[0001] 本发明属于无人飞行器和无人潜水器技术领域 ， 具体涉及一种可垂直起降的海 陆空潜四栖倾转三旋翼无人机。

背景技术

[0002] 目前无人机应用场合越来越多， 对无人机的性能要求工作场合要求越来越高， 如航拍、 侦査、 娱乐、 运输等。 由于无人机工作场景多样， 如平地、 山地、 水 下、 水面、 天上等。 垂直起降无人机对起降条件要求不高， 但是续航吋间载荷 较小。 固定翼无人机续航吋间载荷较大， 但是起降要求高。 无人船能够于水面 工作， 拍摄水面环境， 但是无法飞行， 续航不足。 无人潜水器能够于水下工作 ， 拍摄水下环境， 进行水下隐藏， 但是续航不足。 以上四种无人机各自优缺点 明显， 适用范围、 效率等有一定限制。

技术问题

[0003] 本发明的目的在于提供一种可垂直起降的海陆 空潜四栖倾转三旋翼无人机， 通 过控制潜浮装置和倾转三旋翼装置的方法， 实现无人机在垂直起降模式、 固定 翼模式、 水面航行模式和水下潜行模式间切换， 从而使其拥有四种无人机的优 点， 增强无人机的适用性能、 可操控性和效率。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明的技术方案：

[0005] 一种可垂直起降的海陆空潜四栖倾转三旋翼无 人机， 包括机身 1、 主翼 2、 2个 副翼 3、 2个垂直尾翼 4、 2个前倾转轴 5、 2个前倾转座 6、 2个前电机旋翼 7、 后倾 转座 8、 后电机旋翼 9、 后倾转轴 10、 螺旋桨 11、 2个尾舵 12、 右后方气囊 13、 气 囊控制器 14、 左后方气囊 15、 气瓶 16、 前方气囊 17与控制板；

[0006] 所述的主翼 2是以中轴线对称的翼状结构， 与机身 1一体结构； 所述的 2个副翼 3 为长方形结构， 分别固定连接在主翼 2的两侧机翼尾部， 可绕其固定端向机身 1 方向展幵； 2个垂直尾翼 4分别以主翼 2的中轴线为轴， 对称垂直固定在主翼 2尾 端上表面， 位于两个副翼 3间；

[0007] 所述的前电机旋翼 7固定在前倾转座 6上， 前倾转座 6通过前倾转轴 5与机身 1的 前部相连， 左右两部分以机身 1的中轴线对称； 前电机旋翼 7的独立倾转角度范 围为 0°~100°；

[0008] 所述的后电机旋翼 9固定在后倾转座 8上， 后倾转座 8通过后倾转轴 10与机身 1的 尾部连接， 后电机旋翼 9倾转角度范围为 -30°~30°； 两前电机旋翼 7和后电机旋翼 9转速独立控制， 实现垂直起降和固定翼模式；

[0009] 所述的螺旋桨 11和 2个尾舵 12穿过机身 1尾部下方， 连接在机身 1内部的控制板 上， 2个尾舵 12以机身 1对称轴对称， 螺旋桨 11位于 2个尾舵 12的对称轴上； 控制 板控制 2个尾舵 12转动进而改变航行方向， 通过控制螺旋桨 11转速进而改变在水 中航行速度；

[0010] 所述的右后方气囊 13、 气囊控制器 14、 左后方气囊 15、 气瓶 16和前方气囊 17均 固定在机身 1和主翼 2下表面， 其中， 右后方气囊 13、 左后方气囊 15和前方气囊 1 7三者呈等腰三角形布局， 海陆空潜四栖倾转三旋翼无人机重心在等腰三 角形的 对称线上； 右后方气囊 13、 左后方气囊 15和前方气囊 17分别与气瓶 16相连， 并 通过气囊控制器 14控制；

发明的有益效果

有益效果

[0011] 本发明的有益效果： 本发明的动力系统效率高， 相对于传统多旋翼无人机， 由 于多了固定翼模式， 续航吋间， 飞行距离都会有明显提升； 适用场景多， 可在 平地、 山地、 水面、 水下进行工作， 从而完成空中、 地面、 水面和水下拍摄、 测绘和隐蔽等指定任务。

对附图的简要说明

附图说明

[0012] 图 1是本发明的俯视示意图。

[0013] 图 2是本发明的侧视示意图。

[0014] 图 3是本发明的仰视示意图。 [0015] 图 4(a)是本发明的垂直起降模式下控制示意图。

[0016] 图 4(b)是本发明的垂直起降模式下的滚转控制示� �图。

[0017] 图 4(c)是本发明的垂直起降模式下的偏航控制示� �图。

[0018] 图 5为本发明固定翼模式下控制示意图。

[0019] 图 (6a)为水下模式下的俯仰控制示意图。

[0020] 图 (6b)为水下模式下的滚转控制示意图。

[0021] 图中： 1机身； 2主翼； 3副翼 x2; 4垂直尾翼 x2; 5倾转轴 x2;

[0022] 6倾转座 x2; 7电机旋翼 x2; 8后倾转座； 9后电机旋翼； 10后倾转轴；

[0023] 11螺旋桨； 12尾舵 x2; 13右后方气囊； 14气囊控制器； 15左后方气囊；

[0024] 16气瓶； 17前方气囊。

本发明的实施方式

[0025] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具 体实施方式。

[0026] 结合图 l~6b， 一种可垂直起降的海陆空潜四栖倾转三旋翼无 人机， 包括机身 1 、 主翼 2、 2个副翼 3、 2个垂直尾翼 4、 2个前倾转轴 5、 2个前倾转座 6、 2个前电 机旋翼 7、 后倾转座 8、 后电机旋翼 9、 后倾转轴 10、 螺旋桨 11、 2个尾舵 12、 右 后方气囊 13、 气囊控制器 14、 左后方气囊 15、 气瓶 16、 前方气囊 17与控制板。

[0027] 所述的主翼 2是以中轴线对称的翼状结构并固定在机身 1上表面； 所述的 2个副 翼 3为长方形结构， 分别固定在主翼 2的两侧机翼尾部； 2个垂直尾翼 4分别以主 翼 2的中轴线为轴， 对称垂直固定在主翼 2尾端上表面。

[0028] 所述的前电机旋翼 7固定在前倾转座 6上， 前倾转座 6通过前倾转轴 5与机身 1的 前部相连， 左右两部分以机身 1中轴线对称； 左右前电机旋翼 7独立倾转角度范 围为 0°~100°； 后电机旋翼 9固定在后倾转座 8上， 后倾转座 8通过后倾转轴 10与机 身 1的尾部连接， 后电机旋翼 9倾转角度范围为 -30°~30°。 三旋翼转速独立控制， 实现垂直起降和固定翼模式。

[0029] 所述的螺旋桨 11和 2个尾舵 12穿过机身 1尾部下方， 连接在机身 1内部的控制板 上， 2个尾舵 12以机身 1对称轴对称， 螺旋桨 11位于 2个尾舵 12的对称轴上； 控制 板控制 2个尾舵 12转动进而改变航行方向， 通过控制螺旋桨 11转速进而改变在水 中航行速度。

[0030] 所述的气囊控制器 14、 气瓶 16与前方气囊 17依次从后向前固定在机身 1内控制 板上， 右后方气囊 13、 左后方气囊 15、 气瓶 16与前方气囊 17分别与气囊控制器 1 4相连， 其中右后方气囊 13与左后方气囊 15分别对称固定在主翼 2的机翼尾部下 端， 气瓶 16通过气囊控制器 14向右后方气囊 13、 左后方气囊 15、 前方气囊 17。

[0031] 本发明共有四种工作模式：

[0032] (1)垂直起降模式：

[0033] 在垂直起降模式下， 当无人机的 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9垂直向上吋， 通过同吋控制 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9的推力大小和方向， 实现无人机姿 态控制。

[0034] 俯仰控制： 当无人机的 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9垂直向上吋， 通过调节 前方旋翼 7和后方旋翼 9的拉力差， 可实现俯仰角度的变化。 同吋减小前方旋翼 7 转速或增后方旋翼 9转速， 可使无人机产生俯仰。

[0035] 滚转控制： 当无人机的 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9垂直向上吋， 通过调节 无人机前方两旋翼 7的拉力差， 可实现对滚转角的控制。 增大前方右侧旋翼 7转 速， 减小前方左侧旋翼 7转速， 可使无人机产生滚转。

[0036] 偏航控制： 当无人机的 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9垂直向上吋， 通过调节 后倾转座 8的倾转角度， 可实现对偏航角度的控制， 将后倾转座 8倾转一定角度

， 可使无人机产生偏航。

[0037] (2)固定翼飞行模式：

[0038] 随着无人机水平速度的增大， 2个前电机旋翼 7倾转到水平位置吋， 后电机旋翼 9停止工作吋， 无人机完全由副翼 3和垂直尾翼 4进行控制。 通过控制 2个前转旋 翼 7的推力大小以及副翼 3舵面角度能够实现固定翼飞行。

[0039] (3)水面航行模式：

[0040] 无人机的 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9停止工作， 气瓶 16通过气囊控制器 14 向右后方气囊 13、 左后方气囊 15、 前方气囊 17充满空气使无人机漂浮于水面， 尾舵 12左右转动控制无人机航向， 螺旋桨 11控制无人机前进后退速度。

[0041] (4)水下航行模式： [0042] 无人机的 2个前电机旋翼 7与后电机旋翼 9停止工作， 气瓶 16通过气囊控制器 14 向右后方气囊 13、 左后方气囊 15、 前方气囊 17充入适量空气保证无人机潜深。

[0043] 俯仰控制： 通过气囊控制器 14控制气囊右后方气囊 13和左后方气囊 15与前方气 囊 17储气量之差控制无人机水下俯仰角度。 增大右后方气囊 13储气量和左后方 气囊 15储气量， 减小前方气囊 17储气量， 可使无人机产生俯仰。

[0044] 滚转控制： 通过气囊控制器 14控制右后方气囊 13与左后方气囊 15储气量之差从 而控制无人机水下滚转角度。 增大右后方气囊 13储气量， 减小左后方气囊 15储 气量， 可使无人机产生滚转。 尾舵 12左右转动控制无人机航向， 螺旋桨 11控制 无人机前进后退速度。