一种无人机及其开裂式副翼的驱动装置的制作方法

本发明属于无人机技术领域，尤其是一种无人机及其开裂式副翼的驱动装置。

背景技术：

传统固定翼无人机的滚转控制，通过副翼操纵系统来完成。采用控制舵杆，来同时控制左右副翼的差动偏转，使下偏副翼一侧产生的升力增加，上偏一侧副翼升力下降。基于机翼两侧的升力差，产生了飞机的滚转力矩。但是基于这种形式来控制副翼，造成了一些不良的结果。其一，同时控制左右副翼同时偏转运动，给飞行员或者飞手带来困难，容易造成操作的失误；其二，同时控制左右副翼同时运动，导致飞机电力消耗的增加；其三，当副翼处于偏转状态下时，造成机翼的后缘表面出现不连续的点，破坏了机翼上表面光滑气动外形；其四：传统的副翼结构，由于设计的不足，造成仅偏转机翼一侧的副翼结构时，产生的滚转力矩过小，不能满足飞行器的滚转操作。

常规固定翼无人机，滚转操作是通过差动驱动的副翼实现，这种方式造成一系列现实的问题，如机翼后缘表面不光滑，副翼结构重量过大，副翼操控的耗电量过大等问题。因此，对于目前的工业级固定翼无人机，有必要针对现有副翼问题，基于一种飞行器的开裂式副翼结构，提出一套开裂式副翼的控制结构。

技术实现要素：

本发明提出了一种无人机及其开裂式副翼的驱动装置，以解决现有固定翼无人机存在的副翼操作效率低、操作方式复杂等问题。

具体技术方案如下：

一种无人机开裂式副翼的驱动装置，包括：机翼、开裂式副翼和传动装置；所述传动装置包括驱动舵机、调整卡孔、传动连杆和扭转机臂，所述驱动舵机将动力传输到调整卡孔，所述传动连杆一端与调整卡孔连接，另一端与扭转机臂抵接；所述开裂式副翼位于机翼下后方。

优选地，所述驱动舵机为无刷电机，安装在机翼内部。

优选地，所述开裂式副翼的偏转角度为0～90°，所述传动装置控制开裂式副翼的偏转。

优选地，所述机翼表面覆盖太阳能电池板。

优选地，所述机翼的材料包括航空层木、复合材料、碳纤维材料、铝合金材料中的一种或多种。

优选地，所述开裂式副翼的材料包括巴沙木、复合材料、碳纤维材料、铝合金材料中的一种或多种。

优选地，所述机翼和开裂式副翼的连接方式包括连杆、轴承和螺钉连接中的一种或多种。

一种无人机，包括权利要求1～7任意一项所述的一种无人机开裂式副翼的驱动装置。

相对于现有技术，本发明所述的一种无人机及其开裂式副翼的驱动装置具有以下优势：

本发明提出的一种无人机及其开裂式副翼的驱动装置，采用开裂式副翼结构，机翼表面没有缝隙，既满足机翼优良的气动性能，也给机翼铺设太阳能电池板提供有利保证；同时，开裂式副翼与驱动装置的配合，简化了操作方式，提高了操作效率，同时也减轻了驱动装置的重量。

附图说明

图1为本发明提出的一种无人机开裂式副翼的驱动装置示意图；

图2为本发明提出的一种无人机开裂式副翼的驱动装置俯视图；

图3为本发明提出的一种无人机开裂式副翼的驱动装置等轴侧图。

附图标记说明：

1机翼2开裂式副翼3驱动舵机4调整卡孔5传动连杆

6扭转机臂7前碳杆孔8后碳杆孔9肋板10翼肋

具体实施方式

以下结合具体实施方式进一步详细说明本发明的技术方案。应当理解，此处描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明提出的一种无人机开裂式副翼的驱动装置示意图，包括：机翼1、开裂式副翼2和传动装置；所述传动装置包括驱动舵机3、调整卡孔4、传动连杆5和扭转机臂6，所述驱动舵机3将动力传输到调整卡孔4，所述驱动舵机3为无刷电机，安装在机翼1内部，所述传动连杆5一端与调整卡孔4连接，另一端与扭转机臂6抵接；所述开裂式副翼2位于机翼1下后方。

安装于机翼1内部的无刷电机(如图2所示)，将动力传输给调整卡孔4，调整卡孔4带动传动连杆5运动，进而控制扭转机臂6运动，扭转机臂6与开裂式副翼2连接，进而实现开裂式副翼2的偏转。开裂式副翼2的偏转角度范围为0～90°，当偏转角度为0°时，开裂式副翼2与机翼1上表面完整贴合；当偏转角度为90°时，可充当扰流板用于飞行器增加阻力，来降降低飞行速度；当偏转角度在0°-90°范围时，为开裂式副翼1偏转的中间状态；特别的，对于开裂式副翼1偏转角度0°-45°范围时，为控制飞行器滚转力矩的调节范围。

所述机翼1表面覆盖太阳能电池板，可以延长续航时间。另一方面，开裂式副翼2位于机翼1的后下方，这样不会在机翼1上表面产生装配间隙，也不会破坏机翼1表面的完整性和光滑度。同时，也不会降低太阳能电池板的铺设效率。

如图2和图3所示，机翼1还包括肋板9、翼肋10和碳杆，所述碳杆穿过前碳杆孔7和后碳杆孔8，与肋板9平行横穿在机翼1内部，所述翼肋10与肋板9和碳杆垂直。这几种结构的交叉设置，提高了机翼1的强度。

所述机翼1的材料包括航空层木、复合材料、碳纤维材料、铝合金材料中的一种或多种。

所述开裂式副翼2的材料包括巴沙木、复合材料、碳纤维材料、铝合金材料中的一种或多种。

所述机翼1和开裂式副翼2的连接方式包括连杆、轴承和螺钉连接中的一种或多种。

本发明还提出了一种无人机，包括上面所述的开裂式副翼的驱动装置。另一方面，还包括机体、机头、机翼1、控制系统和能源供给装置。所述控制系统与驱动舵机3电连接，驱动舵机3安装在机翼1内部。

本发明专利提供一种无人机开裂式副翼的驱动装置，在保障操作效率的同时，能做到副翼结构重量更轻和操纵更省电。

常规固定翼无人机，滚转操作是通过差动驱动的副翼实现，这种方式造成一系列现实的问题，如机翼后缘表面不光滑，副翼结构重量过大，副翼操控的耗电量过大等问题。因此，对于目前的工业级固定翼无人机，有必要针对现有副翼问题，基于一种飞行器的开裂式副翼结构，提出一套开裂式副翼的驱动装置。本发明的开裂式副翼驱动装置是一种成本较低的、在工程切实可行方案。

本发明目的在于提供一种开裂式副翼驱动装置，以解决现有固定翼无人机存在的副翼操作效率低、操作方式复杂，并由此带来控制结构重量过重，加工工艺的复杂和副翼结构的安装不方便等问题。同时为了克服由于机翼、副翼间的装配，在机翼上表面产生装配间隙，破坏机翼表面的完整性和光滑度，从而导致机翼的气动效率降低等技术问题。而本发明设计的开裂式副翼结构，其设计的开裂式副翼尺寸大小、开裂式副翼的面积和安装位置，能够实现在机翼单侧开裂式副翼发生偏转时，产生的滚转力矩，满足无人机的滚转运动。

本发明的开裂式副翼驱动装置，其工作原理为：采用开裂式副翼控制方案，当左机翼的开裂式副翼向下偏转时，此侧机翼的升力增加，而右机翼的开裂式副翼不偏转，此时飞行器产生向右的滚转力矩，飞行器便向右滚转；当右机翼的开裂式副翼向上偏转时，此侧机翼的升力下降，而左机翼的开裂式副翼不偏转，此时飞行器产生向左的滚转力矩，飞行器便向左滚转。

现对副翼的结构组成进行详细的说明。本发明的开裂式副翼驱动装置包括：机体，所述机体包括机翼1，且机翼后缘下方设有开裂式副翼2；安装于机体内的无刷电机，所述无刷电机设有调整卡孔4，所述调整卡孔4上连接有用于驱动开裂式副翼的传动连杆5；所述传动连杆5另一端套接在扭转机臂6，用于控制开裂式副翼的偏转。

上述飞行器开裂式副翼驱动装置，在机翼1后缘下方设置开裂式副翼2，且在机翼1内部安装无刷电机，从而改善了飞行器外观结构，保证了机翼良好的空气动力学外形。通过无刷电机上的调整卡孔4连有的传动连杆5，上述传动连杆5另一端连接扭转机臂6并控制开裂式副翼2偏转。最终达到通过传动连杆5将驱动舵机3的直线运动转变为开裂式副翼2舵面的旋转运动，从而驱动开裂式副翼舵面的技术效果。

上述飞行器开裂式副翼结构，理论偏转角度0°-90°，当偏转角度为0°时，开裂式副翼2与机翼1上表面完整贴合；当偏转角度为90°时，可充当扰流板用于飞行器增加阻力，来降降低飞行速度；当偏转角度在0°-90°范围时，为开裂式副翼2偏转的中间状态；特别的，对于开裂式副翼2偏转角度0°-45°范围时，为控制飞行器滚转力矩的调节范围。

创新发明开裂式副翼控制方式的主要原因是：其一，对于目前固定翼无人机，特别的，对于工业级固定翼无人机。由于采用传统的副翼布局形式，在副翼偏转的情况下，造成机翼表面不连续，破坏了机翼流线型的气动外形。其二，特别对于固定翼太阳能无人机，由于副翼的装配间隙，造成机翼有效安装太阳能电池板的面积降低；其三，由于采用差动的控制策略，造成副翼的操控过于复杂，容易造成操作的失误；其四，左右副翼的同时操作，造成电力的损耗增加，特别地，对于锂电池的工业级固定翼而言，带来续航时间降低。

机翼的材料采用航空层木、复合材料、碳纤维材料、铝合金材料等；

开裂式副翼的材料采用巴沙木、复合材料、碳纤维材料、铝合金材料等；

机翼和开裂式副翼的连接方式可以通过连杆、轴承、螺钉连接等方式。

综上所述，本发明提出的一种无人机及其开裂式副翼的驱动装置，采用开裂式副翼结构，机翼表面没有缝隙，既满足机翼优良的气动性能，也给机翼铺设太阳能电池板提供有利保证；同时，开裂式副翼与驱动装置的配合，简化了操作方式，提高了操作效率，同时也减轻了驱动装置的重量。

以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对本发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。