一種小型固定翼無人機的翼梢小翼轉動裝置的製作方法
2023-05-25 12:57:36
本發明提出一種安裝有變體翼梢小翼的固定翼無人機裝置，特別涉及到遙感固定翼無人機整體布局設計領域。
背景技術：
固定翼無人機作為一種無人機飛行器，具有飛行效率高、系統結構簡單和成本低等優點，已經越來越廣泛的應用到大範圍的巡航監測中，彌補了衛星遙感數據數據獲取能力不足、更新周期長等缺點。目前的無人機存在航時較短、任務載荷裝載小等缺點，不能很好的滿足長時間，遠距離航拍、測繪等任務需求。
由於翼梢小翼可以改善機翼展向氣流流動，減少機翼誘導阻力，具有增升減阻、提高爬升率、增加航時航程等優點，其在固定翼飛機中的應用越來越廣泛。但是目前翼梢小翼的設計主要針對飛機在巡航階段升阻特性的改善設計，其結構方式不能改變，由於固定翼飛機在起飛，爬升和巡航階段受到的誘導阻力不同，很難保證固定翼飛機在起降、爬升階段具有最優的減阻效果。
綜上所述，需要設計一種變體翼梢小翼，來完善飛機在各個飛行階段的氣動性能，以增加飛機的航時航程。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有遙感無人機的翼梢小翼結構無法自動適應無人機飛行姿態的變化，而提出一種小型固定翼無人機的翼梢小翼轉動裝置。
一種小型固定翼無人機的翼梢小翼轉動裝置，它包括無人機框架，翼梢小翼以及轉動機構；所述無人機框架由無人機機身，開源飛控，電子調速器，電機和螺旋槳組成；其中的無人機主機翼段為EPP泡沫材質，比重輕，彈性好，被廣泛用於遙感無人機；其中的無人機翼梢段是輕木材質，且主機翼段與翼梢段固連在一起。所述轉動機構由雙軸電機和連接板組成；其中雙軸電機通過螺釘固定在機翼上。所述雙軸電機兩頭轉動軸端部攻有螺紋，與方型軸進行螺紋裝配，方形軸另一端和連接板連接，並通過螺釘將方型軸與連接板緊固。
所述連接板為凹槽形，凹槽用於放置雙軸電機並與雙軸電機相連。連接板上有6個螺紋孔，以便和翼梢小翼進行螺紋連接。
所述翼梢小翼中部為方型槽，方型槽用於和連接板相連，翼梢小翼為輕木材質，厚度均勻且為翼梢最大厚度的四分之一，翼梢小翼安置在翼梢弦線處，且翼梢小翼與翼梢接觸處為半圓柱體，以使翼梢小翼在轉動過程中可以更好的貼合翼梢，更大程度的減少翼梢小翼在轉動過程中產生的縫隙，以確保整體無人機的氣動性能。
其中翼梢小翼不同工況的最優傾角，可通過在不同傾角下的飛行試驗確定，並通過代碼把最優傾角及控制方式寫入飛控，通過飛控發出控制指令控制電子調速器，電子調速器調節雙軸電機轉動，進而改變連接板的轉動角度，進而帶動翼梢小翼旋轉，隨后角度傳感器把翼梢小翼轉動的角度反饋給飛控，飛控根據翼梢小翼已經轉動的角度判斷電機如何轉動，進一步輸出控制指令控制電子調速器，從而實現翼梢小翼轉動裝置角度的實時動態調整，以使翼梢小翼轉動到期望的角度，以便自動適應無人機飛行姿態的變化。
本發明的有益效果是：這種翼梢小翼轉動裝置採用輕木材質，在不增加無人機負重的同時，通過電機轉動可調節翼梢小翼從0°到90°轉動，可調角度更多，以使無人機更加廣泛的適用於各個工況，並利用飛控自動識別無人機飛行狀態，以便更加及時的調整角度，較大的提升機翼的氣動性能，增加無人機作業的航時航程。
附圖說明
圖1為翼梢小翼轉動裝置整體結構示意圖。
圖2為轉動機構局部示意圖。
圖3為翼梢小翼結構示意圖。
圖4為連接板結構示意圖
圖5為雙軸電機結構示意圖。
圖6為方型軸結構示意圖
圖7為翼梢小翼轉動裝置控制流程圖。
附圖中，各部件名稱與附圖標記的對應關係為：
1、無人機框架，2、開源飛控，3、電子調速器，4、主機翼段，5、翼梢段，6、轉動機構，7、翼梢小翼，8、電機，9、螺旋槳，10、連接板，11、雙軸電機，12、方型軸，13、角度傳感器。
具體實施方式：
結合附圖，對本發明做進一步詳細說明。
如圖1所示，一種小型固定翼無人機的翼梢小翼轉動裝置，它包括：無人機框架(1)，轉動機構(6)以及翼梢小翼(7)；所述無人機框架(1)由開源飛控(2)，電子調速器(3)，主機翼段(4)，翼梢段(5)，電機(8)和螺旋槳(9)組成；其中的無人機主機翼段(4)為EPP泡沫材質，比重輕，彈性好，被廣泛用於遙感無人機；其中的無人機翼梢段(5)是輕木材質，且主機翼段(4)與翼梢段(5)固連在一起。
如圖2，圖4，圖5和圖6所示，所述轉動機構(6)由雙軸電機(11)和連接板(10)組成；其中雙軸電機(11)通過螺釘固定在翼梢段(5)。所述雙軸電機(11)兩頭轉動軸端部攻有螺紋，與方型軸(12)進行螺紋裝配，方型軸(12)另一端和連接板(10)連接，並通過螺釘將方型軸(12)與連接板(10)緊固；所述連接板(10)為凹槽形，雙軸電機(11)通過方形軸(12)固定於凹槽內。
如圖3所示，所述翼梢小翼(7)中部為方型槽，方型槽有6個螺紋孔，用於和連接板(10)進行螺紋連接。翼梢小翼(7)為輕木材質，厚度均勻且為翼梢最大厚度的四分之一，翼梢小翼(7)安置在翼梢弦線處，且翼梢小翼(7)與翼梢接觸處為半圓柱體，以使翼梢小翼(7)在轉動過程中可以更好的貼合翼梢，更大程度的減少翼梢小翼(7)在轉動過程中產生的縫隙，以確保整體無人機的氣動性能。
如圖2，圖3和圖7所示，所述雙軸電機(11)獲得電子調速器(3)發出的信號以後開始工作，通過方型軸(12)帶動連接板(10)旋轉，從而使翼梢小翼(7)轉動角度發生變化。
如圖1和圖7所示，由開源飛控(2)的IMU傳感器測量小型固定翼無人機在空中的姿態信息，開源飛控(2)根據測量得到的姿態信息發出相應的控制信號給電子調速器(3)，然後電子調速器(3)控制雙軸電機(11)轉動一定角度，從而帶動連接板(10)和翼梢小翼(7)轉動。角度傳感器(13)把連接板(10)轉動的角度反饋給開源飛控(2)，開源飛控(2)根據翼梢小翼(7)已經轉動的角度判斷雙軸電機(11)如何轉動，進一步輸出控制指令控制電子調速器(3)，從而實現翼梢小翼(7)角度的實時動態調整，以使翼梢小翼(7)轉動到期望的角度。
以上顯示和描述了本發明的基本原理，主要特徵及本發明的優點，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的範圍。