阅读说明：本技术 适用于无人机的变角度太阳能机翼结构 (Variable-angle solar wing structure suitable for unmanned aerial vehicle ) 是由 武明建 张瑞洁 吴志林 李忠新 于 2021-10-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于无人机的变角度太阳能机翼机构,具体包括内侧机翼、外侧机翼和机翼调节机构的结构设计。该变角度太阳能机翼工作时,固定于中间机翼上的伺服舵机可带动摆杆和连杆转动,实现对外侧机翼角度的调节,使太阳光能够以更大角度照射外侧机翼上的太阳能电池板,增强无人机的续航能力。本专利采用拆分机翼的方式,在外侧机翼上安装太阳能电池板,通过舵机实现对外侧机翼的一定角度的调节,解决了无人机在飞行时的耗能问题,创造性地提出了一种适用于无人机的变角度太阳能机翼设计方法。(The invention discloses a variable-angle solar wing mechanism suitable for an unmanned aerial vehicle, and particularly comprises an inner wing, an outer wing and a structural design of a wing adjusting mechanism. When the variable-angle solar wing works, the servo steering engine fixed on the middle wing can drive the swing rod and the connecting rod to rotate, so that the angle of the outer wing can be adjusted, sunlight can irradiate the solar cell panel on the outer wing at a larger angle, and the cruising ability of the unmanned aerial vehicle is enhanced. This patent adopts the mode of split wing, installs solar cell panel on the wing of outside, realizes the regulation to the certain angle of wing of outside through the steering wheel, has solved the power consumption problem of unmanned aerial vehicle when the flight, has creatively provided a variable angle solar energy wing design method suitable for unmanned aerial vehicle.)

适用于无人机的变角度太阳能机翼结构

技术领域

本发明涉及无人机的变角度太阳能机翼结构设计，特别是一种适用于无人机的变角度太阳能机翼结构。

背景技术

随着对机载监视要求的提升，人们希望无人飞行器相对有人飞行器能够实现更长时间的飞行，然而仅依靠燃油难以实现连续几个月甚至数年的持续飞行，以用于执行侦察监视与通信中继任务。太阳能飞行器在白天飞行当中，将太阳能转换为电能，一部分直接供飞行使用，并将多余的电能储存到蓄电池中供夜晚或太阳辐射较弱时使用，第二天太阳升起来时可继续循环该运行方式。太阳能飞行器实现不间断持续飞行的关键技术在于在白天转换得到的能量不仅能够满足白天飞行消耗，而且需要满足夜晚飞行需求。

由于夏季附近的太阳光照强烈、光照时间长、太阳高度角较高等因素，使得太阳能飞行器在白天飞行过程中可以转换得到较多的电能，因此多数太阳能飞行器仅能在夏季附近实现持续飞行。冬季北纬中高纬度地区太阳高度角小、光照时间短等因素导致太阳能飞行器转换得到的电能较少，使其难以实现昼夜持续飞行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于无人机的变角度太阳能机翼结构，以完成无人机飞行过程中的机翼间相对角度的调节工作，以调整机翼上太阳能面板受阳光照射角度，提高飞行续航时间。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种适用于无人机的变角度太阳能机翼结构，

该机翼分为三段：包括中间机翼和位于中间机翼两侧的外侧机翼；

所述中间机翼通过机翼变体机构与外侧机翼铰接，成对称变体构型；

所述机翼变体机构用于驱动外侧机翼相对中间机翼的转动；

所述外侧机翼上设有太阳能电池板和光照采集模块；

所述光照采集模块用于采集光照强度，并通过航控系统控制机翼变体机构的运动，实现外侧机翼角度的控制。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)在无人机机翼上安装带有太阳能电池板的蒙皮，使飞机在飞行时可利用太阳能作为飞行能源，有利于提高续航能力，并保护环境。

(2)将无人机机翼拆分出外侧机翼，当阳光照射在飞机外侧机翼上的太阳能电池板的角度较小时，可在不改变飞机整体飞行姿态的前提下，通过调整外侧机翼的角度实现对阳光照射角度的调整，提高对太阳能的利用率。

(3)通过伺服舵机-连杆的机翼调节机构，可牢固连接无人机外侧机翼和中间机翼，并实现对外侧机翼角度的有效控制。整个设计布局均匀平衡，机翼可实现预期动作。

附图说明

图1是变角度太阳能机翼与无人机机身安装示意图；

图2是中间机翼结构示意图；

图3是左侧机翼结构示意图；

图4是机翼调节机构结构示意图；

图5是无人机调节外侧机翼角度工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

本发明涉及一种适用于无人机的变角度太阳能机翼机构，该机构通过中间机翼B与机身C固定，各机构、零件可按照预定设计运动。各机构的相对位置关系如下：

结合图1，整套可调节机翼由中间机翼B和设置在中间机翼B左右两侧的外侧机翼(左侧机翼A、右侧机翼D)组成，两侧机翼对称布置。中间机翼B通过机翼变体机构E与外侧机翼(左侧机翼A、右侧机翼D)铰接，机翼变体机构E由固定在中间机翼B上的伺服舵机10驱动，左侧机翼A与右侧机翼D对日跟踪过程中偏转角度相同，方向可相同或相反，成对称变体构型。

结合图2，中间机翼B包括第一前梁1、主梁2、第一后梁3、一系列第一翼肋4、装有太阳能电池板的第一蒙皮5。第一前梁1、主梁2、第一后梁3穿过一系列第一翼肋4上的预制孔，第一翼肋4之间按一定距离(等间距)排列，外部蒙有第一蒙皮5。

结合图3，所述外侧机翼结构包括第二前梁6、第二后梁7、一系列第二翼肋8和带有太阳能电池板的第二蒙皮9。第二前梁6、第二后梁7穿过一系列第二翼肋8上的预制孔，第二翼肋8之间按一定距离(等间距)排列，外部蒙有第二蒙皮9。

结合图4，所述机翼变体机构包括伺服舵机10、摆杆11、连杆12、轴承组13、转轴14。中间机翼的第一前梁1和外侧机翼的第二前梁6通过轴承组13连接，可实现自由转动；同样的，中间机翼的第一后梁3和外侧机翼的第二后梁7通过轴承组连接，可实现自由转动。伺服舵机10固定在中间机翼的第一前梁1上，摆杆11中间固定在伺服舵机10的输出轴上，摆杆11上下两端各与一连杆12的一端通过转轴14连接，连杆12的另一端通过转轴14与外侧机翼的第二前梁6转动连接。

当机翼保持固定角度时，伺服舵机10控制摆杆11固定在恒定位置不发生转动，摆杆11与连杆12连接，外侧机翼在连杆12支撑下实现保持固定角度。

结合图5，在飞机飞行过程中，当太阳光线斜向照射机翼第二蒙皮9上的太阳能电池板时，可通过控制伺服舵机10，伺服舵机10转动带动摆杆11转动，使摆杆11带动上下连杆12转动一定角度，拉动第二前梁6绕轴承组13转动，实现对外侧机翼(左侧机翼A和右侧机翼D)角度的调整，使外侧机翼(左侧机翼A和右侧机翼D)上的太阳能电池板可被太阳光线垂直照射，以提高飞机的续航时间。左侧机翼A和右侧机翼D上设有光照传感器，用于检测光照强度，无人机航控系统根据光照强度控制伺服舵机10转动角度，实现外侧机翼角度的控制。

在调整飞机机翼的过程中，左侧机翼A和右侧机翼D偏转角度相同，方向相同或相反，以保持对称变体构型。这种构型可增加展弦比，减小诱导阻力，减少电能消耗，增加飞行时间。