串列式机翼倾转旋翼飞行器及飞行器制造方法与流程

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种串列式机翼倾转旋翼飞行器及飞行器制造方法。

背景技术：

目前无人机主要分为五大类：固定翼无人机、无人直升机(区别于多旋翼)、多旋翼无人机、混合翼无人机、倾转旋翼无人机，其中倾转旋翼无人机是一种将固定翼无人机和多旋翼无人机融为一体的新型无人机，倾转旋翼无人机既具有多旋翼无人机的垂直起降和空中悬停的能力，又具有固定翼无人机的高速巡航飞行的能力。例如，专利文献(cn107963209b)记载的无人机结构较为具有代表性。其中发动机或者电机与机体垂直时为垂起状态，发动机或者电机与机体水平时为固定翼巡航状态，因其不同状态时，主旋翼发生倾转固称倾转旋翼。

双旋翼倾转旋翼机投入使用较早，然而双旋翼平衡能力较弱，稳定性较差，控制难度大，事故率也居高不下。此外，当进行垂直起降时，机翼会对旋翼产生的气流产生遮挡，进而导致损失10％左右的升力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种串列式机翼倾转旋翼飞行器及飞行器制造方法，可通过机翼组件倾转调节旋翼工作状态。

第一方面，本发明提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器，包括：机身、机翼组件和旋翼组件；

所述旋翼组件安装于所述机翼组件；

所述机翼组件转动连接于所述机身，且所述机翼组件具有第一工作状态和第二工作状态；

在所述第一工作状态下，所述旋翼组件驱动气体自前向后流动，所述机翼组件用于在气体流动过程中产生升力；

在所述第二工作状态下，所述旋翼组件用于驱动气体自上向下流动以产生升力。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述机翼组件包括：前机翼和后机翼；

所述前机翼和所述后机翼沿所述机身由前向后间隔设置，且所述前机翼和所述后机翼分别转动连接于所述机身。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，在所述第一工作状态下，所述前机翼的位置高度与所述后机翼的位置高度存在高度差。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述前机翼与所述后机翼通过联动件传动连接。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述联动件包括：第一连杆和第二连杆；

所述机身位于所述第一连杆和所述第二连杆之间，所述第一连杆的一端和所述第二连杆的一端分别与所述前机翼铰接，所述第一连杆的另一端和所述第二连杆的另一端分别与所述后机翼铰接。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一连杆与所述第二连杆在水平面上的投影具有夹角。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述旋翼组件包括：第一旋翼和第二旋翼；

所述第一旋翼安装于所述前机翼，且所述第一旋翼用于驱动气流沿所述前机翼的展开面流动；

所述第二旋翼安装于所述后机翼，且所述第二旋翼用于驱动气流沿所述后机翼的展开面流动。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述后机翼安装有垂尾，所述垂尾上安装有方向舵。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述机翼组件安装有脚架组件；

在所述第二工作状态下，所述脚架组件位于所述机翼组件的底部。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述机翼组件上安装有控制舵。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第十种可能的实施方式，其中，所述机身的前端安装有空速计。

第二方面，本发明提供的飞行器制造方法，包括以下步骤：

将旋翼组件安装于机翼组件；

将所述机翼组件与机身转动连接，并使所述机翼组件具有第一工作状态和第二工作状态；

在所述第一工作状态下，所述机翼组件在气流由前向后流动过程中产生升力；

在所述第二工作状态下，所述旋翼组件用于驱动气流并产生升力。

本发明实施例带来了以下有益效果：采用旋翼组件安装于机翼组件，机翼组件转动连接于机身，且机翼组件具有第一工作状态和第二工作状态，机翼组件相对于机身转动实现在第一工作状态和第二工作状态之间切换。在第一工作状态下旋翼组件驱动气体自前向后流动，通过机翼组件在气体流动过程中产生升力；在第二工作状态下通过旋翼组件驱动气体自上向下流动以产生升力。可以通过机翼组件相对于机身倾转调节旋翼组件的气流方向，进而实现飞行器在垂直起降和滑翔飞行之间切换。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器的示意图；

图2为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器的右视图一；

图3为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器在垂直起降状态下的示意图；

图4为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器在垂直起降状态下的俯视图；

图5为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器在滑翔飞行状态下的示意图；

图6为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器的右视图二；

图7为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器在滑翔飞行状态下的主视图；

图8为本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器在垂直起降状态下的主视图。

图标：001－机身；101－空速计；102－设备舱盖；103－电池舱盖；002－机翼组件；210－前机翼；220－后机翼；230－联动件；231－第一连杆；232－第二连杆；003－旋翼组件；310－第一旋翼；320－第二旋翼；004－脚架组件；410－前脚架；420－后脚架；005－控制舵；006－垂尾；601－方向舵。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器，包括：机身001、机翼组件002和旋翼组件003；旋翼组件003安装于机翼组件002；机翼组件002转动连接于机身001，且机翼组件002具有第一工作状态和第二工作状态。

在第一工作状态下，旋翼组件003驱动气体自前向后流动，气流产生前向推力，推动飞行器前向飞行，机翼组件002移动过程中产生的相对气流中获得升力，同时旋翼气流掠过机翼也能产生一部分升力。

在第二工作状态下，旋翼组件003用于驱动气体自上向下流动以产生升力，气流产生垂向推力，推力用于维持机体状态。

具体地，机翼组件002的旋转轴线沿水平方向延伸，机翼组件002相对于机身001旋转时，机翼组件002的展开平面与水平面的夹角改变，并使安装在机翼组件002上的旋翼组件003位置改变。在第一工作状态下，旋翼组件003的轴线趋近于水平，旋翼组件003驱动气体由前向后流动，气流产生前向推力，推动飞行器前向飞行，并通过机翼移动过程中产生的相对气流和旋翼掠过机翼的推力气流使机翼组件002产生升力。在第二工作状态下，机翼组件002的展开平面趋近于与水平面垂直，旋翼组件003驱动气体自上向下流动，气流产生垂向推力，且气流沿机翼组件002的展开面流动，从而降低机翼组件002对旋翼组件003所产生气流的阻挡。在第一工作状态下，机翼移动过程中产生的相对气流和旋翼掠过机翼的推力气流，气流可使机翼组件002产生升力，进而实现滑翔起飞；在第二工作状态下，旋翼组件003可驱动气流产生垂向推力，以此可实现垂直起降。

在本发明实施例中，机翼组件002包括：前机翼210和后机翼220；前机翼210和后机翼220沿机身001由前向后间隔设置，且前机翼210和后机翼220分别转动连接于机身001。

具体的，前机翼210和后机翼220分别设有两个，两个前机翼210一一对应地安装在机身001的两侧，两个后机翼220一一对应地安装在机身001的两侧，并且，两个前机翼210相对于机身001的中纵剖面对称，两个后机翼220相对于机身001的中纵剖面对称。两个前机翼210和两个后机翼220上分别安装有旋翼组件003，在第二工作状态下，可形成四旋翼飞行器，进而降低了飞行控制难度，提高了飞行稳定性。

在第一工作状态下，前机翼210的位置高度与后机翼220的位置高度存在高度差。

如图1、图2、图5和图7所示，前机翼210的旋转轴位置低于后机翼220的旋转轴位置，或者，前机翼210的旋转轴位置高于后机翼220的旋转轴位置。在第一工作状态下，前机翼210的展开平面和后机翼220的展开平面皆趋近于水平，前机翼210的位置高度与后机翼220的位置高度错开一定距离，进而避免流经前机翼210向后流动的气流对后机翼220产生干扰，并且，可以避免安装于前机翼210的旋翼组件003对安装于后机翼220的旋翼组件003产生气流干扰。

一些实施例中，前机翼210和后机翼220分别转动连接于机身001，且前机翼210和后机翼220一一对应地与两个旋转驱动件传动连接，通过分别驱动前机翼210和后机翼220倾转，从而提高了飞行器控制的灵活性。

本实施例中，前机翼210与后机翼220通过联动件230传动连接。

具体的，联动件230包括齿轮组件或连杆组件，通过联动件230传动可使前机翼210与后机翼220同步运动，采用转转驱动件驱动前机翼210或后机翼220，便可使前机翼210与后机翼220同步倾转。

如图4所示，联动件230包括：第一连杆231和第二连杆232；机身001位于第一连杆231和第二连杆232之间，第一连杆231的一端和第二连杆232的一端分别与前机翼210铰接，第一连杆231的另一端和第二连杆232的另一端分别与后机翼220铰接。

具体的，位于机身001左右两侧的前机翼210相互独立，位于机身001右侧的前机翼210和后机翼220在第一连杆231的传动作用下同步倾转，位于机身左侧的前机翼210和后机翼220在第二连杆232的传动作用下同步倾转。

进一步的，第一连杆231与第二连杆232在水平面上的投影具有夹角。

具体的，由前向后方向上，第一连杆231与第二连杆232之间的间距递增或递减，且第一连杆231与第二连杆232长度相同，以此形成等腰梯形分布形式，在保证前机翼210和后机翼220倾转灵活的同时，也可对前机翼210和后机翼220在其他方向的扭转和位移产生限制，进而提高了飞行器结构的稳定性。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，旋翼组件003包括：第一旋翼310和第二旋翼320；第一旋翼310安装于前机翼210，且第一旋翼310用于驱动气流沿前机翼210的展开面流动；第二旋翼320安装于后机翼220，且第二旋翼320用于驱动气流沿后机翼220的展开面流动。

具体的，两个第一旋翼310一一对应地安装于机身001两侧的前机翼210，两个第二旋翼320一一对应地安装于机身001两侧的后机翼220。第一旋翼310的轴线位于前机翼210的展开平面上，或者，第一旋翼310的轴线与前机翼210的展开平面形成小于30度的夹角，从而避免前机翼210阻挡第一旋翼310所产生的气流。同理，第二旋翼320的轴线位于后机翼220的展开平面上，或者，第二旋翼320的轴线与后机翼220的展开平面形成小于30度的夹角，以此避免后机翼220阻挡第二旋翼320所产生的气流。

需要说明的是，机身001左右两侧的第一旋翼310的轴线具有夹角，机身001左右两侧的第二旋翼320的轴线具有夹角，位于左右两侧的旋翼外倾或内倾，从而可以改善左右方向上多旋翼的抗风性。

如图1、图3、图5和图6所示，后机翼220安装有垂尾006，垂尾006上安装有方向舵601。

具体的，两个垂尾006连接于后机翼220，当机翼组件002处于第一工作状态时，垂尾006位于后机翼220的下方，通过舵机驱动方向舵601摆动，从而可调节气体流动方向，进而实现对飞行器行进方向的调控。

如图1、图2、图3、图5、图6和图8所示，机翼组件002安装有脚架组件004；在第二工作状态下，脚架组件004位于机翼组件002的底部。

具体的，脚架组件004包括：前脚架410和后脚架420，前脚架410连接于前机翼210，后脚架420连接于后机翼220。当机翼组件002处于第二工作状态时，两个前脚架410和两个后脚架420共同支撑，以便在飞行器垂直起降时支撑地面。在左视图或右视图中，前脚架410与后脚架420之间的间距自上而下递增，从而形成八字支撑状态，以此降低了脚架组件004的风阻，且可确保飞行器降落的稳定性。

如图1和图8所示，机翼组件002上安装有控制舵005。本实施例中，前机翼210和后机翼220上分别安装有控制舵005。控制舵005包括：副翼和升降舵，副翼安装于前机翼210，升降舵安装于后机翼220。副翼和升降舵分别由驱动件单独驱动，通过调控控制舵005可调节机翼组件002的滚转及俯仰力矩，进而实现对飞行姿态的调节。

如图1所示，机身001的前端安装有空速计101，通过空速计101可检测飞行器的飞行速度。此外，机身001设有设备舱和电池舱，设备舱盖102可拆卸地盖合于设备舱，电池舱盖103可拆卸地盖合于电池舱，通过开启设备舱盖102和电池舱盖103以便于对飞行器进行维护。

实施例二

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的飞行器制造方法，包括以下步骤：

将旋翼组件003安装于机翼组件002；

将机翼组件002与机身001转动连接，并使机翼组件002具有第一工作状态和第二工作状态；

在第一工作状态下，机翼组件002移动过程中产生的相对气流中获得升力，同时旋翼组件003产生的气流掠过机翼组件002也能产生一部分升力；

在第二工作状态下，旋翼组件003用于驱动气流产生垂向推力，推力用于维持机体状态。

本实施例提供的飞行器制造方法用以生产实施例一提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器，由此具备串列式机翼倾转旋翼飞行器所具备的有益效果，故在此不再赘述。

本实施例提供的串列式机翼倾转旋翼飞行器及飞行器制造方法具有以下有益效果：

1.通过机翼组件002可改变旋翼组件003的气流方向，进而实现在垂直起降和滑翔飞行之间切换，易于实现，且状态切换灵活。

2.前机翼210和后机翼220串列式设计，且高低错开，可有效避开前机翼210气流对后机翼220的干扰，前机翼210和后机翼220皆可作为升力机翼，大幅度缩短了相同载重级别的无人机翼展，并且增大了飞行器重心设置的范围，降低了飞行器布局和装配难度。

3.脚架组件004与机翼组件002可整合为一体，结构紧凑，垂直起降状态下，前脚架410与后脚架420错落分布，即降低了脚架组件004所产生的风阻，又可确保飞行器降落稳定。

4.通过联动件230可使前机翼210与后机翼220同步倾转，易于飞行控制。

5.第一连杆231与第二连杆232形成等腰梯形分布形式，不仅可以确保机翼组件002倾转灵活，而且可以对前机翼210和后机翼220在其他方向的扭转和位移产生限制，提高了飞行器的稳定性。

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。

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