本公開一般涉及航空飛行器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種無人機(jī)，尤其涉及一種垂直起降的固定翼無人機(jī)。
背景技術(shù)：
：固定翼無人機(jī)的特點(diǎn)是飛行時間長、飛行半徑大，這種特性與物流和運(yùn)輸領(lǐng)域的需求完美的匹配。然而固定翼飛機(jī)的起飛距離很長，需求的起飛環(huán)境相對苛刻，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。垂直起降的固定翼無人機(jī)既保留了固定翼飛機(jī)的長航時長飛行半徑的優(yōu)點(diǎn)，同時對起飛環(huán)境要求很寬松，具有廣泛應(yīng)用于商業(yè)和民用的價值。現(xiàn)有的垂直起降的固定翼無人機(jī)采用傳統(tǒng)布局，導(dǎo)致載重不夠大。并且飛行阻力大，使得飛行半徑小，續(xù)航時間短。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種承載能力強(qiáng)、氣動性能好的垂直起降的固定翼無人機(jī)。本申請?zhí)峁┮环N垂直起降的固定翼無人機(jī)，包括翼身融合的機(jī)身、機(jī)翼和垂直起降系統(tǒng)；機(jī)翼包括位于機(jī)身左右兩側(cè)的一對機(jī)翼，采用下單翼布局，機(jī)翼下平面與水平面之間有3°～10°上翻角；垂直起降系統(tǒng)包括對稱設(shè)置在機(jī)翼下方的掛架和設(shè)置在掛架上的螺旋槳。根據(jù)本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案，無人機(jī)采用翼身融合布局，從機(jī)翼到機(jī)身的外形是平滑過渡，極大的減少了干擾阻力，同時增加了機(jī)體內(nèi)部空間，提高承載能力；機(jī)翼采用下單翼布局，且具有上翻角，與下掛式垂直起降系統(tǒng)相結(jié)合，使得垂直起降系統(tǒng)的升力與飛機(jī)重力呈三角形分布，增加了飛機(jī)垂直起降的穩(wěn)定性，且對翼身融合機(jī)身的氣動影響小，充分發(fā)揮了翼身融合機(jī)身的高升阻比的特點(diǎn)，提高了無人機(jī)氣動性能。進(jìn)一步的，根據(jù)本申請的某些實(shí)施例，在機(jī)翼的翼稍采用翼稍小翼布局，減少了翼尖渦效應(yīng)，增加了機(jī)翼的升力，提高機(jī)翼的效率；機(jī)翼上翻角與上翻的翼梢小翼互相配合，在增加氣動效率的同時增加了飛機(jī)在滾轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。附圖說明通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：圖1為本申請實(shí)施例提供的垂直起降的固定翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請實(shí)施例提供的垂直起降的固定翼無人機(jī)的受力分析圖；圖3是本申請實(shí)施例提供的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中A-A面斷面圖；圖5是圖3中B-B面斷面圖；圖6是圖3中C-C面斷面圖；圖7是圖3中D-D面斷面圖；圖8是圖3中E-E面斷面圖；圖9是圖3中F-F面斷面圖。圖中：1、機(jī)身；1-1、中央截面；1-2、第一截面；1-3、第二截面；1-4、第三截面；1-5、第四截面；1-6末梢截面；2、機(jī)翼；3、掛架；4、螺旋槳；5、翼稍小翼；6、T型尾翼；6-1、平尾；6-2、垂尾。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。請參考圖1，本實(shí)施例提供一種垂直起降的固定翼無人機(jī)，包括翼身融合的機(jī)身1、機(jī)翼2和垂直起降系統(tǒng)；機(jī)翼2包括位于機(jī)身1左右兩側(cè)的一對機(jī)翼2，采用下單翼布局，機(jī)翼2下平面與水平面之間有3°～10°上翻角；垂直起降系統(tǒng)包括對稱設(shè)置在機(jī)翼2下方的掛架3和設(shè)置在掛架3上的螺旋槳4。根據(jù)本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案，無人機(jī)采用翼身融合布局，從機(jī)翼2到機(jī)身1的外形平滑過渡，極大的減少了干擾阻力，同時增加了機(jī)體內(nèi)部空間，提高承載能力。請進(jìn)一步參考圖2，機(jī)翼2采用下單翼布局，且具有上翻角α；螺旋槳平面平行于機(jī)翼，因此螺旋槳4在電機(jī)作用下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的升力與豎直方向夾角為α，機(jī)身1兩側(cè)的螺旋槳產(chǎn)生的升力F1、F2與無人機(jī)所受重力G呈三角形分布，增加了飛機(jī)垂直起降的穩(wěn)定性，且對翼身融合機(jī)身的氣動影響小，充分發(fā)揮了翼身融合機(jī)身的高升阻比的特點(diǎn)，提高了無人機(jī)氣動性能。在一優(yōu)選實(shí)施例中，垂直起降的固定翼無人機(jī)還包括安裝在機(jī)身1上方靠近尾部位置的T型尾翼6；T型尾翼6包括平行于機(jī)身平面的平尾6-1和垂直于機(jī)身平面的垂尾6-2。T型尾翼6保證了整機(jī)的配平能力，增加了飛行的安全性能。在一優(yōu)選實(shí)施例中，平尾6-1面積是機(jī)翼2面積的27％～33％。在一優(yōu)選實(shí)施例中，垂尾6-2面積是平尾6-1面積的55％～65％。在一優(yōu)選實(shí)施例中，機(jī)翼2的翼稍處設(shè)有翼稍小翼5。在機(jī)翼2的翼稍采用翼稍小翼布局，減少了翼尖渦效應(yīng)，增加了機(jī)翼2的升力，提高機(jī)翼2的效率；機(jī)翼上翻角與上翻的翼梢小翼5互相配合，在增加氣動效率的同時增加了飛機(jī)在滾轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。在一優(yōu)選實(shí)施例中，上翻角為5°。請進(jìn)一步參考圖3，在一優(yōu)選實(shí)施例中，機(jī)身1具有中央對稱面；機(jī)身1具有位于中央對稱面上的中央截面1-1、位于中央對稱面兩側(cè)的與機(jī)翼2連接處的末梢截面1-2、以及從中央對稱面的任一側(cè)至末梢截面1-6依次排列的第一截面1-2、第二截面1-3、第三截面1-4和第四截面1-5；圖3中A-A面對應(yīng)于中央截面1-1所在面，B-B面、C-C面、D-D面、E-E面、F-F面分別對應(yīng)于中央對稱面圖示右側(cè)的第一截面1-2、第二截面1-3、第三截面1-4、第四截面1-5、末梢截面1-6所在面。機(jī)身1具有以中央截面1-1、末梢截面1-6以及第一至第四截面為控制面建立的貝塞爾曲面的外表面形狀。通過合理設(shè)置6個控制面，并通過6個控制面建立貝塞爾曲面獲得機(jī)身外表面形狀的三維構(gòu)型；由于貝塞爾曲面曲率是逐漸過渡的，這樣設(shè)計的機(jī)身1的表面壓力變化較為緩和，減緩氣流分離的產(chǎn)生，有較好的氣動性能和較低的機(jī)身阻力。第一至第四截面這4個控制面保證了梢部翼型的改變不會對機(jī)身造成較大影響，故此設(shè)計方案適用于不同需求的貨運(yùn)無人機(jī)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，中央截面上翼面曲率大于下翼面。在保證了較大的貨倉容積的同時使機(jī)身1獲得升力。在一優(yōu)選實(shí)施例中，中央截面弦長為L；第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和末梢截面弦長分別為0.571L～0.631L、0.366L～0.404L、0.294L～0.325L、0.259L～0.286L和0.238L～0.263L。通過合理設(shè)置6個控制面弦長，提高無人機(jī)氣動性能，較低的機(jī)身阻力。在一優(yōu)選實(shí)施例中，中央截面前緣頂點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0，0)；第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和末梢截面的前緣頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0.029L～0.033L，0.055L～0.061L，-0.008L～-0.009L)、(0.112L～0.124L，0.110L～0.121L，-0.027L～-0.030L)、(0.154L～0.170L，0.164L～0.182L，-0.037L～-0.041L)、(0.173L～0.192L，0.219L～0.242L，-0.040L～-0.044L)和(0.184L～0.203L，0.274L～0.303L，-0.039L～-0.043L)。通過合理設(shè)置6個控制面前緣頂點(diǎn)位置，提高無人機(jī)氣動性能，較低的機(jī)身阻力。在一優(yōu)選實(shí)施例中，中央截面1-1的具體形狀如圖4所示；以中央截面1-1前緣頂點(diǎn)為原點(diǎn)，以中央截面1-1前緣頂點(diǎn)指向后端的方向?yàn)閄軸，以垂直于中央截面1-1指向末梢截面1-6的方向?yàn)閅軸，以垂直于X軸與Y軸所組成的平面的方向?yàn)閆軸，以中央截面1-1弦長L為單位，則組成中央截面1-1邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)如表1所示：表1組成中央截面邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值XYZXYZXYZ0.0000.0000.0000.5110.000-0.0660.4740.0000.0760.0210.000-0.0410.5580.000-0.0640.4280.0000.0890.0640.000-0.0600.6060.000-0.0620.3820.0000.1010.1120.000-0.0670.6540.000-0.0600.3350.0000.1100.1590.000-0.0700.7020.000-0.0580.2870.0000.1160.2070.000-0.07110.000-0.0280.2400.0000.1180.2550.000-0.07010.0000.0200.1920.0000.1170.3030.000-0.0700.6760.0000.0290.1450.0000.1090.3510.000-0.0690.6290.0000.0370.0990.0000.0950.3990.000-0.0680.5820.0000.0470.0560.0000.0730.4470.000-0.0670.5360.0000.0580.0200.0000.0430.4950.000-0.0660.4900.0000.0710.0030.0000.016第一截面1-2的具體形狀如圖5所示；組成第一截面1-2邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)如表2所示：表2組成第一截面邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值第二截面1-3的具體形狀如圖6所示；組成第二截面1-3邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)如表3所示：表3組成第二截面邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值XYZXYZXYZ0.1180.115-0.0280.3970.115-0.0590.3540.1150.0420.1320.115-0.0490.4230.115-0.0600.3300.1150.0510.1560.115-0.0580.4490.115-0.0610.3050.1150.0580.1820.115-0.0620.4750.115-0.0610.2800.1150.0620.2070.115-0.0630.5000.115-0.0590.2540.1150.0640.2330.115-0.0620.4970.115-0.0360.2280.1150.0630.2590.115-0.0610.4780.115-0.0200.2030.1150.0580.2850.115-0.0600.4550.115-0.0070.1780.1150.0500.3110.115-0.0590.4320.1150.0050.1550.1150.0380.3370.115-0.0590.4090.1150.0160.1370.1150.0200.3630.115-0.0580.3860.1150.0280.1250.115-0.0030.3880.115-0.0590.3620.1150.0390.1200.115-0.020第三截面1-4的具體形狀如圖7所示；組成第三截面1-4邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)如下表所示：表4組成第三截面邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值XYZXYZXYZ0.1620.173-0.0390.3810.173-0.0510.3550.1730.0010.1760.173-0.0520.4010.173-0.0520.3360.1730.0060.1950.173-0.0560.4210.173-0.0540.3160.1730.0100.2150.173-0.0570.4410.173-0.0560.2960.1730.0140.2350.173-0.0570.4610.173-0.0580.2770.1730.0160.2550.173-0.0550.4690.173-0.0500.2570.1730.0170.2750.173-0.0540.4540.173-0.0360.2370.1730.0160.2950.173-0.0530.4360.173-0.0280.2170.1730.0120.3150.173-0.0510.4180.173-0.0210.1980.1730.0060.3350.173-0.0510.3990.173-0.0140.1810.173-0.0050.3550.173-0.0510.3800.173-0.0070.1690.173-0.0200.3750.173-0.0510.3610.173-0.0010.1640.173-0.032第四截面1-5的具體形狀如圖8所示；組成第四截面1-5邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)如下表所示：表5組成第四截面邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值末梢截面1-6的具體形狀如圖9所示；組成末梢截面1-6邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)如下表所示：表6組成末梢截面邊緣的各數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值XYZXYZXYZ0.1930.288-0.0410.3660.288-0.0390.3520.288-0.0190.2060.288-0.0480.3810.288-0.0400.3370.288-0.0150.2210.288-0.0480.3970.288-0.0420.3220.288-0.0120.2370.288-0.0480.4120.288-0.0440.3070.288-0.0100.2520.288-0.0470.4280.288-0.0470.2910.288-0.0090.2680.288-0.0450.4430.288-0.0500.2760.288-0.0090.2830.288-0.0440.4310.288-0.0450.2600.288-0.0100.2990.288-0.0420.4170.288-0.0400.2450.288-0.0120.3140.288-0.0410.4020.288-0.0340.2300.288-0.0160.3300.288-0.0400.3870.288-0.0290.2150.288-0.0210.3450.288-0.0390.3720.288-0.0240.2020.288-0.0290.3610.288-0.0390.3580.288-0.0200.1950.288-0.036對本實(shí)施例進(jìn)行CFD(ComputationalFluidDynamics，即計算流體動力學(xué))計算，結(jié)果表明，本實(shí)施例對整機(jī)的升力和阻力的影響小于5％，充分發(fā)揮的了翼身融合機(jī)身的高升阻比的特點(diǎn)，整機(jī)升阻比在14.0以上。以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。當(dāng)前第1頁1 2 3