)舵機、小齒輪、大齒輪、電機支架、固定軸、電機和螺旋槳，旋轉(zhuǎn)舵機安裝在主翼靠近機身的前側(cè)位置，小齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)舵機的輸出軸上，隨舵機輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，大齒輪固定在電機支架內(nèi)側(cè)，與電機支架一起可以在固定抽上旋轉(zhuǎn)，所述固定軸一端固定安裝在主翼上，另一端安裝電機支架，電機支架可繞固定軸轉(zhuǎn)動，電機支架上裝有電機，電機軸與螺旋槳相連，螺旋槳隨電機一起旋轉(zhuǎn)。所述風扇式涵道，安裝在機身尾部，向下排氣，在起降時提供升力，與旋轉(zhuǎn)螺旋槳配合維持機身平衡，由于風扇式涵道技術已經(jīng)很成熟，本發(fā)明采用市場現(xiàn)有產(chǎn)品，不做單獨設計。
[0011]所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括四個轉(zhuǎn)向裝置，分別安裝在主翼和尾翼靠近副翼處，轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向舵機、拉桿和固定環(huán)，轉(zhuǎn)向舵機安裝在主翼和尾翼上，固定環(huán)安裝在副翼上，拉桿一端與轉(zhuǎn)向舵機相連，另一端與固定環(huán)相連，轉(zhuǎn)向舵機輸出一定角度范圍內(nèi)的搖擺運動，通過拉桿帶動副翼圍繞主翼和尾翼擺動，從而調(diào)整機身的飛行姿態(tài)。
[0012]太陽能充電系統(tǒng)用于補充飛行動力，延長無人機飛行時間，包括太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、充電電路和鋰電池。太陽能電池板用膠黏劑安裝在主翼上表面，輸出端由主翼內(nèi)部進入機身與穩(wěn)壓電路相連，穩(wěn)壓電路再與充電電路相連，最終為鋰電池充電，穩(wěn)壓電路、充電電路和鋰電池安裝在機身內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)的機艙中。
[0013]本發(fā)明由于采用以上技術方案，其具有以下幾方面優(yōu)點:一種垂直起降航模無人機克服了現(xiàn)有航模飛機的不足，安裝了可旋轉(zhuǎn)式螺旋槳、風扇式涵道、起落架和太陽能充電系統(tǒng)，能夠在原地垂直起降，降低了對飛行場地的要求，并能夠以飛翼型無人機的速度快速飛行，也可以像直升機一樣懸浮，起落架可以在降落時保護機身，防止與地面擦碰，太陽能充電系統(tǒng)延長飛行續(xù)航時間。另外，機身采用輕木薄板骨架，機身外殼采用碳纖維布加涂環(huán)氧樹脂，再與骨架裝配成型，這種結(jié)構(gòu)的有益效果在于降低了無人機模型的整體重量，同時提高了機身強度，也利于對外表進行裝飾，更加美觀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是航模無人機的整體結(jié)構(gòu)及部分剖面圖；
圖2是航模無人機的背面視圖；
圖3是航模無人機機身及機翼骨架裝配圖；
圖4是航模無人機轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)圖；
圖5是航模無人機可旋轉(zhuǎn)螺旋槳裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖中:1.碳纖維外殼,2.機身骨架,3.主翼,4.太陽能電池板,5.固定軸,6.碳纖維桿，7.主翼翼尖，8.尾翼，9.尾翼翼尖，10.風扇式涵道，11.尾翼副翼，12.轉(zhuǎn)向舵機，13.固定環(huán)，14.拉桿，15.輪子，16.輪軸，17.開口銷，18.攝像頭，19.前起落架支架，20.風扇式涵道，21.涵道葉片，22.安裝螺釘，23.后起落架支架，24.主翼副翼，25.旋轉(zhuǎn)舵機，
26.小齒輪，27.大齒輪，28.電機支架，29.電機，30.螺旋槳，31.輕木薄板。【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖1?5對本發(fā)明做進一步說明。
[0017]本發(fā)明涉及一種無人機技術，特別是一種利用可旋轉(zhuǎn)的螺旋槳來垂直起降和飛行的航模無人機，包括機身、機翼、起落架、升降及飛行系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和太陽能充電系統(tǒng)；所述機翼安裝在機身兩側(cè)，起落架安裝在機身下表面，升降及飛行系統(tǒng)安裝在機翼和機身上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在機翼尾部，并與機翼配合調(diào)整無人機飛行姿態(tài)，太陽能充電系統(tǒng)安裝在機翼主翼上表面。
[0018]所述機身由機身骨架2和碳纖維外殼I組成，機身骨架2由輕木薄板31拼接而成，內(nèi)部有用于安裝其他控制部件的機艙，碳纖維外殼I包裹在機身骨架2外部，用于密封和保護。制作時先用輕木薄板拼裝成機身骨架2并固定，在外部包裹碳纖維布，碳纖維布表面加涂一層環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂干燥后，碳纖維外殼I可與機身骨架2拆分，整機裝配時用螺釘將機碳纖維外殼I和身骨架2固定在一起。
[0019]所述機翼包括王翼3、尾翼8、王翼副翼24和尾翼副翼11。王翼3和尾翼8分別安裝在機身的兩側(cè)，通過碳纖維桿6與機身骨架2相連，它們的作用是在飛行時提供飛行升力和維持機身平衡，所述主翼副翼24和尾翼副翼11分別安裝在主翼3和尾翼8末端，同時與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連，在飛行時，只要控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，就可以拉動主翼副翼24和尾翼副翼11分別繞主翼3和尾翼8擺動，從而調(diào)整無人機的飛行姿態(tài)。
[0020]所述起落架分為前起落架和后起落架，起落架輪子15通過輪軸16安裝在起落架支架上，開口銷17安裝在輪軸上，防止輪子從起落架上脫落，起落架支架通過螺釘固定在機身底部，在起降時可以承受機身的重量和緩解地面的沖擊力，避免機身與地面擦碰。
[0021]所述升降及飛行系統(tǒng)包括兩個旋轉(zhuǎn)舵機25、兩個小齒輪26、兩個大齒輪27、兩個電機支架28、四個固定軸5、兩個電機29、兩個螺旋槳30和一個風扇式涵道20，旋轉(zhuǎn)舵機25安裝在主翼3前側(cè)位置，小齒輪26安裝在旋轉(zhuǎn)舵機25的輸出軸上，隨輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，大齒輪26固定在電機支架28內(nèi)側(cè)，與電機支架28 —起在固定抽上旋轉(zhuǎn)，另外大齒輪28與小齒輪26配合；每個電機支架28靠兩個固定軸5支撐,并可繞固定軸5轉(zhuǎn)動,每個電機支架28上裝有一個電機29，電機軸與一個螺旋槳30相連，螺旋槳30隨電機軸一起旋轉(zhuǎn)；所述風扇式涵道20安裝在機身尾部，向下排氣用于在起降時提供升力，與旋轉(zhuǎn)螺旋槳30配合維持機身平衡。
[0022]所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括四套轉(zhuǎn)向裝置，每套轉(zhuǎn)向裝置由一個轉(zhuǎn)向舵機12、一個固定環(huán)13和一個拉桿14組成，轉(zhuǎn)向舵機12安裝在主翼3和尾翼8上，固定環(huán)13固定在主翼副翼24和尾翼副翼11上，拉桿14 一端與轉(zhuǎn)向舵機12相連，另一端與固定環(huán)13相連，在需要改變飛行姿態(tài)時，只需轉(zhuǎn)向系統(tǒng)拉動主翼副翼24和尾翼副翼11轉(zhuǎn)動即可完成。
[0023]所述太陽能電池板安裝在主翼3上表面，通過膠黏劑與主翼3連結(jié)，輸出端由機翼內(nèi)部直接進入機身與穩(wěn)壓電路相連，穩(wěn)壓電路再與充電電路相連，最終為鋰電池充電，穩(wěn)壓電路、充電電路和鋰電池安裝在機身骨架2內(nèi)的機艙中。通過太陽能實時充電，可以延長無人機飛行續(xù)航時間，充分利用新能源，減少了更換電池的麻煩。
[0024]實施例:
在航模無人機起降過程中，旋轉(zhuǎn)舵機25帶動小齒輪26轉(zhuǎn)動，小齒輪26與大齒輪27嚙合，由于大齒輪27與電機支架28固定在一起，從而帶動電機支架28 —起旋轉(zhuǎn)，將螺旋槳30由附圖2中水平位置旋轉(zhuǎn)到附圖1中的豎直位置。然后螺旋槳30與風扇式涵道20 —起旋轉(zhuǎn)，無人機垂直上升。下降的過程與上升過程相同，降低螺旋槳30與風扇式涵道20的旋轉(zhuǎn)速度就可平穩(wěn)著陸。當需要快速飛行時，螺旋槳30恢復到附圖2中水平狀態(tài)，同時關閉風扇式涵道20即可。
[0025]參見附圖4，轉(zhuǎn)向舵機12帶動拉桿14拉動尾翼副翼繞尾翼旋轉(zhuǎn)，在空氣的作用下，多組轉(zhuǎn)向裝置協(xié)調(diào)工作，就可以調(diào)整無人機的飛行姿態(tài)。附圖1中尾翼副翼11和相應的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)負責調(diào)整水平方向飛行姿態(tài)，附圖2中主翼副翼24和相應的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)負責調(diào)整豎直方向飛行姿態(tài)。
[0026]在起降或飛行時，左右兩個螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反，一個順時針，另一個逆時針，這種旋轉(zhuǎn)方式的好處在于能夠使兩個螺旋槳旋轉(zhuǎn)時對機身產(chǎn)生的扭矩相互抵消，不會使機身發(fā)生傾斜。
【權利要求】
1.一種垂直起降航模無人機，包括機身、機翼、起落架、升降及飛行系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和太陽能充電系統(tǒng)；所述機翼安裝在機身兩側(cè)，起落架安裝在機身下表面，升降及飛行系統(tǒng)安裝在機翼和機身上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在機翼尾部，并與機翼配合調(diào)整無人機飛行姿態(tài)，太陽能充電系統(tǒng)安裝在機翼主翼上表面及機身內(nèi)部。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種垂直起降航模無人機，其特征在于:所述機身由機身骨架2和碳纖維外殼I組成，機身骨架2由輕木薄板31拼接而成，骨架內(nèi)部有用于安裝其他控制部件的機艙，碳纖維外殼I包裹在機身骨架2外部，用于密封和保護。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種垂直起降航模無人機，其特征在于:所述升降及飛行系統(tǒng)包括兩個旋轉(zhuǎn)舵機25、兩個小齒輪26、兩個大齒輪27、兩個電機支架28、四個固定軸5、兩個電機29、兩個螺旋槳30和一個風扇式涵道，旋轉(zhuǎn)舵機25安裝在主翼3前側(cè)位置，小齒輪26安裝在旋轉(zhuǎn)舵機25的輸出軸上，大齒輪26固定在電機支架28內(nèi)側(cè)；所述風扇式涵道20安裝在機身尾部。
【文檔編號】B64C1/00GK103538714SQ201310543988
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張明, 柯帥 申請人:張明, 柯帥