本發(fā)明屬于航空飛行器設計技術領域，具體涉及一種采用擺線槳與螺旋槳混合的傾轉旋翼無人機。

背景技術：

長期以來，人們一直在尋求兼具多旋翼機和固定翼機優(yōu)點的飛行器。經過多年探索和實踐，出現(xiàn)了諸如美國第一代傾轉旋翼原型驗證機xv-15、已經服役的v-22“魚鷹”傾轉旋翼機、“鷹眼”傾轉旋翼無人機等，在軍用和民用領域發(fā)揮了重要作用，具有廣闊的發(fā)展前景。傾轉旋翼無人機不僅具有多旋翼無人機垂直起降、空中懸停等優(yōu)點，同時還具有與固定翼飛機相當?shù)娘w行速度、航程及載荷能力。但由于魚鷹為雙旋翼的傾轉旋翼機，飛行控制系統(tǒng)較為復雜，在垂飛以及在傾轉垂飛平飛過渡的飛行狀態(tài)時，存在縱向穩(wěn)定性差，操作困難等問題。

此外，針對擺線槳技術的研究已經持續(xù)了較長的時間，通過現(xiàn)有的理論分析和實驗可知，擺線槳槳葉的展向與槳盤轉軸的軸線平行，通過軸線與槳盤轉軸軸線平行的樞軸安裝在槳盤上，槳葉可繞著樞軸擺動。槳葉作為升力面，在繞槳盤轉軸轉動過程中，其攻角經歷從零攻角到最大攻角，再從最大攻角到零攻角的連續(xù)周期變化，槳葉的這種俯仰運動帶來的非定常氣動效應可以大大提高擺線槳的氣動效率。另外，通過控制機構調節(jié)槳葉的最大攻角大小，可以改變擺線槳的拉力大小；而通過調節(jié)槳葉攻角最大時在槳盤上的方位角，則可以產生垂直于槳盤轉軸的平面內任一方向的拉力，擺線槳對推力大小和方向的控制簡單且高效。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述魚鷹傾轉旋翼機存在的不足，以及擺線槳具有的特性，本發(fā)明旨在提供一種控制簡單，穩(wěn)定性強，可靠性高，便于操作的新型傾轉旋翼無人機。

為實現(xiàn)本發(fā)明的技術目的，本發(fā)明提供如下多種技術方案：

一種混合式傾轉旋翼無人機，包括機身，固定機翼和固定尾翼，其特征在于，所述無人機還包括位于機翼的可傾轉螺旋槳動力艙和位于尾翼的擺線槳推進器。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，所述可傾轉螺旋槳位于機翼的兩端。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，位于兩翼的螺旋槳的旋轉方向相反。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，所述固定尾翼包括水平部分和豎直部分，每邊呈“l(fā)”形。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，所述擺線槳推進器包括擺線槳葉片，擺線槳支架，調節(jié)桿，擺線槳轉軸，驅動裝置，偏心圓環(huán)和偏心圓環(huán)控制器，所述擺線槳推進器通過所述偏心圓環(huán)控制器對偏心圓環(huán)位置的控制來改變尾部推力的方向。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，所述螺旋槳動力艙和所述擺線槳推進器的動力類型可以是電動、油動或油電混合。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，所述擺線槳推進器包括四個擺線槳葉片。

根據(jù)上述任一技術方案所述的無人機，其特征在于，當飛行器平飛時，其中兩個相對的擺線槳葉片和飛行器機身軸線所在的水平面大致共面。

在一個更為具體的技術方案中，本發(fā)明提供一種采用擺線槳尾翼的傾轉旋翼無人機，其主要特征是利用擺線槳和螺旋槳組合提供動力，相比與魚鷹的雙旋翼布局，本發(fā)明動力系統(tǒng)由機翼兩端的兩個螺旋槳動力艙和尾部的擺線槳推進器三部分構成，呈等腰三角形分布。兩個螺旋槳動力艙通過舵機和連桿可以實現(xiàn)大角度傾轉；擺線槳推進器由擺線槳葉片，支架、調節(jié)桿，擺線槳轉軸、驅動裝置，偏心圓環(huán)和偏心圓環(huán)控制器構成，通過對偏心圓環(huán)位置的變動改變尾部推力的方向，實現(xiàn)全矢量推力，并且響應較快。三個動力端推力方向的轉變可以讓無人機實現(xiàn)多旋翼和固定翼兩種模式的轉換；當機翼兩端螺旋槳動力艙向上傾轉，擺線槳推進器推力向下時，無人機處于多旋翼機模式，可以垂直起降及空中懸停；當機翼兩端螺旋槳動力艙向后傾轉，擺線槳推力關閉，4片擺線槳槳葉與飛機平飛方向平行，無人機處于固定翼模式。

在一個更為具體的技術方案中，本發(fā)明采用擺線槳推進器作為尾部的動力端，擺線槳轉軸固定于機身上，支架由四根繞著擺線槳轉軸均布的外延桿組成，并且可以繞著擺線槳轉軸旋轉；擺線槳由4片對稱翼型的葉片構成，他們的前緣分別與4根外延桿的外端鉸接；調節(jié)桿為4根，它們的一端分別與擺線槳葉片后緣處鉸接，另一端可以在偏心圓環(huán)上滑動；偏心圓環(huán)有兩個自由度，可以在平行于飛機對稱面的平面內平移運動，偏心圓環(huán)控制器固定在機身上，控制偏心圓環(huán)的運動。

本發(fā)明的有益效果包括以下任意一項：

本發(fā)明是一種新型的由三個動力端(機翼兩端各一個，尾翼一個)組成的傾轉旋翼飛機，兼有多旋翼和固定翼兩種模式。多旋翼模式下可以進行垂直起落以及空中懸停，使其無需跑道或者其他裝置即可起飛降落，固定翼模式下可以進行高速的飛行作業(yè)，飛行效率較高。三個動力端相比兩個動力端的傾轉旋翼機(如魚鷹)在尾部多出一個擺線槳推進器，在垂飛時，飛機增加了一個可以控制俯仰操作的力矩，這使得飛機縱向操作上更加簡單，穩(wěn)定性更強，可靠性更高。

擺線槳推進器作為尾部的動力端，相比于螺旋槳推力裝置或者涵道風扇裝置具有很大的優(yōu)勢：首先，擺線槳結構簡單，重量小，且省去了繁重的傾轉機構，大大減小了飛機的重量，有利于飛機航程的提升和機動性的提高；其次，擺線槳推進器通過控制槳葉的攻角來控制推力的大小和方向，且推力的大小和方向都可以瞬時變化，控制簡單且高效，作為尾部的動力端，有利于提高飛機垂飛時的穩(wěn)定性和機動性；而且，擺線槳不管以多大功率轉動，噪音都非常低；最后，作為尾部的動力端，在飛機垂飛時，擺線槳不會產生額外的偏航力矩。

當飛機平飛時，擺線槳支架以及擺線槳葉片固定于特定位置，支架上相對的兩個槳葉所在的平面以及機身軸線所在的水平面三面共面，另外兩個相對的槳葉平面平行于上述三面共面的平面，此時，飛機尾部迎風面積達到最小，平飛時，產生的阻力較小。而且，與機身軸線所在的水平面共面的那兩片槳葉可作為飛機平飛時的水平安定面，另外兩個槳葉可以沿著前緣處與支架的鉸接點旋轉，可作為平飛時的升降舵。

附圖說明

圖1為本發(fā)明混合式傾轉旋翼無人機平飛狀態(tài)總體圖；

圖2為本發(fā)明混合式傾轉旋翼無人機垂飛狀態(tài)總體圖；

圖3為本發(fā)明混合式傾轉旋翼無人機擺線槳推進器細節(jié)圖；

圖4為本發(fā)明混合式傾轉旋翼無人機平飛時尾部細節(jié)圖；

圖中1尾翼舵面，2尾翼，3擺線槳推進器，4機翼，5機身，6副翼，7螺旋槳，8螺旋槳動力艙，9擺線槳轉軸，10偏心圓環(huán)，11驅動裝置，12擺線槳葉片，13調節(jié)桿，14支架，15偏心圓環(huán)控制器

具體實施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在一個具體的實施例中，螺旋槳動力艙8可以繞轉軸旋轉，擺線槳推進器3可以任意迅速地改變在飛機對稱面內推力地大小和方向，實現(xiàn)多旋翼模式與固定翼模式之間的切換。

無人機處于多旋翼模式時，螺旋槳動力艙8向上傾轉至與機身5軸線垂直，擺線槳推進器3通過偏心圓環(huán)控制器改變偏心圓環(huán)的位置，來調節(jié)擺線槳產生的推力的方向和大小，使產生的推力向下，大小適中，并依靠飛控保持飛機的穩(wěn)定性。飛機前進后退時，螺旋槳動力艙8和擺線槳推進器3差動控制；飛機側飛時，左右螺旋槳動力艙8差動控制；偏航飛行時，依靠機翼左右舵機調整端頭兩個螺旋槳動力艙8的傾轉角度進行控制。因此，無人機在垂飛時，能夠實現(xiàn)垂直起降、懸停、前飛、后飛、側飛等動作。

無人機處于固定翼模式時，螺旋槳動力艙8向前傾轉，擺線槳支架以及擺線槳葉片固定于特定位置，支架上相對的兩個槳葉所在的平面以及機身軸線所在的水平面三面共面，另外兩個相對的槳葉平面平行于上述三面共面的平面，此時，飛機尾部迎風面積達到最小，平飛時，產生的阻力較小。而且，與機身軸線所在的水平面共面的那兩片槳葉可作為飛機平飛時的水平安定面，另外兩個槳葉可以沿著前緣處與支架的鉸接點旋轉，可作為平飛時的升降舵。滾轉運動通過副翼舵面6控制，俯仰和偏航操作靠尾翼舵面1進行，操作形式普通固定翼飛機一致。在固定翼模式飛行時，飛機水平運動的速度，實現(xiàn)高速機動。