一种复合式垂直起降飞行器的制作方法
1.本实用新型属于无人机技术领域，涉及飞行器，特别涉及一种复合式垂直起降飞行器。
背景技术：
2.垂直起降飞行器是将固定翼和旋翼的优点相结合，既可以垂直起降又可以长航时飞行。由于对起降场地要求低，飞行稳定，被广泛使用在航拍、测绘、监控等各种领域。
3.目前，主要使用的垂直起降飞行器构型是倾转飞行器和复合式飞行器，由于倾转飞行器需要有倾转机构，对结构的可靠性要求高，同时在倾转过程中对控制要求也高，所以工业级无人机基本都采用复合式飞行器。
4.复合式飞行器是将多旋翼垂直动力系统直接安装在固定翼的机体上，起降阶段采用旋翼模式，巡航后将垂直动力关停来实现模式转换，可靠性高，技术风险小。目前使用的复合式垂直起降飞行器存在以下缺点与不足：
5.1)为了提高飞机在垂直起降下的控制力，垂直动力系统的安装都不是水平的，目前都是外露电机并只在电机上有安装角度，这就造成垂直动力系统运行阻力偏大；
6.2)采用v尾布局的都是采用机臂同时充当尾撑杆，由于无人机需要便携，所以v尾布局都是从v中间设置为断面成为连接处，这就造成v尾的结构受力不合理；
7.3)尾推动力系统基本都在机身尾部内埋设计，造成尾推动力系统的散热效果差。
技术实现要素：
8.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合式垂直起降飞行器，翼身融合体布局气动性能好；采用单独进气道设计增强尾推动力系统的散热效果；采用倒v尾一体设计减小尾部结构重量；垂直动力系统内置于机臂中，并且机臂本身根据垂直动力系统的安装角有一定的倾斜设计，可以减小阻力，优化气动性能。
9.本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
10.一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：包括翼身融合体，所述翼身融合体两侧分别安装有左机臂及右机臂，所述左机臂及右机臂外侧分别安装有左机翼及右机翼，所述左机臂及右机臂的前、后两端均设置有垂直动力系统，所述垂直动力系统内置于所述左机臂、右机臂内，所述左机臂与右机臂的尾部通过连接件连接有倒v尾，所述翼身融合体前端下方安装有起落架，所述翼身融合体的尾部下方安装有垂直尾翼，所述翼身融合体前端安装有空速管，所述翼身融合体的尾部安装有尾推动力系统。
11.而且，所述倒v尾的角度为100～120
°
，所述倒v尾的后部安装有舵面，所述舵面的投影形状为梯形，所述舵面长度为直线段长度，宽度为倒v尾弦长的40％。
12.而且，所述垂直动力系统包含垂直动力电机及垂直动力螺旋桨，所述垂直动力螺旋桨安装在所述垂直动力电机上，垂直动力电机转动时所形成旋转平面的法向量与zoy平面的夹角为3～7
°
，垂直动力电机转动时所形成旋转平面的法向量与xoy平面的夹角为3～7°
。
13.而且，所述左机臂前端及右机臂后端的垂直动力螺旋桨转动为顺时针或逆时针，所述左机臂后端与右机臂前端的垂直动力螺旋桨转动方向为逆时针或顺时针。
14.而且，所述左机翼及右机翼的后部均安装有副翼舵面，所述副翼舵面的投影形状为梯形，所述副翼舵面的长度为左机翼或右机翼长度的50～70％，宽度为左机翼或右机翼平均弦长的20％～35％。
15.而且，四个所述垂直动力系统的中心到翼身融合体的重心距离相等。
16.而且，所述翼身融合体后部上端设置有进气道外壳，所述进气道外壳前端安装有四臂螺旋天线。
17.而且，所述尾推动力系统包括尾推动力电机及尾推动力螺旋桨，所述尾推动力螺旋桨安装于所述尾推动力电机上。
18.本实用新型的优点和有益效果为：
19.1、本实用新型的复合式垂直起降飞行器，翼身融合体两侧分别安装有左机臂及右机臂，左机臂及右机臂外侧分别安装有左机翼及右机翼，左机臂及右机臂的前、后两端均设置有垂直动力系统，左机臂与右机臂的尾部通过连接件连接有倒v尾，翼身融合体前端下方安装有起落架，翼身融合体的尾部下方安装有垂直尾翼，翼身融合体前端安装有空速管，翼身融合体的尾部安装有尾推动力系统，翼身融合体布局气动性能好，垂直尾翼充当起落架的同时能够保证飞行器的航向稳定性；倒v尾一体设计能够减小尾部结构重量，同时提供航向和俯仰稳定性和控制作用。
20.2、本实用新型的复合式垂直起降飞行器，翼身融合体后部上端设置有进气道外壳，所述进气道外壳前端安装有四臂螺旋天线，用于电动的散热和保持较好的气动外形，进气道设计增强尾推动力系统的散热效果。
21.3、本实用新型的复合式垂直起降飞行器，倒v尾的角度为100～120
°
，倒v尾的后部安装有舵面，所述舵面的投影形状为梯形，所述舵面长度为直线段长度，宽度为倒v尾弦长的40％，舵面同时起到升降舵和方向舵的作用。
22.4、本实用新型的复合式垂直起降飞行器，垂直动力螺旋桨安装在所述垂直动力电机上，垂直动力电机转动时所形成旋转平面的法向量与zoy平面的夹角为3～7
°
，垂直动力电机转动时所形成旋转平面的法向量与xoy平面的夹角为3～7
°
，安装夹角为了增强旋翼模式下的控制力；左机臂前端及右机臂后端的垂直动力螺旋桨转动为顺时针或逆时针，所述左机臂后端与右机臂前端的垂直动力螺旋桨转动方向为逆时针或顺时针，垂直动力系统内置于机臂中，且小倾斜角的设置可以减小飞行阻力，优化气动性能。
23.5、本实用新型的复合式垂直起降飞行器，四个垂直动力系统的中心到翼身融合体的重心距离相等，保证垂直动力系统的安装对称性，保证飞行器的飞行稳定性。
附图说明
24.图1为本实用新型的结构示意图；
25.图2为本实用新型的右视图；
26.图3为本实用新型的俯视图；
27.图4为本实用新型的左机臂或右机臂示意图；
28.图5为本实用新型一种实施例的垂直动力系统转向示意图；
29.图6为本实用新型倒v尾的局部结果示意图。
30.附图标记说明
31.1-翼身融合体、2-左机翼、3-右机翼、4-垂直动力电机、5-垂直动力螺旋桨、6-左机臂、7-右机臂、8-进气道外壳、9-空速管、10-尾推动力电机、11-尾推动力螺旋桨、12-倒v尾、13-舵面、14-连接件、15-垂直尾翼、16-起落架、17-副翼舵面、18-四臂螺旋天线。
具体实施方式
32.下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
33.如图1～3所示，一种复合式垂直起降飞行器，包括翼身融合体1，所述翼身融合体两侧分别安装有左机臂6及右机臂7，所述左机臂及右机臂外侧分别安装有左机翼2及右机翼3，所述左机臂及右机臂的前、后两端均设置有垂直动力系统，所述垂直动力系统内置于所述左机臂、右机臂内，所述左机臂与右机臂的尾部通过连接件14连接有倒v尾12，所述翼身融合体前端下方安装有起落架16，所述翼身融合体的尾部下方安装有垂直尾翼15，所述翼身融合体前端安装有空速管9，空速管的长度为20倍的自身直径，所述翼身融合体的尾部安装有尾推动力系统。
34.本实用新型翼身融合体布局气动性能好，垂直尾翼充当起落架的同时能够保证飞行器的航向稳定性；倒v尾一体设计能够减小尾部结构重量，同时提供航向和俯仰稳定性和控制作用。
35.如图6所示，倒v尾的角度为100～120
°
，本实用新型优选采用110
°
，倒v尾的后部安装有舵面13，所述舵面的投影形状为梯形，所述舵面长度为直线段长度，宽度为倒v尾弦长的40％，舵面同时起到升降舵和方向舵的作用。
36.如图4所示，垂直动力系统包含垂直动力电机4及垂直动力螺旋桨5，所述垂直动力螺旋桨安装在所述垂直动力电机上，垂直动力电机转动时所形成旋转平面的法向量与zoy平面的夹角为3～7
°
，垂直动力电机转动时所形成旋转平面的法向量与xoy平面的夹角为3～7
°
，安装夹角为了增强旋翼模式下的控制力。
37.如图5所示，左机臂前端及右机臂后端的垂直动力螺旋桨转动为逆时针，所述左机臂后端与右机臂前端的垂直动力螺旋桨转动方向为顺时针。
38.垂直动力系统内置于机臂中，且小倾斜角的设置可以减小飞行阻力，优化气动性能。
39.左机翼及右机翼的后部均安装有副翼舵面17，所述副翼舵面的投影形状为梯形，所述副翼舵面的长度为左机翼或右机翼长度的50～70％，宽度为左机翼或右机翼平均弦长的20％～35％。
40.如图3所示，四个所述垂直动力系统的中心到翼身融合体的重心距离相等，保证垂直动力系统的安装对称性，保证飞行器的飞行稳定性。
41.翼身融合体后部上端设置有进气道外壳8，所述进气道外壳前端安装有四臂螺旋天线18，用于电动的散热和保持较好的气动外形，进气道设计增强尾推动力系统的散热效果。
42.尾推动力系统包括尾推动力电机10及尾推动力螺旋桨11，所述尾推动力螺旋桨安装于所述尾推动力电机上。
43.本实用新型的飞行器在起降阶段，四个垂直动力系统工作，飞行器控制采用四旋翼方式控制；固定翼模式下尾推动力系统工作，所述垂直动力系统不工作，且垂直动力螺旋桨平行于翼身融合体轴线。
44.尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
技术特征：
1.一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：包括翼身融合体(1)，所述翼身融合体(1)两侧分别安装有左机臂(6)及右机臂(7)，所述左机臂(6)及右机臂(7)外侧分别安装有左机翼(2)及右机翼(3)，所述左机臂(6)及右机臂(7)的前、后两端均设置有垂直动力系统，所述垂直动力系统内置于所述左机臂(6)、右机臂(7)内，所述左机臂(6)与右机臂(7)的尾部通过连接件(14)连接有倒v尾(12)，所述翼身融合体(1)前端下方安装有起落架(16)，所述翼身融合体(1)的尾部下方安装有垂直尾翼(15)，所述翼身融合体(1)前端安装有空速管(9)，所述翼身融合体(1)的尾部安装有尾推动力系统。2.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述倒v尾(12)的角度为100～120
°
，所述倒v尾(12)的后部安装有舵面(13)，所述舵面(13)的投影形状为梯形，所述舵面(13)长度为直线段长度，宽度为倒v尾(12)弦长的40％。3.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述垂直动力系统包含垂直动力电机(4)及垂直动力螺旋桨(5)，所述垂直动力螺旋桨(5)安装在所述垂直动力电机(4)上，垂直动力电机(4)转动时所形成旋转平面的法向量与zoy平面的夹角为3～7
°
，垂直动力电机(4)转动时所形成旋转平面的法向量与xoy平面的夹角为3～7
°
。4.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述左机臂(6)前端及右机臂(7)后端的垂直动力螺旋桨(5)转动为顺时针或逆时针，所述左机臂(6)后端与右机臂(7)前端的垂直动力螺旋桨(5)转动方向为逆时针或顺时针。5.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述左机翼(2)及右机翼(3)的后部均安装有副翼舵面(17)，所述副翼舵面(17)的投影形状为梯形，所述副翼舵面(17)的长度为左机翼(2)或右机翼(3)长度的50～70％，宽度为左机翼(2)或右机翼(3)平均弦长的20％～35％。6.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：四个所述垂直动力系统的中心到翼身融合体(1)的重心距离相等。7.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述翼身融合体(1)后部上端设置有进气道外壳(8)，所述进气道外壳(8)前端安装有四臂螺旋天线(18)。8.根据权利要求1所述的复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述尾推动力系统包括尾推动力电机(10)及尾推动力螺旋桨(11)，所述尾推动力螺旋桨(11)安装于所述尾推动力电机(10)上。
技术总结
本实用新型涉及一种复合式垂直起降飞行器，左、右机臂外侧分别安装有左、右机翼，左、右机臂的前、后两端均设置有垂直动力系统，垂直动力系统内置于所述左、右机臂内，左机臂与右机臂的尾部通过连接件连接有倒V尾，翼身融合体前端下方安装有起落架，翼身融合体的尾部下方安装有垂直尾翼，翼身融合体前端安装有空速管，翼身融合体的尾部安装有尾推动力系统。本实用新型设计科学合理，翼身融合体布局气动性能好；采用单独进气道设计增强尾推动力系统的散热效果；采用倒V尾一体设计减小尾部结构重量；垂直动力系统内置于机臂中，并且机臂本身根据垂直动力系统的安装角有一定的倾斜设计，可以减小阻力，优化气动性能。优化气动性能。优化气动性能。
