一种倾转涵道无人机的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种倾转涵道无人机。

背景技术：

固定翼无人机具有速度快，任务半径大等优点，其实战效果显著。但由于固定翼无人机需要较高的起飞速度，因而对跑道及其周遭环境的依赖度较高，在某些特定环境下无法实现正常起降。现有的固定翼无人机难以在军舰等对起降场地有限制的地方部署。无人直升机可实现在狭小场地上的灵活起降，并能在目标上空长时间悬停作业，但存在飞行速度慢、任务半径小的缺点。

因此，如何提供一种对环境要求低，且速度快、任务半径大的无人机是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种倾转涵道无人机，其在起飞过程中通过倾转涵道风扇实现垂直起降，并在前进过程中利用机翼实现高速飞行，具备对环境要求低、速度快、任务半径大的优点。

为实现上述目的，本发明提供一种倾转涵道无人机，包括机身，所述机身的中部设有侧翼，所述机身的后部设有水平尾翼和垂直尾翼，所述侧翼和所述水平尾翼均设有倾转涵道风扇，所述机身设有与所述倾转涵道风扇相连的驱动装置。

优选地，所述水平尾翼还设有朝向所述机身前方的推力螺旋桨。

优选地，所述侧翼的翼尖与所述倾转涵道风扇相连。

优选地，所述水平尾翼的翼尖与所述倾转涵道风扇相连。

优选地，所述推力螺旋桨为6台，且对称分布与两所述水平尾翼上。

优选地，所述水平尾翼在竖直方向上的投影的位于所述侧翼在竖直方向上的投影的上方。

优选地，所述驱动装置为微燃机发电系统，所述微燃机发电系统包括燃油发动机、与所述燃油发动机同轴设置的发电机以及与所述发电机相连的储能机构。

优选地，所述燃油发动机为微型燃气轮机，所述微型燃气轮机的燃烧室内设有向心式透平，所述发电机内置于所述微型燃气轮机内，所述发电机的定子与所述向心式透平相连。

优选地，所述驱动装置还包括数字电力控制器，所述数字电力控制器与所述储能机构相连，所述推力螺旋桨和所述倾转涵道风扇均与所述数字电力控制器相连。

优选地，所述微型燃气轮机中还设有设置于所述燃烧室外侧的回热器，所述回热器的热媒入口与所述燃烧室的排气口相连，所述回热器的冷媒出口与所述燃烧室的进气口相连、以通过尾气对助燃气体进行预热。

本发明所提供的倾转涵道无人机，包括机身，机身的中部设有侧翼，机身的后部设有水平尾翼和垂直尾翼，侧翼和水平尾翼均设有倾转涵道风扇，机身设有与倾转涵道风扇相连的驱动装置。

倾转涵道无人机的侧翼和水平尾翼均设有倾转涵道风扇。在起降时，倾转涵道风扇垂直翼面，气流向下流动提供升力，使倾转涵道无人机实现垂直起降，降低了无人机对跑到及周遭环境的要求。在平飞时，倾转涵道风扇平行翼面，气流向后流动提供推力，无人机的侧翼产生升力，保证倾转涵道无人机可高速飞行，使其具备速度快、任务半径大的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的倾转涵道无人机的结构示意图；

图2为图1中倾转涵道无人机的主视图；

图3为图1中倾转涵道无人机的侧视图；

图4为图1中倾转涵道无人机的俯视图；

图5为倾转涵道无人机驱动装置的结构示意图。

其中，图1至图5中的附图标记为：

机身1、侧翼2、垂直尾翼3、水平尾翼4、倾转涵道风扇5、推力螺旋桨6、驱动装置7、燃油发动机71、发电机72、储能机构73。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本发明所提供的倾转涵道无人机的结构示意图；图2为图1中倾转涵道无人机的主视图；图3为图1中倾转涵道无人机的侧视图；图4为图1中倾转涵道无人机的俯视图；图5为倾转涵道无人机驱动机构的结构示意图。

本发明所提供的倾转涵道无人机，结构如图1至图4所示，包括机身1、侧翼2、水平尾翼4和垂直尾翼3。其中，侧翼2设置于机身1的中部，水平尾翼4和垂直尾翼3设置于机身1的后部。两侧翼2对称设置在机身1的两侧，侧翼2的一端与机身1相连，另一端悬置。水平尾翼4也为两片，且对称设置在机身1两侧，水平尾翼4的一端与机身1相连另一端悬置。垂直尾翼3垂直于水平尾翼4所在平面，竖直向上延伸。倾转涵道无人机还包括驱动装置7和倾转涵道风扇5。倾转涵道风扇5至少为4台，且分别安装在两片侧翼2和两片水平尾翼4上。驱动装置7与倾转涵道风扇5相连，驱动装置7能够为倾转涵道风扇5。倾转涵道风扇5可参考现有技术，其不仅能够推动气流进而产生推力，同时能够通过转动改变气流方向，进而控制推力方向。具体的，在起降时，倾转涵道风扇5垂直翼面，气流向下流动提供升力，使倾转涵道无人机实现垂直起降。在平飞时，倾转涵道风扇5平行翼面，气流向后流动提供推力，无人机的侧翼2产生升力，保证倾转涵道无人机可高速飞行。

可选的，本申请的一种具体实施方式中，侧翼2和水平尾翼4的倾转涵道风扇5均设置在其所在机翼的翼尖上，因而倾转涵道无人机设有4台倾转涵道风扇5。由于倾转涵道风扇5位于翼尖，倾转涵道风扇5所推动的气流不会直接作用在机翼上，所以能够减少机翼上的作用力，降低机翼负荷。同时，风扇在涵道内转动，其整体的冲击噪声和诱导阻力较小，机械效率提高。倾转涵道风扇5能够产生更大的推力，且安全性更高。

进一步的，为提高倾转涵道无人机的飞行速度，水平尾翼4还设有朝向机身1前方的推力螺旋桨6。在倾转涵道无人机进行平飞时，推力螺旋桨6工作，进而增加推力，提高倾转涵道无人机的飞行速度。同时，推力螺旋桨6的气流沿水平尾翼4上下两侧流过，水平尾翼4因而能够提供部分升力。具体的，推力螺旋桨6为6台，且对称分布与两水平尾翼4上，即每片水平尾翼4上设有3台推力螺旋桨6。当然，用户也可根据需要自行设置推力螺旋桨6的数量，在此不做限定。

进一步的，水平尾翼4在竖直方向上的投影的位于侧翼2在竖直方向上的投影的上方，即水平尾翼4的高度高于侧翼2。同时水平尾翼4的长度小于侧翼2，水平尾翼4的倾转涵道风扇5工作时会加快侧翼2上翼面的气流速度，进而产生地诱导速度，提高侧翼2上产生的升力。

本实施例中，倾转涵道无人机在侧翼2和水平尾翼4的翼尖设置倾转涵道风扇5，在起降时通过倾转涵道风扇5提供升力，使倾转涵道无人机可在多数场景中起降。同时，水平尾翼4设有推力螺旋桨6，且水平尾翼4高于侧翼2，从而提高推力和升力，进而提高倾转涵道无人机的飞行速度，扩大任务半径。

可选的，驱动装置7为微燃机发电系统。微燃机发电系统的结构如图5所示，包括燃油发动机71、发电机72以及储能机构73。其中，发电机72与燃油发动机71同轴设置，并在燃油发电机72的带动下转动，将燃油的化学能转化为电能。推力螺旋桨6和倾转涵道风扇5均与发电机72相连，发电机72向推力螺旋桨6和倾转涵道风扇5提供电能，从而驱动倾转涵道无人机运转。

可选的，为保证电力供应稳定，驱动装置7还包括储能机构73，储能机构73与发电机72相连。在飞机需要较大推进功率时(如起飞爬升阶段)，储能机构73能够提供额外的功。而在储能系统在飞机需要较大推进功率时(如起飞爬升阶段)提供额外功率，在飞机巡航阶段储存多余的电能，起到功率调配的作用，使发动机能够始终处在最佳工作点附近高效运行。储能机构73可具体为储能电池，为减小储能电池所占据的空间，其可设置在机身1和/或侧翼2中。

进一步的，驱动装置7还包括数字电力控制器，数字电力控制器与发电机72相连，由发电机72提供电能。同时，储能机构73、推力螺旋桨6和倾转涵道风扇5均与数字电力控制器相连。数字电力控制器能够分别控制各推力螺旋桨6和倾转涵道风扇5，使二者在起降阶段、过渡转换阶段更好地配合，从而使倾转涵道无人机能够更加灵活，可完成更多复杂的动作。

可选的，燃油发动机71为微型燃气轮机，微型燃气轮机设有燃烧室，燃烧室包括进气口、出气口和燃油喷嘴。空气由进气口进入燃烧室，燃油喷嘴喷出的燃油与空气在燃烧室中混合并燃烧。燃烧室内还设有向心式透平，燃烧产生的能量带动向心式透平转动，燃烧后的尾气由出气口排出，其工作原理采用布雷顿循环，将化学能转化为机械能。同时，发电机72内置于微型燃气轮机内，发电机72的定子与向心式透平相连。向心式透平转动的同时带动发动机定子转动，将机械能转化为电能。发电机72输出的高频交流电可通过电流逆变器转换为直流电或交流电，达到为推力螺旋桨6和倾转涵道风扇5供电的目的。

进一步的，燃烧室的进气口设有过滤器，通过过滤器避免杂物进入燃烧室内。燃烧室外侧还设有回热器，回热器的热媒入口与燃烧室的排气口相连，回热器的冷媒出口与燃烧室的进气口相连。微型燃气轮机的尾气与空气等助燃气体进行换热，达到预热空气的目的，从而提高能量利用效率。

本实施例中，倾转涵道无人机的驱动装置7通过燃油发动机71和发电机72相结合，从而使倾转涵道无人机既可以具有燃油驱动能量密度高、运行时间长的优点，也具有电力驱动控制更加灵活的优点，使倾转涵道无人机的任务半径和灵活性都显著提高。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的倾转涵道无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。