可折叠变构无人机
阅读说明：本技术 可折叠变构无人机 (Collapsible allosteric unmanned aerial vehicle ) 是由 曾揚洋 桂熙汶 李佳忆 向怀祥 黄卿釤 唐震宇 程彦凯 王相龙 戴家俊 赵君珂 于 2021-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可折叠变构无人机,包括机身、可转动安装于机身上的两对机翼、安装于机身头部的前推桨、安装于机身尾部的尾翼以及设置于机翼上的涵道风扇,所述机翼可被驱动转动与机身近似平行形成折叠状态或与机身近似垂直形成展开状态或与机身斜交形成半展开状态；本发明的无人机可依据地势自适应的切换起落模式以及飞行模式,利于适应复杂的地形,能够实现各种应用场景下的稳定飞行,使得操空更加的灵活；而且该结构的机翼折叠时水平收纳至机身两侧,可大大减小整个飞行器的降落占地面积；该结构的无人机其结构较为简单,利于实现轻量化设计,减小能耗,并且利于减小无人机的机身体积,实现高空间利用率。(The invention discloses a foldable reconfigurable unmanned aerial vehicle, which comprises a fuselage, two pairs of wings, a forward propeller, an empennage and a ducted fan, wherein the two pairs of wings are rotatably arranged on the fuselage, the forward propeller is arranged at the head of the fuselage, the empennage is arranged at the tail of the fuselage, and the ducted fan is arranged on the wings; the unmanned aerial vehicle can adaptively switch the landing and landing modes and the flight mode according to the terrain, is favorable for adapting to complex terrain, and can realize stable flight in various application scenes, so that the operation is more flexible; the wings of the structure are horizontally stored to two sides of the aircraft body when being folded, so that the landing floor area of the whole aircraft can be greatly reduced; its structure of the unmanned aerial vehicle of this structure is comparatively simple, does benefit to and realizes lightweight design, reduces the energy consumption to do benefit to and reduce unmanned aerial vehicle's fuselage volume, realize high space utilization.)
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种可折叠变构无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机广泛的应用与各种场景，例如航拍、农作物监控、植被保护、自拍、快递运输、灾难救援、观测野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、及影视拍摄等。
现有的无人机通常分为固定翼无人机和多旋翼无人机，固定翼无人机需要较长的跑道，多旋翼无人机与直升机均需要较大的停机坪。他们的起飞、降落均需要有特定的场地，无法适应城市等较为复杂地形的起飞和降落。
因此，为解决以上问题，需要一种可折叠变构无人机，该无人机可在固定翼无人机与多旋翼无人机之间双向切换，可适应城市中较为狭窄的或者较为复杂地形的起飞和降落。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种需要一种可折叠变构无人机，该无人机可在固定翼无人机与多旋翼无人机之间双向切换，可适应城市中较为狭窄的或者较为复杂地形的起飞和降落。
本发明的可折叠变构无人机，包括机身、可转动安装于机身上的两对机翼、安装于机身头部的前推桨、安装于机身尾部的尾翼以及设置于机翼上的涵道风扇，所述机翼可被驱动转动与机身近似平行形成折叠状态或与机身近似垂直形成展开状态或与机身斜交形成半展开状态。
进一步，所述机翼包括平行设置的细梁、主梁和定位梁以及同时贯穿在各梁上并沿各梁长度方向排列设置的多个支撑板和同时连接于各梁末端的杆头，所述涵道风扇设置于杆头上，在机翼展开状态时，所述细梁、主梁和定位梁从后向前依次布置。
进一步，所述机身包括水平设置的主板体和位于主板体下方的下板体以及连接于主板体和下板体之间的下连接梁，所述主板体和下板体之间形成了一号安装位。
进一步，所述机翼与机身之间通过转向驱动件连接，所述转动驱动件可直接驱动机翼水平转动以形成折叠状态或展开状态或半展开状态。
进一步，所述机身还包括水平设置的上板体以及连接于主板体和上板体之间的上连接梁，所述上板体位于主板体尾部位置上方，所述上板体与主板体之间形成了二号安装位。
进一步，位于前侧的一对机翼安装于一号安装位内，位于后侧的一对机翼安装于二号安装位内。
进一步，所述尾翼包括尾翼安装座和尾翼本体，所述尾翼安装座安装于二号安装位内，所述尾翼安装座向后伸出二号安装位后与尾翼本体连接。
进一步，所述支撑板呈头部宽尾部尖的近似水滴形。
本发明的有益效果：
本发明的无人机可依据地势切换起落模式以及飞行模式，利于适应复杂的地形，能够实现各种应用场景下的稳定飞行，适用范围更加的灵活。该结构的机翼折叠时水平收纳至机身两侧，可大大减小整个飞行器的起飞与降落所需的占地面积。该结构的无人机其结构较为简单，利于实现轻量化设计。飞行模式切换升力来源的方式能减小能耗，提高能量利用效率。并且利于减小无人机的机身体积，实现高空间利用率；
本发明中的无人机可以满足在较小的场地或者有限的空间内实现更高效、更快捷、更省时的起飞和降落，并且起飞条件适应性较强，基本能够适应于任何空间或者地形起飞及降落；
本发明中的无人能够实现在城市拥堵的地面交通上空实现自由快捷的移动；且该无人机能实现等同于户外露天停车场的单个车辆范围内的停放以及起降。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为机翼展开结构示意图；
图2为机翼折叠结构示意图；
图3为机翼半展开结构示意图；
图4为机翼结构示意图；
图5为机身结构示意图；
图6为图5的侧视结构示意图；
具体实施方式
如图所示，本实施例中提供了一种可折叠变构无人机，包括机身10、可转动安装于机身上的两对机翼20、安装于机身头部的前推桨30、安装于机身尾部的尾翼40以及设置于机翼上的涵道风扇50，所述机翼可被驱动转动与机身近似平行形成折叠状态或与机身近似垂直形成展开状态或与机身斜交形成半展开状态。
此处的一对机翼指的是安装于机身两侧的两个成对的机翼，一对机翼对称布置于机身的两侧；近似平行含义为机翼与机身长度方向平行并允许具有±15°的偏差，相应的近似垂直的含义为机翼与机身长度方向垂直并允许具有±15°的偏差，机翼与机身的具体相对角度以实际工况可做相应的调整；
结合图1所示，在机身的底部还连接有固定起落架60，机身内部安装有电池，机身的前端内安装有无刷电机用于驱动前推桨转动，该无人机的四个涵道的中心连线交点与机身的质心重合，因此飞行时的姿态调节和稳定性能够得到保证；
图1中机翼展开呈展开状态，此时机翼与机身垂直，此状态时无人机为固定翼无人机，在起落时需要通过前推桨30提供前进动力并滑翔起落，图2中对应的是机翼折叠状态，此状态对应的是无人机降落后收纳状态，以减小占地，图3中对应的是半展开状态，此时机翼呈X形分布，配合涵道风扇50提供动力，使得无人机转化为多旋翼无人机，可用于垂直起落；该结构的无人机可依据地势自适应的切换起落模式以及飞行模式，利于适应复杂的地形，能够实现各种应用场景下的稳定飞行，使得操空更加的灵活；而且该结构的机翼折叠时水平收纳至机身两侧，可大大减小整个飞行器的降落占地面积；该结构的无人机其结构较为简单，利于实现轻量化设计，减小能耗，并且利于减小无人机的机身体积，实现高空间利用率。
本实施例中，所述机翼20包括平行设置的细梁21、主梁22和定位梁23以及同时贯穿在各梁上并沿各梁长度方向排列设置的多个支撑板24和同时连接于各梁末端的杆头25，所述涵道风扇50设置于杆头上，在机翼展开状态时，所述细梁21、主梁22和定位梁23从后向前依次布置。后指的是机翼靠近机身尾部一侧，前指的是机翼靠近机身头部一侧；结合图4所示，各个支撑板与各个梁体配合构成了机翼的框架，并在该框架外包蒙皮形成机翼外轮廓，每个支撑板上开设有三个装配孔用于与三个梁配合，并且细梁21的直径小于主梁22和定位梁23的直径，细梁位于机翼后侧，适配于机翼外形，通过该结构的机翼利于保证机翼有效结构强度和刚度的前提下，实现轻量化设计，以减小能耗。
本实施例中，所述机身10包括水平设置的主板体11和位于主板体下方的下板体12以及连接于主板体和下板体之间的下连接梁13，所述主板体和下板体之间形成了一号安装位14。结合图3和图5所示，下连接梁13设置有四个并呈四角布置，下板体12小于主板体，使得主板体向后伸至下板体12后侧位置形成类似悬臂结构，此时下板体上连接有斜撑18支撑于主板体的悬臂位置处，固定起落架连接于下板体12底部，电池、飞行控制面板、线路原件以及GPS系统、前推桨无刷电机等都是放置于一号安装位内，通过一号安装位的设置利于无人机各个部件的集成安装，无人机利用GPS的定位功能更加灵活地控制，根据GPS定位信息的高度和经纬度分配不同电压调节各桨转速达到定点悬停的目的，这也能使无人机在实现测绘等工作时能更高效的工作；
本实施例中，所述机翼20与机身10之间通过转向驱动件26连接，所述转动驱动件可直接驱动机翼水平转动以形成折叠状态或展开状态或半展开状态。转向驱动件26采用转向舵机，通过转向舵机直连的结构利于提高机翼驱动的相应速度；在起飞时，四个转向舵机收到控制面板的电信号开始工作，将机翼有折叠状态变构成为展开状态或者半展开状态；然后通过四个涵道风扇实现垂直起降，或者通过前推桨30实现滑翔起飞。
本实施例中，所述机身10还包括水平设置的上板体15以及连接于主板体和上板体之间的上连接梁16，所述上板体15位于主板体11尾部位置上方，所述上板体15与主板体11之间形成了二号安装位17。上连接梁16设置有四个并呈四角布置，主板体、上板体和下板体均采用碳纤维板，且碳纤维板的厚度不超过3mm，强度经过计算足够放置无人机配件等；下连接梁13和上连接梁16均采用直径约5mm的铜柱，而且机身还设置有外壳，各个板体包裹于外壳内，无人机机身外壳的外形采用流线型设计，能够有效的降低风阻，减小无人机抗阻力消耗，从而能够保障续航能力；该结构的无人机其结构简单，重量轻，展开状态下翼展可控制在1000mm左右，机身长可控制在600mm左右，折叠状态下机身的宽度可控制在260mm左右，利于减小无人机的体积，实现长时间的续航，且适复杂地形的飞行。
本实施例中，位于前侧的一对机翼安装于一号安装位14内，位于后侧的一对机翼安装于二号安装位17内。结合图6所示，一号安装位14内左右两侧各安装有转向舵机，同样二号安装位17内左右两侧各安装有转向舵机，通过两个安装位的设置，利于保证各个机翼的安装稳定性。
本实施例中，所述尾翼40包括尾翼安装座41和尾翼本体42，所述尾翼安装座安装于二号安装位17内，所述尾翼安装座向后伸出二号安装位17后与尾翼本体42连接。结合图6所示，尾翼安装座41固定于主板体上，尾翼安装座41尾部具有安装孔，尾翼本体42通过插接的方式安装于该安装孔内，通过该结构利于尾翼的安装，提高尾翼的结构稳定性。
本实施例中，所述支撑板24呈头部宽尾部尖的近似水滴形。结合图4所示，撑板24尾部为尖锐状，该结构适应于机翼的蒙皮结构，使得机翼形成流线型，以达到良好的流体性能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。