一种模块化协同作业无人机的制作方法

技术特征：
1.一种模块化协同作业无人机，其特征在于：包括核心机体模块，其用于容纳各型飞机所需要的动力单元、基本的载荷舱及基础航电单元；机头模块，其包括基本的对空/对地火控系统用于执行无人机最基本的任务
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攻击目标，其内部还可以安装不同电子设备用于不同用途；机翼模块包括标准机翼模块、大型机翼模块和高空翼型模块中的一个模块或多个模块的组合，标准机翼模块，其翼展最短，后掠角最大，适合用于无人机高速飞行，用于无人机的标准型与截击型，满足高空高速性能的需求；大型机翼模块，相对于前者翼展，翼面积更大，这样可以在机翼内容纳更多燃油用于提升机体航程与作业半径，从而扩大无人机的打击范围；机翼面积的增大，虽然以牺牲部分高速性能为代价，但同时也可以携带更多武器，包括外挂式隐身修型的武器荚仓；高空翼型模块，其翼展进一步延长并在外端有高空临界翼修型，飞机可以在非常高的空域以相当低的速度以引擎功率飞行，降低巡航油耗的同时也可以在目标上空长时间停留从而搜集详细情报，为整体作业场态势感知提供有利参考；尾翼模块，包括下反尾翼模块、上反尾翼模块中的一个模块或多个模块的组合，下反尾翼模块，主要和高空翼型模块搭配使用，形成倒v型尾翼，由于主翼为了满足高空飞行采用了上反设计，下反尾翼可以有利于改善操纵性，尤其是翼面涡流效应与发动机气流之间关系的协调以改善操作；上反尾翼模块，用于和其他型机翼模块搭配，被称为v型尾翼或者蝴蝶形尾翼，具有较大的外倾角，使之可以同时充当水平尾翼和垂直尾翼的作用；尾翼的总面积减小，一方面降低了后体的重量和阻力，也减少了雷达反射面积从而提高飞机的隐身性能。前述所有模块均设有对接端口，其对接端口均设置有对接榫卯和电磁铁用于连接其他模块，维持无人机整体结构；所述核心机体模块、所述机头模块、所述机翼模块和所述尾翼模块能够彼此拆卸并且能够彼此机械地固定，从而能够重构成多种构型的无人机。2.根据权利要求1所述的模块化协同作业无人机，其特征在于：还包括子无人机模块，采用乘波体设计，主要有两种安装方式，一种是和折叠状态下的大型机翼模块进行对接形成特种作业用机翼模块，万向轴可以旋转，特种作业用机翼模块可以充当额外的操作面使飞机可以进行一些非常规机动，或者在起降时缩短距离以适应野无人机场或者是被破坏的机场，强化无人机在极端环境下的特种作业能力；另一种是和标准型无人机结合，采用一上一下的安装方式，特种作业用机翼模块充当无人机的附加助推器。3.根据权利要求1或2所述的模块化协同作业无人机，其特征在于：核心机体模块还包括可收纳小翼面，所述可收纳小翼面包括鸭翼、背鳍，利用鸭翼与背鳍的配合可保证飞机在各速度区间均具备出色的机动性能，同时在高超声速的飞行状态下，收纳鸭翼、鳍可大幅减小阻力，激发高速性能。4.根据权利要求3所述的模块化协同作业无人机，其特征在于：对接榫卯的连接构件结构为方材丁字形接合，机翼、尾翼部分主要承受向上升力，连接构件主要承受切向方向的剪力作用以及向上的弯矩作用；方材丁字形结合榫部分下侧尺寸较大，承受较强的向上弯矩，
在传统结构的基础上将进一步加宽结构，增大横截面积来抵抗较强的剪力作用；同时在榫部横向钻孔，配合机体连接口处销钉限制机翼轴向位移。5.根据权利要求1或2所述的模块化协同作业无人机，其特征在于：还包括吊舱，设有对接端口，其对接端口均设置有对接榫卯和电磁铁用于连接其他模块；吊舱主要有电子战吊舱，预警吊舱，侦查吊舱和武器吊舱，电子战吊舱内部含有干扰设备用于破坏对方雷达等系统使对方失去主动进攻能力，预警吊舱主要含有预警雷达元件用于进行作业场态势感知，侦查吊舱含有照相机，武器吊舱采用中空设计，内部可以容纳武器，设有舱门可以打开关闭，打开可以释放武器，关闭保证隐身和减小阻力；所有吊舱外部都进行外观和涂层隐身处理。6.根据权利要求1所述的模块化协同作业无人机，其特征在于，具体地，由于机头模块中的设备可以更换，有一些其他的组合方式，现有以客机或运输机为基础设计的预警机，由于目标较大，速度较慢，通过机头模块中携带的不同部件并进行无线连接，安装上大型机翼模块的飞机将翼尖折叠进行对接，多架飞机的对接使得这些飞机机头模块中的电子设备形成连线，从而能够执行大型飞机可以执行的任务，在遇到危险时自动分体重新切换到灵活的战斗机构型进行自卫反击。7.根据权利要求1所述的模块化协同作业无人机，其特征在于，还包括大型机翼模块和子无人机模块组合而成特种作业用机翼模块，大型机翼模块机翼的外端机翼翼尖处具有折叠关节，一方面可以收折减少停放空间，另一方面，机翼折叠后端口处露出对接口，带有卡榫和电磁铁，根部有转轴，与子无人机模块上对接口连接，结合电磁连接将子无人机模块进行牢固对接，用于执行特种作业任务。8.根据权利要求1所述的模块化协同作业无人机，其特征在于，所述无人机布局设计包括尾翼设置：双蝶形尾翼，位于机身后侧，为保证四波瓣雷达反射特性，蝶型尾翼前后缘在水平面内的投影分别与机翼前后缘平行；采用尾翼外倾62.7～63.3
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的激进设计，确保雷达波不会返回接收机；出于大迎角机动性的要求，其尾翼采用宽间距布置，避开边条和机翼内部涡流，改善了剧烈机动下的俯仰、滚转和偏航控制；主翼设置：主翼形状分为三种，分别为标准型机翼模块的标准型机翼、大型机翼模块的拓展型机翼、高空型机翼模块的高空型机翼，标准型机翼前缘后掠角59.7～60.3
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，后缘内段后掠角42.7～43.3
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，后缘外段前掠角26.7～27.3
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，安装位置为中单翼，安装角度为下反4.7～5.3
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；拓展型机翼前缘后掠角47.7～48.3
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，后缘内段后掠角28.7～29.3
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，后缘外段前掠角30.7～31.3
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，安装位置为中单翼，安装角度为下反4.7～5.3
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；高空型机翼前缘后掠角47.7～48.3
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，安装位置为中单翼，安装角度为上反4.7～5.3
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；主操纵面设置：位于机翼后缘的气动操纵面，内侧为襟翼，外侧为副翼，内外侧操纵面均有参与增升和滚转控制，可以定位为
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多用途襟副翼；多用途体现在两副操纵面除了传统副翼和襟翼的功能外，还兼有减速板和阻力方向舵的作用，当内侧襟副翼同时下偏，外侧襟副翼同时上偏，在保证机翼不产生额外升力增量的同时，产生对称气动阻力，起到减速板的作用；当只有一侧襟副翼采用上/下偏时，则产生不对称阻力，起到阻力方向舵的作用；进气道、发动机设置与布局：进气道设置在两侧肋部，发动机为两侧双发动机；
起落架形式与设置：前三点起落架布局，前起落架设置机头下侧，后起落架设置机身下侧。9.根据权利要求1所述的模块化协同作业无人机，其特征在于，所述无人机气动外形合理借鉴当前主流五代机并增加长细比进一步降低阻力，未来搭配国产新型变循环发动机，可在一定速度下启用冲压发动机以达到高超声速的目标，同时可具备高低空高超声速能力；为适应最大飞行马赫数2.5～2.7级别和以马赫数1.8～2.1巡航的性能指标，选用两台带加力适应性ace变循环发动机或者涡轮风扇发动机或者冲压喷气发动机中的一种与飞行状态相匹配；发动机选择为动力上未开燃烧室11.2
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11.7t，开燃烧室14.5
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15t；核心机体模块干净构型选用了前缘59.7～60.3
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后掠，尾缘内段42.7～43.3
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后掠，外段26.7～27.3
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前掠的主翼，采用自动变弯技术，能根据当前的飞行状态匹配最合适的翼型，从而达到最大化升阻比、改善航向稳定性和减小抖振的作用；在辅助操纵面方面采用可收纳的近距耦合鸭翼和背鳍，具备二维矢量推力喷口；主翼操纵面选用内侧襟副翼 外侧副翼，可联动和全动的布置，以兼顾起降性能和滚转性能；同时鸭翼的差动也有利于进一步提高横向操纵力矩，因而在18～22
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的攻角下，能保有高达517～523
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/s的横滚速率，同时需要的所用攻角较小，能很快拉到转弯过载；所述无人机使用非常靠后的蝶形尾翼，与四尾常规相比，蝶形尾的气动表面浸润面积更小，减少了摩擦阻力；减少一对尾翼消灭了一部分干扰阻力；后机身横截面积分布更容易逼近面积律理想值，有利于降低波阻。10.根据权利要求1所述的模块化协同作业无人机，其特征在于，为提高无人机的隐身性能，所述无人机的两台发动机对称安置在机身肋部，进气道采用双斜切乘波进气道，caret进气口不光在水平和垂直方向同时向后斜切，而且将矩形的进气道截面扭转成斜菱形的，避免了侧面的直立平面；caret进气口在水平方向向后斜切则避免了唇部和前进方向成直角；保证了无人机的隐身性能；发动机采用ace适应性变循环发动机，外涵道包括在中涵道之外，但和传统涡扇发动机外涵道后缘开放，直接和核心发动机喷流混合的做法不同，ace的外涵道后端封闭，但发动机和中涵道的喷流，汇入内层喷管，从内测向外和核心发动机的喷流混合；如前所述，内层喷管的外壁是可调的，用于内层喷管的收敛
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扩张控制；温度较低的外涵道排气反而从内层喷管排出，这使得温度较高的核心发动机排气呈环形，不仅和较冷的环境空气混合，还和内层喷管的较冷空气混合，有助于迅速降低喷气温度，改善红外隐身性能；所述无人机的叶片形支柱安装在内涵道与外涵道之间，围绕中心环形阵列排布，采用导热性较好的耐高温金属材料制成起到热交换作用，实际上相当于热交换器，外涵道冷空气穿越核心发动机喷流时，已经带走一部分热量，降低排气温度；最后，中心尾椎和内层喷管有效地遮挡了涡轮，使得发动机的后向雷达隐身大有改善。

技术总结
本发明公开了一种模块化协同作业无人机，包括核心机体模块，机头模块，机翼模块包括标准机翼模块、大型机翼模块和高空翼型模块中的一个模块或多个模块的组合，尾翼模块，包括下反尾翼模块、上反尾翼模块中的一个模块或多个模块的组合，前述所有模块均设有对接端口，其对接端口均设置有对接榫卯和电磁铁用于连接其他模块，维持无人机整体结构；从而能够重构成多种构型的无人机。本发明依靠模块化单元，将飞机分为核心机身、机翼、尾翼、吊舱等部件，在核心机身的基础上搭配不同模块，可灵活组装包括基础型、拓展型、高空侦查型、截机型和特种作业型在内的多种机型，提高作业准备灵活性，降低成本。降低成本。降低成本。


技术研发人员：徐筱拿 白天宇 曹成成 胡嘉纯 龙垚松 薛涛
受保护的技术使用者：徐筱拿
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/11/14