一种双层翼无人机的制作方法

[0001]
本发明涉及无人机技术领域，具体指一种双层翼无人机。


背景技术：

[0002]
飞行器的升力装置是一种基于空气动力学的机构，根据结构可以分为固定翼和旋翼，固定翼飞行器一般具有机身以及对称设置的固定翼，由推进器提供动力以获得较大的飞行速度和机动性。其飞行原理在于固定翼与空气之间存相对的速度，空气与固定翼的各面相互作用产生升力从而使飞机获得飞行能力。固定翼飞行器的缺陷在于不能在空中悬停，需要在跑道上滑行起飞或降落以及机场设施建设的支持。
[0003]
旋翼飞行器如直升机，特点在于起飞时无需跑道，可以在空中悬停，其动力系统包括发动机和旋翼，发动机驱动旋翼旋转产生向下的作用力，该作用力即升力克服地球引力使飞机离地飞行。其缺陷在于巡航速度较低，载重量不高，效率较低，但对地面设施的依赖度很少。现有的无人机则是采用的螺旋翼飞行器的小型化方案，主体上设有控制系统和供能电池，主体上延伸出多个悬臂，悬臂的远端设置一个电动机和螺旋翼，电动机直接驱动螺旋翼旋转。这种直驱螺旋翼动力结构一旦出现能源耗尽情况，螺旋翼就会停转导致飞行器坠机，由此需要较为严格的电量管理和行程限制，安全性不高。
[0004]
因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、通过往复驱动两个平动翼实现自旋转和获得升力，具有滞空能力的双层翼无人机。
[0006]
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007]
本发明所述的一种双层翼无人机,包括载体和若干飞行机构，所述若干飞行机构围绕载体并以其为中心对称设置，飞行机构包括展臂、驱动装置和平动翼，展臂的两端分别连接载体和驱动装置；所述驱动装置的上下两侧均设有中心轴，中心轴上设有与其配合连接的平动翼，所述驱动装置通过异步机构分别连接两个中心轴上的平动翼，从而驱动两个平动翼在中心轴上相对地进行张合运动。
[0008]
根据以上方案，所述平动翼的转动中心上设有转动轴承，且转动轴承与中心轴之间通过滑动轴承配合连接，驱动装置通过异步机构分别连接上下两个平动翼上的滑动轴承。
[0009]
根据以上方案，所述异步机构包括两个曲柄连杆，曲柄连杆的一端与驱动装置的输出轴连接，曲柄连杆的另一端与滑动轴承配合连接。
[0010]
根据以上方案，所述载体上设有蓄能器、控制器和起落架，控制器上集成有无线收发模块、定位模块和处理模块，蓄能器与控制器以及若干驱动装置电连接。
[0011]
根据以上方案，所述平动翼包括两个翼翅，两个翼翅相对地设置在转动轴承的两侧，且两个翼翅的翅根分别与转动轴承固定连接；所述翼翅的上侧平面为扰流翼面，翼翅的
下侧平面为扇动翼面；所述扰流翼面由前部曲面以及后部平滑面连接构成，扰流翼面的前部曲面相对于平动翼的旋转平面向上凸起，所述扰流翼面和扇动翼面在纵向的投影平面呈非对称结构。
[0012]
根据以上方案，所述扰流翼面与扇动翼面的前侧缘相互闭合构成前翅缘，扰流翼面与扇动翼面的后侧缘相互闭合构成后翼尾；所述扰流翼面前部曲面的最大拱高点所在的翼展经线h靠近前翅缘。
[0013]
本发明有益效果为：本发明结构合理，通过两个平动翼的上下往复运动，平动翼在上升时空气对扰流翼面前侧曲面和后部平滑面之间产生压力差从而促使平动翼单向旋转；平动翼在下降时扇动翼面与空气之间产生竖直向上的作用力；平动翼将驱动机构的上下往复运动转化为自身的旋转运动，进而通过旋转运动产生升力使无人机获得升力实现飞行目的。
附图说明
[0014]
图1是本发明的整体结构示意图；
[0015]
图2是本发明的飞机机构结构示意图；
[0016]
图3是本发明的平动翼与中心轴装配结构示意图；
[0017]
图4是本发明的平动翼截面结构示意图。
[0018]
图中：
[0019]
1、平动翼；2、驱动装置；3、载体；10、翼翅；11、扰流翼面；12、扇动翼面；13、前翅缘；14、后翼尾；15、转动轴承；16、滑动轴承；21、中心轴；22、曲柄连杆；31、展臂；32、蓄能器；33、控制器；34、起落架。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0021]
如图1所示，本发明所述的一种双层翼无人机,包括载体3和若干飞行机构，所述若干飞行机构围绕载体3并以其为中心对称设置，飞行机构包括展臂31、驱动装置2和平动翼1，展臂31的两端分别连接载体3和驱动装置2；所述驱动装置2的上下两侧均设有中心轴21，中心轴21上设有与其配合连接的平动翼1，所述驱动装置2通过异步机构分别连接两个中心轴21上的平动翼1，从而驱动两个平动翼1在中心轴21上相对地进行张合运动。所述载体3上搭载有至少两组的飞行机构，即围绕载体3的前后布局、左右布局、十字布局、星形布局等等，载体3通过展臂31连接整个飞行机构，驱动装置2可以固定安装或通过可调节角度的铰链结构安装在展臂31的远端，驱动装置2的可调节角度模式用于改变单个或所有飞行机构的作用力方向，从而控制无人机的飞行角度。所述驱动装置2驱动两个平动翼1在中心轴21上进行上下往复的运动，且两个平动翼1之间构成相对靠近或相对背离的张合运动，从而保证飞行机构工作时的稳定性。
[0022]
所述平动翼1的转动中心上设有转动轴承15，且转动轴承15与中心轴21之间通过滑动轴承16配合连接，驱动装置2通过异步机构分别连接上下两个平动翼1上的滑动轴承16。所述异步机构用于将驱动装置2的单向回转运动转化成两个平动翼1的行程动作，从而控制两个平动翼1的运动是相对的张合运动。所述平动翼1由于采用上下往复运动实现旋转
进而产生升力，单个平动翼1的运行存在升力输出间隙，而且单个平动翼1往复运动会产生较大的振动影响飞行装置的稳定性，而两个上下对置运动的平动翼1结构可以很好的抵消振动和弥补升力输出间隙，提高飞行稳定性。
[0023]
所述异步机构包括两个曲柄连杆22，曲柄连杆22的一端与驱动装置2的输出轴连接，曲柄连杆22的另一端与滑动轴承16配合连接。本发明优选的驱动装置2是电动机，可以理解的是，曲柄连杆22包括了曲柄结构和连杆结构，所述曲柄连杆22的曲柄与驱动装置2的输出端转动连接，而连杆与滑动轴承16转动连接，当驱动装置2带动曲柄连杆22旋转从而带动两个滑动轴承16上下往复运动。为了控制两个平动翼1的运动是相对的张合运动，两个连杆在曲柄上构成180
°
的相位差。
[0024]
所述载体3上设有蓄能器32、控制器33和起落架34，控制器33上集成有无线收发模块、定位模块和处理模块，蓄能器32与控制器33以及若干驱动装置2电连接。所述载体3上的控制器33作为无人机的核心控制部件，具有远程控制、电量管理、动作控制、定位控制以及现有无人机控制的其他功能，在此不再进行赘述。
[0025]
所述平动翼1包括两个翼翅10，两个翼翅10相对地设置在转动轴承15的两侧，且两个翼翅10的翅根分别与转动轴承15固定连接；所述翼翅10的上侧平面为扰流翼面11，翼翅10的下侧平面为扇动翼面12；所述扰流翼面11由前部曲面以及后部平滑面连接构成，扰流翼面11的前部曲面相对于平动翼1的旋转平面向上凸起，所述扰流翼面11和扇动翼面12在纵向的投影平面呈非对称结构。所述驱动装置2驱动平动翼1上下往复运动，平动翼1在上升时，所述翼翅10的扰流翼面11与上方空气相互作用，空气对扰流翼面11前侧曲面和后部平滑面之间产生压力差，且该压力差推动翼翅10向前运动，两个翼翅10同向作用从而使平动翼1以转动轴承15为中心单向旋转；所述平动翼1在下降时，翼翅10的扇动翼面12与下方空气相互作用，平动翼1的旋转运动结合下行运动使扇动翼面12形成矢量攻角c，且该矢量攻角c使扇动翼面12与空气之间产生竖直向上的作用力；平动翼1将驱动装置2的上下往复运动转化为自身的旋转运动，进而通过旋转运动产生升力使飞行装置获得升力实现飞行目的。
[0026]
所述扰流翼面11与扇动翼面12的前侧缘相互闭合构成前翅缘13，扰流翼面11与扇动翼面12的后侧缘相互闭合构成后翼尾14；所述扰流翼面11前部曲面的最大拱高点所在的翼展经线h靠近前翅缘13。所述前翅缘13为曲面从而分别接续扰流翼面11与扇动翼面12的前侧缘，前翅缘13的存在可以提高翼型平动翼1的结构强度，且前翅缘13处于平动翼1旋转方向的前侧，曲面前翅缘13可以降低平动翼1旋转时所受到空气阻力，提高驱动装置的动力转化效率。如图2所示，图示中x方向为翼型结构的弦长方向，图示中z方向为翼型结构的展长方向。所述扰流翼面11沿x方向截面的轮廓线相对于平动翼1的旋转平面呈曲线形，其轮廓线的最高点沿z方向构成翼展经线h，该翼展经线h处于扰流翼面11的前部曲面上且靠近前翅缘13，从而使扰流翼面11呈前后非对称结构。平动翼1在上升时，所述扰流翼面11与上方空气相互作用，空气对扰流翼面11的翼展经线h前后两侧之间产生压力差，且该压力差推动翼翅10向前运动，两个翼翅10同向作用从而使平动翼1以转动轴承15为中心单向旋转。
[0027]
由于两个平动翼1分别通过转动轴承15安装在中心轴21上，在驱动装置2失去动力时，两个平动翼1仍旧可以继续旋转，将扇动翼面12的攻角c调整到≤0
°
，平动翼1在下坠惯性力的作用下会继续保持旋转状态，扇动翼面12的实际矢量攻角≥0
°
维持一定的升力，该
升力可以延缓载体3的下降速度从而使其安全着陆，从而有效提高飞行装置的安全性。
[0028]
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

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