鸭式飞翼气动布局无人机的制作方法

[0001]
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种鸭式飞翼气动布局无人机。


背景技术：

[0002]
目前固定翼飞行器有常规布局、无尾布局、三翼面布局等，其主要是通过飞行器与空气产生相对运动，利用机翼上下表面的气压差产生升力使飞行器进行飞行。常规布局飞行器有着较高的稳定性、较高的可控性、维护较为便捷，但其存在着阻力较大与结构质量重等问题；飞翼布局在结构质量及飞行性能方面有诸多优势，但俯仰控制是其致命痛点；鸭翼布局虽有着着较大的俯仰操作范围、较大的失速可控范围、较小的配平阻力以及在大迎角飞行及平飞时提供更大的升力，但同时也存在结构复杂及较高的飞行速度等不足。
[0003]
简言之，现有的固定翼无人机相关技术中尚存在结构质量、可控范围、任务载荷方面的缺陷亟待解决。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种鸭式飞翼气动布局无人机，以改善相关技术中存在的结构质量、可控范围、任务载荷方面的缺陷。
[0005]
一种鸭式飞翼气动布局无人机，包括主机翼、全动鸭翼、全动垂直尾翼及机身，所述全动鸭翼和全动垂直尾翼设于机身的前端，所述主机翼设于机身的后端，所述主机翼为飞翼构型，与机身一体成型连接。
[0006]
优选地，所述机身长度为600-700mm。
[0007]
优选地，所述主机翼的翼展为1200-1400mm，翼面积为3600-3800cm2。
[0008]
优选地，所述主机翼的翼型为c72、raf32dom、naca6412或naca0012。
[0009]
优选地，所述主机翼的平均气动弦长为262.53mm，展弦比为7，前缘后掠角为33
°
与13.6
°
，展向相对厚度排布为22％、17％、14％、10％。
[0010]
优选地，所述全动鸭翼的翼展为440-540mm，翼面积为660-860cm2。
[0011]
优选地，所述全动鸭翼的后掠角为4.42
°
，上反角为7
°
。
[0012]
优选地，所述全动鸭翼的内段前缘后掠角为32
°
，外段前缘后掠角为12
°
。
[0013]
本发明的有益效果体现在：
[0014]
本发明通过将飞翼气动布局与鸭式气动布局进行融合，使固定翼飞行器的飞行性能得到较好的改善。主机翼采用飞翼构型，能够降低结构质量，增加有效升力面积，降低浸入面积。在主机翼前添加全动鸭翼，使无人机的俯仰操控范围得以扩宽，同时提高飞翼的最大升力系数。本实施例提供的鸭式飞翼气动布局无人机的升力相较于常规气动布局固定翼无人机的升力将提高约13.3％，有效载荷提高约8.6％，并且在低速方面有着较为突出的表现，最小飞行速度可降至6m/s，比单飞翼式气动布局无人机飞行速度降低约37％。相较于单飞翼式气动布局无人机在结构上增加了一对鸭翼，使得其升阻比比单飞翼式气动布局无人机降低约5.25％。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0016]
图1为本发明实施例提供的鸭式飞翼气动布局无人机的结构示意图；
[0017]
图2为图1所示的鸭式飞翼气动布局无人机的俯视图；
[0018]
附图中，1-主机翼，2-全动鸭翼，3-全动垂直尾翼，4-机身。
具体实施方式
[0019]
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020]
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0021]
本实施例提供一种鸭式飞翼气动布局无人机，如图1至图2所示，包括主机翼1、全动鸭翼2、全动垂直尾翼3及机身4，全动鸭翼2和全动垂直尾翼3设于机身4的前端，主机翼1设于机身4的后端，主机翼1为飞翼构型，与机身4一体成型连接。
[0022]
在本实施例中，机身4长度为600-700mm，优选为600mm；主机翼1的翼展为1200-1400mm，优选为1200mm，翼面积为3600-3800cm2，优选为3643.4cm2；主机翼1的翼型可以是c72、raf32dom、naca6412或naca0012等优化翼型；主机翼1的平均气动弦长为262.53mm，展弦比为7，前缘后掠角为33
°
与13.6
°
，展向相对厚度排布为22％、17％、14％、10％；全动鸭翼2的翼展为440-540mm，优选为440mm，翼面积为660-860cm2，优选为660cm2；全动鸭翼2的后掠角为4.42
°
，上反角为7
°
，内段前缘后掠角为32
°
，外段前缘后掠角为12
°
。
[0023]
本实施例提供的鸭式飞翼气动布局无人机的最小飞行速度优选为4m/s，巡航速度优选为15m/s，理论升限为3000m，其最大起飞重量优选为3kg，有效载荷优选为1.7kg，转场半径优选为10km，最小转弯半径优选为1.5m。
[0024]
本实施例的工作原理：气流从正前方吹过时，首先通过全动鸭翼2与全动垂直尾翼3，再流经主机翼1。在此过程中，全动垂直尾翼3起到稳定无人机航向的作用，同时对来向气流进行整流，使来向气流流经主机翼1时无展向流动，全动鸭翼2的作用是改善整机在俯仰操纵可控范围，同时气流流经全动鸭翼2的翼尖处会产生脱体涡流，可减小主机翼1上表面的压力差以及主机翼1上表面附面层的能量，提高整机的升力，改善载荷问题。主机翼1整体为飞翼构型设计，利用翼身融合技术，使整机阻力得到有效的降低，同时机身4与主机翼1的一体化设计，在保证强度的同时，使其质量有所下降。
[0025]
本实施例通过将飞翼气动布局与鸭式气动布局进行融合，使固定翼飞行器的飞行性能得到较好的改善。主机翼1采用飞翼构型，能够降低结构质量，增加有效升力面积，降低浸入面积。在主机翼1前添加全动鸭翼2，使无人机的俯仰操控范围得以扩宽，同时提高飞翼的最大升力系数。本实施例提供的鸭式飞翼气动布局无人机的升力相较于常规气动布局固定翼无人机的升力将提高约13.3％，有效载荷提高约8.6％，并且在低速方面有着较为突出的表现，最小飞行速度可降至6m/s，比单飞翼式气动布局无人机飞行速度降低约37％。相较
于单飞翼式气动布局无人机在结构上增加了一对鸭翼，使得其升阻比比单飞翼式气动布局无人机降低约5.25％。
[0026]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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