本發(fā)明涉及一種飛行器，尤其涉及一種具有高配平升降舵的水平尾翼及貨運無人機。

背景技術(shù)：

目前在民用領(lǐng)域無人機主要應用在在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、自拍、貨運、災難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災、影視拍攝、制造浪漫等等領(lǐng)域。

隨著快遞物流行業(yè)的蓬勃發(fā)展，無人機技術(shù)越來越多的被應用到快遞物流行，但現(xiàn)有技術(shù)中的貨運無人機的水平尾翼及其升降舵都是傳統(tǒng)設計，水平尾翼后緣處左右各有一個升降舵面，傳統(tǒng)的升降舵面的設計使飛機具有操控性好，飛機轉(zhuǎn)彎角度大的優(yōu)點，適用于大部分領(lǐng)域，但對于貨運領(lǐng)域，由于其飛機的重量和飛行速度變化大，對無人機的舵面控制要求簡單且穩(wěn)定性高，而對于飛機的操控性要求較低，常規(guī)設計的升降舵已無法滿足新型貨運無人機的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，本發(fā)明目的在于提供一種具有高配平升降舵的水平尾翼及配有水平尾翼的無人機。

具體技術(shù)方案包括：一種具有高配平升降舵的水平尾翼，該水平尾翼只有一個控制舵面，具體為：該水平尾翼包括翼板，翼板后側(cè)設有用于安裝升降舵的缺口，缺口內(nèi)以可轉(zhuǎn)動的方式安裝有升降舵，所述升降舵為上表面弧度與下表面弧度相同的一體式結(jié)構(gòu)，這樣的設計將傳統(tǒng)的左右兩個升降舵合為一個升降舵，只留有一個控制舵面，簡化了飛行控制系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)的水平尾翼相比，配平能力更強。

一種優(yōu)選的方案：該水平尾翼為后掠翼，后掠翼在一定程度上降低了相對空速,降低了激波,使波阻變小，主要適用于飛行速度比較快的貨運無人機。該水平尾翼的翼型為NACA0015，且為對稱翼型結(jié)構(gòu)，該水平尾具體的參數(shù)為：根部弦長為L，展長為4L，1/4弦線后掠角的角度為16°，其中，1/4弦線為0.25L，所述的升降舵的展長為3.2L、寬度為0.23L～0.24L。所述水平尾翼的總面積為2.9L²，其中，所述的升降舵占水平尾翼總面積的24.3％～24.8％。上述的機翼尺寸及升降舵尺寸為該水平尾翼的黃金尺寸，根據(jù)流體力學數(shù)值計算，在此尺寸規(guī)格下，水平尾翼的配平性能達到最佳。該水平尾翼的翼梢的前緣形狀為曲線形，通過驗證，這種翼梢前緣形狀能夠減弱翼尖渦的影響，對升降舵氣動效率影響較小。并且類橢圓分布水平尾翼翼載有利于結(jié)構(gòu)強度設計。所述升降舵偏轉(zhuǎn)角度的范圍為-20°～20°，其中，升降舵下偏為正，上偏為負，這樣的設計可以使得水平尾翼在滿足高配平的前提下，還具有足夠的操縱力，使其適用范圍更廣。

其中，L表示長度比例，L²相對的表示面積，由于不同大小的飛機水平尾翼的尺寸不同，但在相同的水平尾翼的型號下，水平尾翼各尺寸參數(shù)之間的比例相同，根據(jù)不同飛機的尺寸L可以取不同數(shù)值，在本申請案中，特指L＝276mm。

另一種優(yōu)選的方案：該水平尾翼為平直翼，適用于飛行速度較慢的貨運無人機，平直翼的特點是機翼面積大，使飛機留空時間長，對于飛行速度較慢的貨運無人機來說，平直翼更加方便獲得氣動力。

本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：一種配有水平尾翼的無人機，包括機身，還包括上述水平尾翼，所述的水平尾翼安裝在機身的尾部。若貨運無人機專門負責運輸質(zhì)量體積較大的貨物時，對飛機飛行速度要求不高時，該機身的主翼和水平尾翼均采用平直翼；若貨運無人機專門負責運輸質(zhì)量相對較輕且對飛機飛行速度要求較高時，該機身的主翼和水平尾翼均采用后掠翼。

所述的水平尾翼的安裝角為2°30’～3°30’，貨運無人機也屬于運輸機，所以采用T型的尾翼布局，即將水平尾翼安裝在垂直尾翼的頂部，而安裝角是指水平尾翼的前緣處相對于水平面上揚的角度，經(jīng)過反復的實驗得出，在大部分空速下，當水平尾翼的安裝角為約3°的時候，抵消了機身自身迎角和機身流場對水平尾翼的影響。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明水平尾翼的升降舵為一體式結(jié)構(gòu)，大大增加了飛機的配平能力，更加適用于貨運無人機。

2.升降舵偏轉(zhuǎn)角度的范圍為-20°～20°，使得水平尾翼在滿足高配平的前提下，還具有足夠的操縱力，使其適用范圍更廣。

3.水平尾翼合理的尺寸規(guī)格，使其配平性能極佳同時兼顧良好的操控性，更加實用。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明示例的無人機水平尾翼與升降舵的三維立體圖。；

圖2為本發(fā)明示例的無人機水平尾翼與升降舵的俯視圖；

圖3為本發(fā)明示例的水平尾翼的縱截面圖；

圖4為本發(fā)明示例的升降舵偏轉(zhuǎn)位置示意圖；

圖5為在安裝角度為3°空速20m/s的情況下，水平尾翼在不同攻角和偏轉(zhuǎn)角時產(chǎn)生的升力的示意圖。

圖中：1.翼板，2.升降舵，3.寬度，4.后緣，5.水平尾翼的展長，6.升降舵的展長，7.翼梢，8.后掠角，9.前緣。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。

實施例1

如圖1到圖4所示，對于高速巡航的貨運無人機，其載重貨物質(zhì)量相對較輕，所以該貨運無人機的主翼及水平尾翼采用后掠翼，其中，水平尾翼安裝在機身尾部垂直尾翼的頂部，安裝角為3°，該水平尾翼只有一個控制舵面，包括翼板1，翼板1后側(cè)設有用于安裝升降舵的缺口，缺口內(nèi)可轉(zhuǎn)動連接有升降舵2，所述升降舵2為上表面弧度與下表面弧度相同的一體式結(jié)構(gòu)，所述的升降舵2是形狀為矩形的一體式結(jié)構(gòu)。該水平尾翼的根部弦長為L，水平尾翼的展長5為4L，水平尾翼從根部至沿展長的0.8L處后掠角8為16度。所述的升降舵的展長6為3.2L、寬度3為0.225L。所述水平尾翼的總面積為2.9L²，其中，所述的升降舵2占水平尾翼總面積的24.6％。該水平尾翼的翼梢7的前緣9形狀為拋物線形。所述升降舵2偏轉(zhuǎn)角度的范圍為-20°～20°，其中，升降舵下偏為正，上偏為負。

如圖5所示，沿橫坐標方向，代表水平尾翼的攻角，沿縱坐標方向，代表水平尾翼的升力；在升降舵的偏轉(zhuǎn)角度不變的情況下，攻角越大升力越大；在攻角不變的情況下，升降舵偏轉(zhuǎn)角度在-20°～20°范圍內(nèi)，偏轉(zhuǎn)角越大升力越大。

實施例2

如圖1到圖4所示，對于高速巡航的貨運無人機，其載重貨物質(zhì)量相對較輕，所以該貨運無人機的主翼及水平尾翼采用后掠翼，其中，水平尾翼安裝在機身尾部垂直尾翼的頂部，安裝角為2°30’，該水平尾翼只有一個控制舵面，包括翼板1，翼板1后側(cè)設有用于安裝升降舵的缺口，缺口內(nèi)可轉(zhuǎn)動連接有升降舵2，所述升降舵2為上表面弧度與下表面弧度相同的一體式結(jié)構(gòu)，所述的升降舵2是形狀為矩形的一體式結(jié)構(gòu)。該水平尾翼的根部弦長為L，水平尾翼的展長5為4L，水平尾翼從根部至沿展長的0.8L處后掠角8為16度。所述的升降舵的展長6為3.2L、寬度3為0.221L。所述水平尾翼的總面積為2.9L²，其中，所述的升降舵2占水平尾翼總面積的24.3％。該水平尾翼的翼梢7的前緣9形狀為拋物線形。所述升降舵2偏轉(zhuǎn)角度的范圍為-20°～20°，其中，升降舵下偏為正，上偏為負。

實施例3

如圖1到圖4所示，對于高速巡航的貨運無人機，其載重貨物質(zhì)量相對較輕，所以該貨運無人機的主翼及水平尾翼采用后掠翼，其中，水平尾翼安裝在機身尾部垂直尾翼的頂部，安裝角為3°30’，該水平尾翼只有一個控制舵面，包括翼板1，翼板1后側(cè)設有用于安裝升降舵的缺口，缺口內(nèi)可轉(zhuǎn)動連接有升降舵2，所述升降舵2為上表面弧度與下表面弧度相同的一體式結(jié)構(gòu)，所述的升降舵2是形狀為矩形的一體式結(jié)構(gòu)。該水平尾翼的根部弦長為L，水平尾翼的展長5為4L，水平尾翼從根部至沿展長的0.8L處后掠角8為16度。所述的升降舵的展長6為3.2L、寬度3為0.229L。所述水平尾翼的總面積為2.9L²，其中，所述的升降舵2占水平尾翼總面積的24.8％。該水平尾翼的翼梢7的前緣9形狀為拋物線形。所述升降舵2偏轉(zhuǎn)角度的范圍為-20°～20°，其中，升降舵下偏為正，上偏為負。

實施例4

對于飛行速度較低的貨運無人機，其載重量較大，所以對氣動力要求較高，所以該貨運無人機的主翼及水平尾翼采用平直翼，其中，平直翼安裝在機身尾部垂直尾翼的頂部，且安裝角度為3°。

值得注意的是，實施例1～3中所描述的貨運無人機適用范圍更廣，尤其是實施例1，而實施例2中的貨運無人機適用于運輸質(zhì)量很重的物品，實際使用較小。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案。