一种交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机

本技术涉及双机身重载可垂起无人机，特别是涉及交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机。

背景技术：

1、可垂起固定翼无人机为当前工业无人机发展的重要趋势，大面积农林用植保无人机、航空测绘用无人机、乡村紧急救援无人机及未来支线用物流无人机等均对可垂起、飞行速度、起降条件、载重等提出了重要要求。常规的多旋翼垂起无人机尽管可实现垂起功能，载荷任务适应性强，但在远距离运输、长续航能力上存在较大问题，无法实现远航程、长航时飞行；大多中大型固定翼无人机无法实现垂直起降，难以适应于乡村等无起降条件的任务需求，限制了物资投放、医疗救援、生命探测等紧急的任务能力能求；市场中主流的可垂起固定翼无人机大多采用单机身、多旋翼简单组合的方式，尽管实现了可垂起功能，但存在死重过大，结构性能较差，飞行阻力过大，飞行性能较差。因此，面向可垂起、飞行速度、起降条件、载重的更优性能的无人机，是未来设计和研究的重要方向，鉴于以上三类无人机设计方案均无法满足实际市场需求，为解决以上重要问题，结合无人机机翼优化设计、可倾转旋翼设计、双机身结构、多发动力匹配等，设计的新概念交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机具有更大有效载荷、可实现垂起平飞的平稳切换等，有望在高效物资运输、紧急搜救、医疗救援、军用物资投送、侦察监视等应用场景有重要潜力。

2、本实用新型的技术问题在于实现以下几个关键问题：（1）如何实现垂起到平飞的模态平稳转换；（2）如何实现大载荷、高结构强度且不影响飞行性能；（3）如何实现较低的气动阻力和高效飞行控制能力；（4）如何实现垂直起降、滑跑起降的综合实现。以上四个关键问题的有效解决，将在很大程度上解决高强飞机结构强度、较大载荷装载、优秀的飞行性能和较强的起降场地适应能力，为重型物资的高效运输和物流提供新型投放平台。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提供一种高强结构、大载重的可垂起无人机。

2、本实用新型的交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，其特征在于：所述交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机包含机体结构部分、交叉型复合机翼部分、控制舵面部分、动力推进系统。所述机体结构部分用于有效载荷、机载系统、机电系统等装载，并提供较高的结构强度，所述交叉型复合机翼部分由鸭翼、主机翼、x交叉型机翼组成，为无人机提供平飞时的升力和较高的结构强度，控制舵面部分实现平飞时无人机飞行姿态控制，动力推进系统可实现无人机垂起、平飞及相应飞行模态的切换，提供飞行动力。

3、进一步地，所述机体结构部分左右两侧双机身、机身下方的支柱式起落架、内侧辅助机身共同组成，左右两侧双机身为无人机装载的主要部分，机身截面可采用圆形、椭圆形、矩形、梯形等，支柱式起落架位于左右两侧双机身下方，分为前后两部分，前起落架距机身头部8-30%机身长度，后起落架距机身尾部10-35%机身长度，内侧辅助机身位于左右两侧双机身之间，其机身截面可采用圆形、椭圆形、矩形、梯形或其他减阻型形状，长度为左右两侧双机身长度的15-80%，可用于探测载荷、信号收发装置等装载。

4、进一步地，所述交叉型复合机翼部分由鸭翼、主机翼、x交叉型机翼前翼、x交叉型机翼后翼、尾翼组成。鸭翼位于左右两侧双机身前段外侧，为无人机提供涡升力和主动控制，其展长为主机翼展长的20-40%，距机头位置5-30%机身长度，采用中单翼或下单翼方式安装，主机翼为升力的主要部分，位于左右两侧双机身后段外侧，距离机身尾部10-40%机身长度，采用上单翼或中单翼方式安装，x交叉型机翼前翼连接于左右两侧双机身和内侧辅助机身的前段，x交叉型机翼后翼连接于左右两侧双机身和内侧辅助机身的后段，并且x交叉型机翼后翼（24）与x交叉型机翼前翼（23）上下交错设置，尾翼位于左右两侧双机身尾部，可实现平尾和垂尾共同作用。鸭翼、主机翼、x交叉型机翼前翼、x交叉型机翼后翼翼型可选择低速翼型、层流翼型、超临界翼型等，尾翼采用对称翼型。

5、进一步地，所述控制舵面部分由鸭翼升降舵、襟翼、副翼、升降舵组成，鸭翼升降舵位于鸭翼后缘，为无人机平飞时升降提供辅助作用，襟翼位于主机翼内段后缘，长度为20-45%主机翼半展长，副翼位于主机翼外段后缘，长度为25-50%主机翼半展长，升降舵位于尾翼后缘。

6、进一步地，所述动力推进系统前可垂起推进螺旋桨、后可垂起推进螺旋桨、推进螺旋桨组成，前可垂起推进螺旋桨位于鸭翼翼梢，可倾转实现垂起升力和平飞推力产生，后可垂起推进螺旋桨位于主机翼上，在襟翼、副翼之间，可倾转实现垂起升力和平飞推力产生，推进螺旋桨位于内侧辅助机身尾部，为无人机提供推进动力。前可垂起推进螺旋桨、后可垂起推进螺旋桨、推进螺旋桨螺旋桨可采用2、3、4、5桨叶，材质可为木质、树脂、金属等。

7、与现有相似的可垂起无人机相比，本实用新型具有如下优点：

8、（1）采用双机身、辅助机身相结合，提供一种大载荷运载空间、高结构强度的机体结构，同时不影响飞行性能的设计方式，载荷能力提升90%以上；

9、（2）采用的x交叉型复合机翼将鸭翼、平直机翼、连接翼等设计方式融合起来，可提升升力40%以上，同时由于x交叉型中间机翼的设计方式，可提高无人机在大迎角的失速特性。

10、（3）推进系统采用可垂起推进螺旋桨、平飞推进螺旋桨融合的模式，提供了一种可垂起、平稳转换的推进系统，且在飞行过程不存在死重，飞行性能不受影响。

技术特征：

1.一种交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，其特征在于，包括机体结构部分、交叉型复合机翼部分、控制舵面部分和动力推进系统；所述机体结构部分包括左右两侧双机身（11）、机身下方的支柱式起落架（12）、内侧辅助机身（13），用于有效载荷、机载系统和机电系统装载，并提供较高的结构强度；所述交叉型复合机翼部分包括鸭翼（21）、主机翼（22）、x交叉型机翼前翼（23）、x交叉型机翼后翼（24）、尾翼（25），为无人机提供平飞时的升力和结构强度；所述控制舵面部分包括鸭翼升降舵（31）、襟翼（32）、副翼（33）、升降舵（34），用于无人机飞行姿态控制；所述动力推进系统包括前可垂起推进螺旋桨（41）、后可垂起推进螺旋桨（42）、推进螺旋桨（43），用于无人机垂起、平飞及相应飞行模态的切换，提供飞行动力。

2.根据权利要求1所述交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，其特征在于，所述左右两侧双机身（11）为无人机装载的主要部分，机身截面采用圆形、椭圆形、矩形或梯形；支柱式起落架（12）位于左右两侧双机身（11）下方，分为前后两部分，前起落架距机身头部8-30%机身长度，后起落架距机身尾部10-35%机身长度；内侧辅助机身（13）位于左右两侧双机身（11）之间，通过x交叉型机翼前翼（23）和x交叉型机翼后翼（24）固定连接，内侧辅助机身（13）的机身截面采用圆形、椭圆形、矩形或梯形减阻型形状，长度为左右两侧双机身（11）长度的15-80%。

3.根据权利要求1所述交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，其特征在于，所述鸭翼（21）位于左右两侧双机身（11）前段外侧，为无人机提供涡升力和主动控制，其展长为主机翼展长的20-40%，距机头位置5-30%机身长度，采用中单翼或下单翼方式安装；所述主机翼（22）为升力的主要部分，位于左右两侧双机身（11）后段外侧，距离机身尾部10-40%机身长度，采用上单翼或中单翼方式安装；x交叉型机翼前翼（23）连接于左右两侧双机身（11）和内侧辅助机身（13）的前段，x交叉型机翼后翼（24）连接于左右两侧双机身（11）和内侧辅助机身（13）的后段，并且x交叉型机翼后翼（24）与x交叉型机翼前翼（23）上下交错设置；所述尾翼（25）连接左右两侧双机身（11）尾部，具有平尾和垂尾作用；所述鸭翼（21）、主机翼（22）、x交叉型机翼前翼（23）、x交叉型机翼后翼（24）的翼型为低速翼型、层流翼型、超临界翼型中任意一种，尾翼（25）采用对称翼型。

4.根据权利要求1所述交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，其特征在于，所述鸭翼升降舵（31）位于鸭翼后缘，为无人机平飞时升降提供辅助作用，襟翼（32）位于主机翼（22）内段后缘，长度为20-45%主机翼（22）半展长，副翼（33）位于主机翼（22）外段后缘，长度为25-50%主机翼（22）半展长，升降舵（34）位于尾翼（25）后缘。

5.根据权利要求1所述交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，其特征在于，所述前可垂起推进螺旋桨（41）设置于鸭翼（21）翼梢，可倾转实现垂起升力和平飞推力产生；所述后可垂起推进螺旋桨（42）设置于主机翼（22）上，位于襟翼（32）、副翼（33）之间，可倾转实现垂起升力和平飞推力产生；所述推进螺旋桨（43）设置于内侧辅助机身（13）尾部，为无人机提供推进动力；所述前可垂起推进螺旋桨（41）、后可垂起推进螺旋桨（42）、推进螺旋桨（43）螺旋桨采用2、3、4或5桨叶，材质为木质、树脂或金属。

技术总结本技术公开了一种交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机，所述交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机包含机体结构部分、交叉型复合机翼部分、控制舵面部分、动力推进系统。本技术交叉型复合机翼双机身重载可垂起无人机具有结构强度高、垂起水平飞行模态转换平稳、起降条件要求低等优势，载荷能力提升90%以上，升力提升40%以上，大迎角失速特性优秀，可广泛应用于应急救援、乡村物流运输、医疗救援等。技术研发人员：李隆隆,田秋丽,吴浩坤,刘战合,曾宪泽,刘广林,曹站苗,崔晓森,刘思创,管莺雅,楚星晨,王旭晨,赵昕受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院技术研发日：20230927技术公布日：2024/7/18