本發(fā)明涉及無人機，尤其是涉及一種適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)及無人機。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，各類小型和輕量級的無人機得到了廣泛的應(yīng)用。尤其在軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測、物流配送等領(lǐng)域，對無人機的航程、載荷能力、機動性等提出了更高的要求。為滿足這些需求，能夠?qū)崿F(xiàn)機翼折疊與展開的折疊機構(gòu)成為無人機設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的折疊機構(gòu)在實際應(yīng)用中仍然存在諸多不足之處。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的折疊機構(gòu)通常設(shè)計復(fù)雜，涉及多個機械部件的精密配合，制造難度大，整體結(jié)構(gòu)較為笨重。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)在運行時傳動效率較低，能量傳遞過程中存在較大的損失，從而影響無人機的續(xù)航能力。此外，繁多的機械部件也使得整個系統(tǒng)的重量增加，直接限制了無人機的航程和載荷能力。

3、在穩(wěn)定性方面，現(xiàn)有的折疊機構(gòu)在面對高負載或長時間使用時，往往表現(xiàn)不佳。由于設(shè)計中未充分考慮應(yīng)力分布及動態(tài)負載，結(jié)構(gòu)在展開過程中容易出現(xiàn)變形或松動，影響無人機的飛行穩(wěn)定性。尤其是在高速飛行或復(fù)雜環(huán)境中，缺乏穩(wěn)定性可能導致飛行路徑偏離，甚至帶來安全隱患。

4、因此，現(xiàn)有的折疊機構(gòu)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、傳動效率、自重、穩(wěn)定性等方面存在明顯的局限性，難以滿足現(xiàn)代無人機對輕量化、高效能、高穩(wěn)定性的要求。改進這些技術(shù)短板，以簡化結(jié)構(gòu)、提高傳動效率、減輕重量并增強穩(wěn)定性，已成為當前無人機折疊機構(gòu)設(shè)計的迫切需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了克服背景技術(shù)的不足，本發(fā)明第一目的是公開一種適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)；

2、第二目的是公開采用上述機翼折展機構(gòu)驅(qū)動機翼的無人機。

3、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，包括：

4、底座結(jié)構(gòu)；

5、折展執(zhí)行機構(gòu)；所述折展執(zhí)行機構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動副、第二轉(zhuǎn)動副及主動桿件，機翼分為翼梁部和葉片部，其翼梁部的內(nèi)側(cè)通過第一轉(zhuǎn)動副設(shè)于底座結(jié)構(gòu)上，可在底座結(jié)構(gòu)上x-y軸內(nèi)水平轉(zhuǎn)動，其翼梁部的外側(cè)通過第二轉(zhuǎn)動副連接主動桿件，所述第二轉(zhuǎn)動副開設(shè)x軸方向的通孔，主動桿件穿過該通孔內(nèi)形成間隙配合，以第一轉(zhuǎn)動副為固定支點，通過主動桿件在y軸方向上的運動實現(xiàn)機翼在x-y軸的折展運動；

6、伺服傳動機構(gòu)；所述伺服傳動機構(gòu)置于底座結(jié)構(gòu)上，驅(qū)動主動桿件在y軸上運動。

7、進一步的，所述底座結(jié)構(gòu)包括機身底座、底座連桿及翼梁底座，所述翼梁底座通過底座連桿固定于機身底座，所述第一轉(zhuǎn)動副置于翼梁底座上。

8、進一步的，所述第一轉(zhuǎn)動副包括圓柱轉(zhuǎn)軸，所述圓柱轉(zhuǎn)軸依次穿過翼梁部、墊片、翼梁底座，并通過第一螺母緊固，圓柱轉(zhuǎn)軸與機翼可相對轉(zhuǎn)動；

9、所述第二轉(zhuǎn)動副包括插銷轉(zhuǎn)軸，所述插銷轉(zhuǎn)軸的圓柱部分通過與翼梁部上的圓柱孔同軸配合形成轉(zhuǎn)動副，并通過第二螺母緊固，插銷轉(zhuǎn)軸與機翼可相對轉(zhuǎn)動，所述插銷轉(zhuǎn)軸在突出部位設(shè)有x軸方向的通孔，與主動桿件形成間隙配合，使得插銷轉(zhuǎn)軸可沿主動桿件平動。

10、進一步的，當主動桿件運動至與第一轉(zhuǎn)動副同一y軸位置，機翼位于x軸方向，處于完全展開狀態(tài)；

11、當主動桿件運動至與第一轉(zhuǎn)動副最遠距離時，機翼位于y軸方向，處于完全折疊狀態(tài)。

12、進一步的，所述伺服傳動機構(gòu)包括伺服電機、搖臂、傳動桿，所述伺服電機設(shè)于底座結(jié)構(gòu)上，其驅(qū)動端連接搖臂的中部，所述傳動桿的兩端分別與主動桿件及搖臂的一端轉(zhuǎn)動連接；

13、當伺服電機啟動時，由搖臂和傳動桿組成的曲柄連桿機構(gòu)通過同軸配合將伺服電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為傳動桿末端的平動，并通過傳動桿與主動桿件的同軸配合進一步轉(zhuǎn)化為主動桿件在y軸方向上的平動，實現(xiàn)機翼的折展運動。

14、進一步的，所述搖臂和傳動桿在同一直線上時處于死點位置。

15、進一步的，一根主動桿件上連接兩個第二轉(zhuǎn)動副，同時對一對機翼實現(xiàn)控制。

16、進一步的，當伺服電機帶動搖臂勻速轉(zhuǎn)動時，所述折展執(zhí)行機構(gòu)中主動桿件在y方向移動的距離h為：

17、h＝a+b-l

18、l＝αcosα+bcosβ

19、其中，a為搖臂長度的一半，b為傳動桿長度，α為搖臂與y軸負方向的夾角，β為傳動桿與y軸正方向的夾角；且滿足b＞α，β∈(0°，90°)；

20、h為主動桿件距離機翼完全展開狀態(tài)下主動桿件的位置的距離，當伺服電機帶動搖臂勻速轉(zhuǎn)動時，h滿足關(guān)系：

21、h＝h0-h

22、其中，h0為機翼完全折疊狀態(tài)下主動桿件距離機翼完全展開狀態(tài)下主動桿件的距離；且滿足h∈(0，h0)；

23、折疊角η為機翼翼梁部與y軸正方向的夾角，當伺服電機帶動搖臂勻速轉(zhuǎn)動時，折疊角η滿足關(guān)系：

24、h＝x·tanη

25、其中，x為插銷轉(zhuǎn)軸在主動桿件上的移動距離；且滿足η∈(0°，90°)；

26、所述機翼翼梁部與y軸正方向的夾角為折疊角η，當η＝0°時，定義機翼處于完全折疊狀態(tài)；當η∈(0°，90°)時，定義機翼處于折展過程中；當η＝90°時，定義機翼處于完全展開狀態(tài)；機翼處于折展過程中時，單個主動桿件控制一對機翼的轉(zhuǎn)動；當機翼處于完全展開狀態(tài)后，伺服電機停止驅(qū)動，搖臂與傳動桿處于死點位置，同時機翼也固定。

27、一種無人機，其機翼采用上述適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)實現(xiàn)驅(qū)動。

28、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點為：可實現(xiàn)無人機機翼穩(wěn)定快速的折展；當伺服傳動裝置停止工作時，搖臂和傳動桿處于死點位置，相對于機身不再運動，保證了機翼折疊或展開后的穩(wěn)定性；單個主動桿件可以控制一對機翼翼梁的轉(zhuǎn)動，保證了折展機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，零件少，重量輕，體積小，傳動效率高，承受的機翼載荷大。

技術(shù)特征：

1.一種適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：所述底座結(jié)構(gòu)包括機身底座(3)、底座連桿(4)及翼梁底座(5)，所述翼梁底座(5)通過底座連桿(4)固定于機身底座(3)，所述第一轉(zhuǎn)動副置于翼梁底座(5)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：所述伺服傳動機構(gòu)包括伺服電機(11)、搖臂(12)、傳動桿(13)，所述伺服電機(11)設(shè)于底座結(jié)構(gòu)上，其驅(qū)動端連接搖臂(12)的中部，所述傳動桿(13)的兩端分別與主動桿件(1)及搖臂(12)的一端轉(zhuǎn)動連接；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：所述搖臂(12)和傳動桿(13)在同一直線上時處于死點位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：一根主動桿件(1)上連接兩個第二轉(zhuǎn)動副，同時對一對機翼(2)實現(xiàn)控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，其特征在于：

9.一種無人機，其特征在于：其機翼采用權(quán)利要求1所述的適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)實現(xiàn)驅(qū)動。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于垂直起降飛行器的機翼折展機構(gòu)，包括：底座結(jié)構(gòu)；折展執(zhí)行機構(gòu)；所述折展執(zhí)行機構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動副、第二轉(zhuǎn)動副及主動桿件，機翼分為翼梁部和葉片部，其翼梁部的內(nèi)側(cè)通過第一轉(zhuǎn)動副設(shè)于底座結(jié)構(gòu)上，可在底座結(jié)構(gòu)上x?y軸內(nèi)水平轉(zhuǎn)動，其翼梁部的外側(cè)通過第二轉(zhuǎn)動副連接主動桿件，所述第二轉(zhuǎn)動副開設(shè)x軸方向的通孔，主動桿件穿過該通孔內(nèi)形成間隙配合，以第一轉(zhuǎn)動副為固定支點，通過主動桿件在y軸方向上的運動實現(xiàn)機翼在x?y軸的折展運動；伺服傳動機構(gòu)；所述伺服傳動機構(gòu)置于底座結(jié)構(gòu)上，驅(qū)動主動桿件在y軸上運動。采用以上結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)無人機機翼穩(wěn)定快速的折展。

技術(shù)研發(fā)人員：陳柏屹,王天諾,盧天闊,于子宸
受保護的技術(shù)使用者：南京航空航天大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9