一種自主飛行無主動力無人機(jī)及其飛行方式的制作方法
【專利摘要】一種自主飛行無主動力無人機(jī)及其飛行方式，屬航空【技術(shù)領(lǐng)域】。該無人機(jī)由機(jī)身、活動左翼、活動右翼、尾翼、起落架、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)組成?；顒幼笠砗突顒佑乙碜笥覍ΨQ布置于機(jī)身對稱縱截面的左右兩側(cè)?？刂葡到y(tǒng)用來控制活動左翼和活動右翼的開合，以及該機(jī)轉(zhuǎn)彎和俯仰飛行姿態(tài)。與本發(fā)明無人機(jī)配合使用的地面設(shè)備包括機(jī)體發(fā)射器、信號收發(fā)設(shè)備和飛行控制設(shè)備。該無人機(jī)采用地面發(fā)射的方式起飛，用彈射的方式以約45°角向任務(wù)地點(diǎn)上空射出，到達(dá)任務(wù)地點(diǎn)上空后活動左翼和活動右翼打開。無人機(jī)執(zhí)行攝影、偵察或空中投遞物資任務(wù)，任務(wù)完成后返航。本方式節(jié)能環(huán)保且安全，尤其適用于短距離執(zhí)行任務(wù)。
【專利說明】一種自主飛行無主動力無人機(jī)及其飛行方式

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種自主飛行無主動力無人機(jī)及其飛行方式，屬航空【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種自主飛行無人機(jī)及其飛行方式。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的無人機(jī)帶有主動力裝置，采用電機(jī)驅(qū)動的機(jī)上帶有大容量電池、主馬達(dá)、電子調(diào)速器和推進(jìn)裝置如螺旋槳或涵道風(fēng)扇等；采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的機(jī)上帶有裝有燃油的油箱、內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、速度控制舵機(jī)和推進(jìn)裝置如螺旋槳或涵道風(fēng)扇等。這些裝置占總重的比例相當(dāng)大，且會產(chǎn)生阻力，導(dǎo)致飛行的效率不高，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。如果失聯(lián)丟失了或故障墜落損失也會很大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)無人機(jī)的上述不足，發(fā)明一種低成本的結(jié)構(gòu)簡單、重量輕且飛行效率高的自主飛行無主動力無人機(jī)及其飛行方式。
[0004]一種自主飛行無主動力無人機(jī)，由機(jī)身、活動左翼、活動右翼、尾翼、起落架、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)組成?；顒幼笠砗突顒佑乙斫Y(jié)構(gòu)相同左右對稱布置于機(jī)身對稱縱截面的左右兩側(cè)，且置于機(jī)身頂部。尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼。垂直尾翼由前部固定的垂直安定面和后部活動的方向舵組成；水平尾翼由前部固定的水平安定面和后部活動的升降舵組成。升降舵在控制系統(tǒng)的操控下上下偏轉(zhuǎn)，向上偏轉(zhuǎn)會使該無人機(jī)抬頭，實(shí)現(xiàn)上仰；升降舵向下偏轉(zhuǎn)會使該無人機(jī)低頭，實(shí)現(xiàn)下俯。方向舵在控制系統(tǒng)的操控下左右偏轉(zhuǎn)，使該無人機(jī)向左或向右偏航。起落架采用滑橇式結(jié)構(gòu)，阻力小，對降落場地要求不高，如較平整的地面甚至沙地或草地都能滿足降落要求。自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)采用方便充電的合適容量的鋰電池供電。自動導(dǎo)航系統(tǒng)采用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)或北斗導(dǎo)航系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)用來控制活動左翼和活動右翼的開合，以及控制該無人機(jī)轉(zhuǎn)彎和俯仰飛行姿態(tài)?？刂苹顒幼笠砗突顒佑乙淼拈_合的執(zhí)行元件采用高力矩舵機(jī)，或直接采用伺服電機(jī)外加齒輪組。機(jī)載設(shè)備包括螺陀儀及含飛行高度、飛行速度和風(fēng)速在內(nèi)的飛行參數(shù)和氣象參數(shù)采集裝備。作業(yè)設(shè)備包括攝像機(jī)和其他作業(yè)裝備，其他作業(yè)裝備是根據(jù)不同的作業(yè)任務(wù)配備的。需要執(zhí)行空中投遞物資任務(wù)時配備可控機(jī)械抓手。信號處理系統(tǒng)能將飛行參數(shù)、氣象參數(shù)、音視頻及圖片信息發(fā)給地面設(shè)備并能將接收來的地面信號指令分發(fā)給機(jī)上的相應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)。與本發(fā)明無人機(jī)配合使用的地面設(shè)備包括機(jī)體發(fā)射器、信號收發(fā)設(shè)備和飛行控制設(shè)備。機(jī)體發(fā)射器配有儲能裝置及彈射裝置。信號收發(fā)設(shè)備包括視頻、音頻和圖片接收裝置，及包括飛行高度、飛行速度和風(fēng)速在內(nèi)的飛行參數(shù)和氣象參數(shù)接收裝置，以及飛行指令信號發(fā)射裝置。飛行控制設(shè)備包括電腦、控制軟件和自動跟蹤系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明自主飛行無主動力無人機(jī)的飛行方式是:采用地面發(fā)射的方式起飛，將活動左翼和活動右翼處于合攏狀態(tài)的該無人機(jī)活裝于已儲能的機(jī)體發(fā)射器的彈射裝置上，以預(yù)先計(jì)算好的初速度用彈射的方式以與水平面約成45°角向任務(wù)地點(diǎn)上空射出即實(shí)現(xiàn)了起飛。當(dāng)該無人機(jī)到達(dá)任務(wù)地點(diǎn)上空后活動左翼和活動右翼在控制系統(tǒng)的控制下同時同步逐漸打開。無人機(jī)執(zhí)行攝影、偵察或空中投遞物資任務(wù)，并將飛行信息和執(zhí)行任務(wù)的情況信息發(fā)回地面，任務(wù)完成后返航并著陸。整個飛行過程基本上是按照預(yù)先設(shè)定的飛行路徑自主飛行的或是通過地面遙控飛行的。預(yù)先計(jì)算初速度及預(yù)先設(shè)定飛行路徑時應(yīng)考慮該無人機(jī)在空中的能量損失并留有足夠的能量余量以便安全返航并著陸。
[0006]本發(fā)明一種自主飛行無主動力無人機(jī)有兩種工作模式:小翼模式和大翼模式。從發(fā)射地到任務(wù)地點(diǎn)上空的過程為小翼模式，該過程活動左翼和活動右翼處于合攏狀態(tài)，該無人機(jī)受到的阻力小，能量損失小，速度快。執(zhí)行任務(wù)階段和返航階段為大翼模式，活動左翼和活動右翼處于打開狀態(tài)，大翼模式時該無人機(jī)速度慢，方便執(zhí)行任務(wù)，升力大，留空時間長，確保安全返航并著陸。
[0007]該無人機(jī)執(zhí)行的任務(wù)有但不限于:空中攝影，地理測繪，科學(xué)考察，災(zāi)情觀察，軍事偵察，空中投遞物資。
[0008]該發(fā)明一種自主飛行無主動力無人機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)能環(huán)保且安全。由于機(jī)上沒有發(fā)動機(jī)及能量供給系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，節(jié)能又降耗；機(jī)上沒有燃油或大容量電池，大大減少了燃燒及爆炸安全事故。即使失聯(lián)丟失了或故障墜落損失也會太大。起飛到達(dá)任務(wù)地點(diǎn)的速度快用時短，效率高，返航降落時速度慢安全可靠。一套地面設(shè)備配套多架無人機(jī),可同時執(zhí)行多項(xiàng)作業(yè)任務(wù),大大地節(jié)約成本。
[0009]本發(fā)明飛行方式尤其適用于短距離執(zhí)行任務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種自主飛行無主動力無人機(jī)左活動翼和右活動翼收攏時的俯視示意圖；圖2是本發(fā)明一種自主飛行無主動力無人機(jī)左活動翼和右活動翼打開時的俯視示意圖。
[0011]圖中，1-機(jī)身，2-尾翼，21-垂直安定面，22-方向舵，23-水平安定面，24-升降舵，
3-活動左翼，4-活動右翼，5-起落架。

【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)結(jié)合附圖f 2對本發(fā)明加以具體說明:一種自主飛行無主動力無人機(jī)，由機(jī)身
1、活動左翼3、活動右翼4、尾翼2、起落架5、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)組成?；顒幼笠?和活動右翼4結(jié)構(gòu)相同左右對稱布置于機(jī)身I對稱縱截面的左右兩側(cè)，且置于機(jī)身I頂部。尾翼2包括垂直尾翼和水平尾翼。垂直尾翼由前部固定的垂直安定面21和后部活動的方向舵22組成；水平尾翼由前部固定的水平安定面23和后部活動的升降舵24組成。升降舵24在控制系統(tǒng)的操控下上下偏轉(zhuǎn)，向上偏轉(zhuǎn)會使該無人機(jī)抬頭，實(shí)現(xiàn)上仰；升降舵24向下偏轉(zhuǎn)會使該無人機(jī)低頭，實(shí)現(xiàn)下俯。方向舵22在控制系統(tǒng)的操控下左右偏轉(zhuǎn)，使該無人機(jī)向左或向右偏航。起落架5采用滑橇式結(jié)構(gòu)，阻力小，對降落場地要求不高，如較平整的地面甚至沙地或草地都能滿足降落要求。自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)采用方便充電的合適容量的鋰電池供電。自動導(dǎo)航系統(tǒng)采用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)用來控制活動左翼3和活動右翼4的開合，以及控制該無人機(jī)轉(zhuǎn)彎和俯仰飛行姿態(tài)?？刂苹顒幼笠?和活動右翼4的開合的執(zhí)行元件采用高力矩舵機(jī)。機(jī)載設(shè)備包括螺陀儀及含飛行高度、飛行速度和風(fēng)速在內(nèi)的飛行參數(shù)和氣象參數(shù)采集裝備。作業(yè)設(shè)備包括攝像機(jī)和其他作業(yè)裝備，其他作業(yè)裝備是根據(jù)不同的作業(yè)任務(wù)配備的。需要執(zhí)行空中投遞物資任務(wù)時配備可控機(jī)械抓手。信號處理系統(tǒng)能將飛行參數(shù)、氣象參數(shù)、音視頻及圖片信息發(fā)給地面設(shè)備并能將接收來的地面信號指令分發(fā)給機(jī)上的相應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)。與本發(fā)明無人機(jī)配合使用的地面設(shè)備包括機(jī)體發(fā)射器、信號收發(fā)設(shè)備和飛行控制設(shè)備。機(jī)體發(fā)射器配有儲能裝置及彈射裝置。信號收發(fā)設(shè)備包括視頻、音頻和圖片接收裝置，及包括飛行高度、飛行速度和風(fēng)速在內(nèi)的飛行參數(shù)和氣象參數(shù)接收裝置，以及飛行指令信號發(fā)射裝置。飛行控制設(shè)備包括電腦、控制軟件和自動跟蹤系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明自主飛行無主動力無人機(jī)的飛行方式是:采用地面發(fā)射的方式起飛，將活動左翼3和活動右翼4處于合攏狀態(tài)的該無人機(jī)活裝于已儲能的機(jī)體發(fā)射器的彈射裝置上，以預(yù)先計(jì)算好的初速度用彈射的方式以與水平面約成45°角向任務(wù)地點(diǎn)上空射出即實(shí)現(xiàn)了起飛。當(dāng)該無人機(jī)到達(dá)任務(wù)地點(diǎn)上空后活動左翼3和活動右翼4在控制系統(tǒng)的控制下同時同步逐漸打開。該無人機(jī)執(zhí)行攝影、偵察或空中投遞物資任務(wù)，并將飛行信息和執(zhí)行任務(wù)的情況信息發(fā)回地面，任務(wù)完成后返航并著陸。整個飛行過程基本上是按照預(yù)先設(shè)定的飛行路徑自主飛行的或是通過地面遙控飛行的。預(yù)先計(jì)算初速度及預(yù)先設(shè)定飛行路徑時應(yīng)考慮該無人機(jī)在空中的能量損失并留有足夠的能量余量以便安全返航并著陸。
[0014]本發(fā)明一種自主飛行無主動力無人機(jī)有兩種工作模式:小翼模式和大翼模式。從發(fā)射地到任務(wù)地點(diǎn)上空的過程為小翼模式，該過程活動左翼3和活動右翼4處于合攏狀態(tài)，該無人機(jī)受到的阻力小，能量損失小，速度快。執(zhí)行任務(wù)階段和返航階段為大翼模式，活動左翼3和活動右翼4處于打開狀態(tài)，大翼模式時該無人機(jī)速度慢，方便執(zhí)行任務(wù)，升力大，留空時間長，確保安全返航并著陸。
[0015]該無人機(jī)應(yīng)用廣泛，可用于空中攝影，地理測繪，科學(xué)考察，災(zāi)情觀察，軍事偵察，空中投遞物資等作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:由機(jī)身(I)、活動左翼(3)、活動右翼(4)、尾翼(2)、起落架(5)、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)組成；活動左翼(3)和活動右翼(4)結(jié)構(gòu)相同左右對稱布置于機(jī)身(I)對稱縱截面的左右兩偵牝且置于機(jī)身(I)頂部；尾翼(5)包括垂直尾翼和水平尾翼；垂直尾翼由前部固定的垂直安定面(22)和后部活動的方向舵(23)組成；水平尾翼由前部固定的水平安定面(23)和后部活動的升降舵(24)組成；自動導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、作業(yè)設(shè)備和信號處理系統(tǒng)采用方便充電的合適容量的鋰電池供電；控制系統(tǒng)用來控制活動左翼(3)和活動右翼(4)的開合，以及控制該無人機(jī)轉(zhuǎn)彎和俯仰飛行姿態(tài)；機(jī)載設(shè)備包括螺陀儀及含飛行高度、飛行速度和風(fēng)速在內(nèi)的飛行參數(shù)和氣象參數(shù)采集裝備；作業(yè)設(shè)備包括攝像機(jī)和其他作業(yè)裝備；信號處理系統(tǒng)能將飛行參數(shù)、氣象參數(shù)、音視頻及圖片信息發(fā)給地面設(shè)備并能將接收來的地面信號指令分發(fā)給機(jī)上的相應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)；與本發(fā)明無人機(jī)配合使用的地面設(shè)備包括機(jī)體發(fā)射器、信號收發(fā)設(shè)備和飛行控制設(shè)備；機(jī)體發(fā)射器配有儲能裝置及彈射裝置；信號收發(fā)設(shè)備包括視頻、音頻和圖片接收裝置，及包括飛行高度、飛行速度和風(fēng)速在內(nèi)的飛行參數(shù)和氣象參數(shù)接收裝置，以及飛行指令信號發(fā)射裝置；飛行控制設(shè)備包括電腦、控制軟件和自動跟S示系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:起落架(5)采用滑橇式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:自動導(dǎo)航系統(tǒng)采用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)或北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:控制活動左翼(3)和活動右翼(4)的開合的執(zhí)行元件采用高力矩舵機(jī)，或直接采用伺服電機(jī)外加齒輪組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:需要執(zhí)行空中投遞物資任務(wù)時配備機(jī)械抓手。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:它執(zhí)行的任務(wù)包括空中攝影、地理測繪、科學(xué)考察、災(zāi)情觀察、軍事偵察和空中投遞物資。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)，其特征在于:一套地面設(shè)備配套多架無人機(jī)，同時執(zhí)行多項(xiàng)作業(yè)任務(wù)。
8.一種自主飛行無主動力無人機(jī)的飛行方式，其特征在于:采用地面發(fā)射的方式起飛，將活動左翼(3)和活動右翼(4)處于合攏狀態(tài)的該無人機(jī)活裝于已儲能的機(jī)體發(fā)射器的彈射裝置上，以預(yù)先計(jì)算好的初速度用彈射的方式以與水平面約成45°角向任務(wù)地點(diǎn)上空射出即實(shí)現(xiàn)了起飛；當(dāng)該無人機(jī)到達(dá)任務(wù)地點(diǎn)上空后活動左翼(3)和活動右翼(4)在控制系統(tǒng)的控制下同時同步逐漸打開；無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)，并將飛行信息和執(zhí)行任務(wù)的情況信息發(fā)回地面，任務(wù)完成后返航并著陸；整個飛行過程基本上是按照預(yù)先設(shè)定的飛行路徑自主飛行的或是通過地面遙控飛行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)的飛行方式，其特征在于:預(yù)先計(jì)算初速度及預(yù)先設(shè)定飛行路徑時考慮該無人機(jī)在空中的能量損失并留有足夠的能量余量以便安全返航并著陸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自主飛行無主動力無人機(jī)的飛行方式，其特征在于:有兩種工作模式:小翼模式和大翼模式；從發(fā)射地到任務(wù)地點(diǎn)上空的過程為小翼模式，該過程活動左翼(3)和活動右翼(4)處于合攏狀態(tài)；執(zhí)行任務(wù)階段和返航階段為大翼模式，活動左翼(3)和活動右翼(4)處于打開狀態(tài)。
【文檔編號】B64C3/56GK104192295SQ201410492999
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】王志成 申請人:佛山市神風(fēng)航空科技有限公司