阅读说明：本技术 一种无人自转旋翼机 (Unmanned rotation gyroplane ) 是由 吴伟伟 马存旺 李明新 付义伟 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无人自转旋翼机,包括旋翼系统、预转机构、操纵机构、机身、测控系统、导航飞控系统、电气系统、短翼、动力系统、尾翼以及起落架,导航飞控系统、电气系统及测控系统安装在机身内；动力系统安装于机身的动力舱,旋翼系统安装在机身上部,预转机构与旋翼系统相连,用于在起飞时借助所述动力系统提供的动力,使旋翼系统预转至预定转速,操纵机构与旋翼系统相连,用于飞行时,对旋翼系统进行操控以依靠来流驱动旋翼系统自转提供升力,并控制旋翼机的飞行姿态,短翼安装在机身左右两侧,用于载荷挂载,同时提供部分升力；尾翼安装于机身的后侧。本发明无人自转旋翼机具备自主起降与航线飞行能力,具有起降距离短、环境适应性强等优点。(The invention discloses an unmanned autorotation gyroplane, which comprises a rotor system, a prerotation mechanism, an operating mechanism, a fuselage, a measurement and control system, a navigation flight control system, an electrical system, a short wing, a power system, a tail wing and an undercarriage, wherein the navigation flight control system, the electrical system and the measurement and control system are arranged in the fuselage; the power system is arranged on a power cabin of the aircraft body, the rotor wing system is arranged on the upper part of the aircraft body, the pre-rotation mechanism is connected with the rotor wing system and used for pre-rotating the rotor wing system to a preset rotating speed by means of power provided by the power system during takeoff, the control mechanism is connected with the rotor wing system and used for controlling the rotor wing system to drive the rotor wing system to rotate by means of incoming flow so as to provide lift force and control the flying posture of the rotorcraft during flying, and the short wings are arranged on the left side and the right side of the aircraft body and used for load hanging and providing part of lift force at; the empennage is installed at the rear side of the fuselage. The unmanned autorotation gyroplane has the capabilities of autonomous take-off and landing and air route flight, and has the advantages of short take-off and landing distance, strong environmental adaptability and the like.)

一种无人自转旋翼机

技术领域

本发明涉及飞行器设计技术领域，具体的，是涉及一种无人自转旋翼机。

背景技术

自转旋翼机是一种利用来流驱动旋翼自转产生升力，螺旋桨推(拉)克服前飞阻力的旋翼飞行器。自转旋翼机与直升机区别在于在飞行时自转旋翼机旋翼是依靠来流驱动自转，而直升机旋翼则依靠发动机驱动；自转旋翼机前飞是利用螺旋桨推(拉)力克服前飞阻力，而直升机一般是利用旋翼拉力分量克服前飞阻力；自转旋翼机一般采用倾斜旋翼桨盘改变飞行状态，而直升机一般采用周期变距改变飞行状态。

自转旋翼机出现时间比直升机要早，但由于不能悬停，后续发展趋缓。但自转旋翼机具有结构简单、安全性高、经济性好、速度范围宽以及可短距起降等优点，随着现代航空技术的发展，自转旋翼机又迎来了新的发展机遇，国内外相继出现了多型成熟的有人自转旋翼机。但有人驾驶自转旋翼机存在使用局限，例如在低能见度或夜晚条件下，不能开展飞行，驾驶员易疲劳等。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出了一种可以滑跑起降的无人自转旋翼机，具有起降距离短、环境适应性强等优点。

本发明的无人自转旋翼机包括旋翼系统、预转机构、操纵机构、机身、测控系统、导航飞控系统、电气系统、短翼、动力系统、尾翼以及起落架，所述导航飞控系统、电气系统及测控系统安装在机身内；所述动力系统安装于机身的动力舱，所述旋翼系统安装在机身上部，是主要的升力面和操纵面，所述预转机构与所述旋翼系统相连，用于在起飞时借助所述动力系统提供的动力，使旋翼系统预转至预定转速，所述操纵机构与所述旋翼系统相连，用于飞行时，对旋翼系统进行操控以依靠来流驱动旋翼系统自转提供升力，并控制旋翼机的飞行姿态，所述短翼安装在机身左右两侧，用于载荷挂载，同时提供部分升力，为旋翼卸载；所述尾翼安装于机身的后侧，用于控制航向。

优选所述操纵机构包括旋翼支座、两个拉杆和两个直线舵机，所述旋翼系统借助所述旋翼支座安装在机身的上部，两个直线舵机安装在机身上，分别借助两个拉杆与旋翼支座的两端相连，由此控制旋翼系统的前后倾斜与左右倾斜角度。

优选所述预转机构采用直线舵机控制是否接通预转，其包括大齿轮、小齿轮、上传动杆、齿轮箱、下传动杆、皮带轮、皮带、预转压杆和一个直线舵机，该直线舵机和所述皮带轮安装于机身的后部，所述皮带轮经由所述皮带与动力系统相连，所述直线舵机借助所述预转压杆能够使所述皮带轮上下移动，由此能够接通或断开所述动力系统的动力传递，所述皮带轮与下传动杆同轴固连，所述下传动杆借助所述齿轮箱与所述上传动杆转向连接，所述大齿轮和所述小齿轮相啮合，均安装在所述旋翼支座上，所述大齿轮与所述旋翼系统连接，能够带动旋翼转动，所述小齿轮与所述上传动杆相连，由此，在起飞时直线舵机借助预转压杆带动所述皮带轮向上移动，绷紧皮带，从而借助动力系统进行转动，进而经由下传动杆、齿轮箱、上传动杆和小齿轮传递动力，使大齿轮带动旋翼旋转，接通预转，当旋翼达到预定速度飞机开始起飞时，直线舵机控制预转压杆使所述皮带轮下降，松开皮带，断开动力传递，在接通预转时缓慢接通，在断开预转时快速断开。

优选所述机身采用流线型气动外形，同时机身与旋翼系统连接结构采用整流罩，降低飞行阻力。

优选所述起落架采用前三点式起落架，主起落架支臂采用整流罩整流，前起落架采用舵机控制前轮转向。

优选所述短翼可拆卸，根据任务需求可选择是否安装。

优选所述旋翼系统采用跷跷板式旋翼，由操纵机构控制旋翼系统的俯仰与滚转，进而控制无人机的飞行姿态。

优选所述导航飞控系统具备实现自主起降，姿态、高度、速度控制的模块，自主航线飞行，可接受人工遥控指令。

优选所述尾翼包括平尾，大垂尾，方向舵，两个小垂尾，小垂尾位于平尾两端，采用舵机控制方向舵的偏转角度，进而控制无人机的航向。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明提出了一种无人自转旋翼机，具备自主起降与航线飞行能力，具有起降距离短、环境适应性强等优点。

(2)本发明采用流线型机身，并结合整流措施，降低了全机飞行阻力。

(3)本发明操纵机构、预转机构、起落架前轮转向等均采用全电操纵，降低了系统复杂度。

(4)本发明采用直线舵机直接操纵旋翼，降低了操纵机构复杂度，减轻了结构质量。

附图说明

图1为本发明等轴测视图；

图2为本发明局部等轴测视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出了一种无人自转旋翼机包括旋翼系统1、预转机构2、操纵机构3、机身4、测控系统5、导航飞控系统6、电气系统7、短翼8、动力系统9、尾翼10以及起落架11，可实现自主短距起降及航线飞行。

导航飞控系统6、电气系统7及测控系统5安装在机身4内；动力系统9安装在机身4动力舱，提供前飞动力，包括发动机、螺旋桨及燃油装置；旋翼系统1安装在机身4上部，包括桨叶、桨毂等，是主要的升力面和操纵面，起飞时由动力系统发动机通过预转机构2将旋翼系统1预转至预定转速，然后断开，无人机加速滑跑起飞，起飞距离在60米以内；飞行时，旋翼向后倾斜，依靠来流驱动旋翼系统1自转提供升力，并由操纵机构3控制旋翼系统1的前后倾斜与左右倾斜角度，进而控制旋翼机的飞行姿态；短翼8安装在机身4左右两侧，可用于载荷挂载，同时提供部分升力，为旋翼卸载；尾翼10用于控制航向。

所述导航飞控系统6具备自主起降，姿态、高度、速度控制，自主航线飞行，可接受人工遥控指令等功能；

所述机身4采用流线型气动外形，同时机身4与旋翼系统1连接结构采用整流罩整流，降低飞行阻力；

所述起落架11采用前三点式起落架，主起落架支臂采用整流罩整流，前起落架采用舵机控制前轮转向。

所述短翼8可拆卸，可根据任务需求可选择是否安装。

所述旋翼系统1采用跷跷板式旋翼，并由操纵机构3控制旋翼系统1的俯仰与滚转，进而控制无人机的飞行姿态。

所述操纵机构3采用直线舵机直接进行操纵，包括旋翼支座14、拉杆16、直线舵机19；

所述尾翼10包括平尾，大垂尾，方向舵，两个小垂尾，小垂尾位于平尾两端，采用舵机控制方向舵的偏转角度，进而控制无人机的航向。

如图2所示，所述预转机构2采用直线舵机控制是否接通预转，包括大齿轮12、小齿轮13、上传动杆15、齿轮箱17、下传动杆18、皮带轮20、皮带21、预转压杆22、直线舵机23，在接通预转时缓慢接通，时间约10秒，在断开预转时快速断开，时间控制在0.5秒以内。

本发明所阐述的内容为该领域具体应用的一个实例，但任何熟知该领域的专业人员，应明确本发明包含但不限于本实例，在此基础上所做的任何改动都属于本发明知识和技术产权保护范围之内。