本發(fā)明涉及一種固定翼無人飛行器，具體涉及一種具有垂直起降功能的涵道式動力的固定翼無人飛行器。

背景技術(shù)：

近年來，無人飛行器的生產(chǎn)和研發(fā)逐步興起，無人飛行器由于其自身具備的鮮明技術(shù)特點，在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和飛速的發(fā)展，尤其在農(nóng)業(yè)保護、通信中繼、防災(zāi)減災(zāi)、氣象監(jiān)測、電力傳輸、測繪、航拍、娛樂等領(lǐng)域具有著廣泛的應(yīng)用。無人機包括多種類型，而涵道式無人機具有垂直起降和懸停的飛行特點，在體積、隱蔽性和飛行性能上都具有鮮明的特點，已成為微小型無人機領(lǐng)域中生產(chǎn)和應(yīng)用較多的機型。

目前，涵道式無人飛行器的生產(chǎn)公司陸續(xù)推出了多種型號的涵道式無人飛行器。例如，Sikorsky公司推出的Cypher無人機飛行器采用共軸雙槳涵道式布局的涵道式飛行器；美國名的霍尼韋爾公司推出了kestrel無人飛行器；新加坡也推出了自己的涵道式風(fēng)扇無人機fantai。

涵道式無人飛行器通常主要包括載荷艙、涵道風(fēng)扇系統(tǒng)、著陸架和動力系統(tǒng)所組成。上述這些涵道式無人飛行器具備垂直起降和懸停的功能，但是在高速飛行方面，難以達到固定翼無人機的飛行速度，并且在高速飛行時也通常消耗燃油較多，難以維持長時間的高速飛行。

而固定翼無人機能夠在飛行時借助固定翼的特點在飛行時能夠達到較高的飛行速度，并且還能夠同時保持較低的油耗，通常不具備垂直起降和懸停的功能，因而，在一些特殊的用途中，難以達到使用要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述不足，本發(fā)明提供了一種模塊化垂直起降固定翼無人飛行器具有兩種構(gòu)型，兼顧高低速飛行性能和懸停功能。該無人飛行器以傳統(tǒng)構(gòu)型的涵道飛行器為基礎(chǔ)構(gòu)型，采用模塊化設(shè)計理念，通過基礎(chǔ)涵道體動力矢量控制組件機身與高速構(gòu)型的機翼組件的組合變換來實現(xiàn)可變體涵道式無人飛行器的雙構(gòu)型轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種基于涵道式矢量動力組件的模塊化垂直起降固定翼無人飛行器，包括固定翼組件和涵道式矢量動力組件；所述固定翼組件由固定翼組件的圓柱形機體和兩片梯形固定翼組成；所述固定翼組件和涵道式矢量動力組件通過可拆卸裝置進行連接，所述可拆卸裝置為設(shè)置在涵道式矢量動力組件頂部的安裝盤；并且所述固定翼組件垂直安裝在涵道式矢量動力組件頂部的安裝盤上；所述涵道式矢量動力組件包括，環(huán)形油箱涵道體、起落架、頂置發(fā)動機、五葉螺旋槳、扭矩平衡片、導(dǎo)流板、方向姿態(tài)控制器、安裝盤；所述涵道式無人飛行器矢量動力組件的頂部設(shè)置安裝盤，所述安裝盤能夠可拆卸安裝任務(wù)設(shè)備；所述涵道式無人飛行器矢量動力組件的安裝盤下部設(shè)置頂置發(fā)動機，所述頂置發(fā)動機下部安裝所述五葉螺旋槳；所述扭矩平衡片和導(dǎo)流板共同設(shè)置在所述五葉螺旋槳下部的涵道體內(nèi)，并且扭矩平衡片和導(dǎo)流板在垂直方向上呈上下設(shè)置，扭矩平衡片的下邊緣和導(dǎo)流板的上邊緣在同一水平面內(nèi)；所述方向姿態(tài)控制器安裝在所述導(dǎo)流板上；所述扭矩平衡片為逆向切線扭矩平衡片，共有16片組成；所述方向姿態(tài)控制器共有8組，分別控制姿態(tài)和方向；所述頂置發(fā)動機上還設(shè)置有冷卻裝置。

發(fā)明的有益效果為：模塊化可變體涵道式無人飛行器分為低速構(gòu)型和高速構(gòu)型兩種機型，高速構(gòu)型帶有機翼機身組件，若拆除機翼機身組件，可作為低速構(gòu)型（傳統(tǒng)構(gòu)型涵道式飛行器）使用。低速構(gòu)型涵道式飛行器作為傳統(tǒng)涵道式飛行器，可進行垂直起降、懸停和小速度前飛/側(cè)飛，可在復(fù)雜狹小環(huán)境下飛行；高速構(gòu)型時裝上機翼機身組件，動力矢量控制組件作為推進裝置，實現(xiàn)垂直起降、懸停和高速前飛，可在復(fù)雜遠距離環(huán)境下飛行。傳統(tǒng)構(gòu)型涵道式飛行器具有氣動效率低、前/側(cè)向飛行速度小、航程與航時有限等缺點，而可變體涵道式無人飛行器的組合構(gòu)型變換克服了以上缺點，其集固定翼飛機和直升機性能優(yōu)點為一身，既可以像直升機那樣實現(xiàn)垂直起降、懸停、以及高機動性，同時又可像固定翼飛機那樣利用機翼的升力進行相對低能耗的高速長途飛行。在不同飛行任務(wù)下，模塊化垂直起降固定翼無人飛行器可以換裝不同的機身模塊，在涵道式垂直起降飛行器和固定翼飛行器之間進行切換，從而滿足不同環(huán)境的任務(wù)需求。飛行速度范圍寬、對場地使用要求低，具有更好的安全性和任務(wù)性，使其在未來軍用和民用領(lǐng)域具有更廣闊的使用空間。另外，該動力矢量控制組件結(jié)構(gòu)緊湊、使用安全、可垂直起降、可穩(wěn)定懸停、可安裝模塊化載荷設(shè)備、也可作為垂直起降固定翼飛行器的推進裝置來使用。通過在涵道式無人飛行器的頂部設(shè)置安裝盤能夠可拆卸的安裝載荷設(shè)備擴展了涵道式無人機的用途，并且采用逆向切線分布式扭矩平衡片，能把螺旋漿產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流匯聚在一起平滑無阻導(dǎo)出，不但整流效率高而且沒有任何升力損失，平衡扭矩的作用也非常強，并且通過優(yōu)化導(dǎo)流板和扭矩平衡片的位置和數(shù)量以及采用分別控制姿態(tài)和方向的姿態(tài)方向控制器達到了在整流效率提高的同時提高了對姿態(tài)和方向的穩(wěn)定控制，實現(xiàn)了對姿態(tài)和方向的解耦控制，以及顯著降低了升力的損耗和飛行的不穩(wěn)定性。另外，頂置發(fā)動機上部設(shè)置冷卻裝置能夠提高發(fā)動機的冷卻效果，降低發(fā)動機的油耗。

附圖說明

圖1為基于涵道式矢量動力組件的模塊化垂直起降固定翼無人飛行器；圖2為涵道式矢量動力組件。