太陽能無人機的制作方法
【專利摘要】一種太陽能無人機，采用單機身布局，前翼設為大面積長條形的主升力面，所述高效電機和蓄電池通過動力吊艙將其平均分布在前翼左右端，使前翼成為主載荷面，使其在空中或者地面上的承重力均勻，后翼為全動操縱面的副升力面，前后升力面都提供正升力，提高氣動布局本身的氣動效率，所有升力面上能夠鋪貼太陽能電池的面積最大化，所述左、右副翼的操縱面采取伸縮式操縱，它和所述起落架的操縱均釆用拉線式驅動機構，所述后翼操縱是通過減速電機的曲軸、連桿驅動垂直操縱翼，實現垂直操縱翼和后翼的整體偏轉操縱，所述前后翼的操縱結構簡單有效；所述細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機，為本發明提供高效率、高功率密度、高可靠性的輕型電機動力系統，有效減輕整機比重。
【專利說明】
太陽能無人機
技術領域
[0001 ]本發明涉及無人機設計領域，具體涉及一種太陽能無人機。
【背景技術】
[0002]太陽能飛機是在上世紀70年代隨著太陽能電池成本的降低而出現，以太陽能作為未來飛行器的輔助能源甚至主要能源，是人類發展具有方向性和前沿性的重要研究目標，由于太陽能飛機飛行不需要自帶燃料，為長航時飛行創造了條件。高空長航時無人機作為可在平流層及其以上高度運行的無人飛行器，可用于情報、監視與偵察，通信中繼，目標指示，毀傷評估，電信和電視服務等眾多領域。然而，太陽能無人機的研制過程中還存在各種問題，其中需要克服的主要問題在于:要盡量使無人機的太陽能電池面積最大、整體結構最簡、氣動效率最佳、整機比重最輕，另外高效率、高功率密度、高可靠性電機系統技術也需要深入攻關。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種太陽能無人機，以解決上述至少一個技術問題。所述太陽能無人機的技術方案是由前翼、后翼、垂直操縱翼、動力吊艙、高效電機、蓄電池、機身、任務載荷、太陽能電池、起落架組成，其結構特點在于:所述前翼作為所述太陽能無人機的主升力面，采用大展弦比直機翼形式，其平面形狀為長條形，橫截面為流線型，前翼內部設置左、右副翼槽，左、右副翼槽內安裝左、右副翼，所述左、右副翼在左、右副翼槽內吻合滑動，能夠前后伸縮，所述右、左副翼俯視圖為矩形，橫截面為弧形，左、右副翼槽橫截面同為弧形，所述左副翼前邊左、右端與所述右副翼前邊左、右端均設置彈簧槽，彈簧槽內均設置彈簧，所述前翼內部前端設置左、右副翼電機，左、右副翼電機的驅動軸上設置左、右卷線輪，左、右卷線輪上卷繞左、右鋼絲線繩，左、右鋼絲線繩后端連接左、右副翼前端，左、右副翼電機正向驅動左、右卷線輪，通過左、右鋼絲線繩拉動左、右副翼向前收縮，左、右副翼電機反向驅動左、右卷線輪，通過左、右鋼絲線繩放松左、右副翼，左、右副翼依靠彈簧彈力向后伸展;所述機身的前段是機艙，機身的后段是尾桿，前翼中間下端連接機艙，機艙側面為流線型，機艙后端連接尾桿，機艙與尾桿的橫截面均為矩形，所述前翼與所述右、左副翼對稱于機身中線;所述后翼作為所述太陽能無人機的副升力面，采用大展弦比直機翼形式，平面形狀為矩形，橫截面為流線型，后翼中部前端設置垂直操縱翼，所述垂直操縱翼平面形狀為矩形，橫截面為流線型，后翼中部設置連接板，垂直操縱翼中部設置三角板，所述連接板下端焊接在所述三角板的上端，將后翼與垂直操縱翼連接為整體，垂直操縱翼設置軸套，軸套內設置螺絲軸，螺絲軸擰在所述尾桿右后端的螺母孔內，所述尾桿內部后端設置減速電機，減速電機驅動軸上設置曲軸，曲軸上安裝連桿，連桿后端設置短軸，短軸固定在垂直操縱翼的左下端，通過減速電機的曲軸、連桿驅動垂直操縱翼，實現后翼全動操縱面的整體偏轉操縱;所述動力吊艙外殼為流線型的圓筒，動力吊艙內的前端安裝高效電機，后端安裝蓄電池，所述動力吊艙包括四組，左右兩組的動力吊艙沿所述前翼的中線左右對稱布置，并且通過吊艙支架安裝于前翼前下側，所述高效電機前端驅動軸上均安裝螺旋槳，機身左右兩側螺旋槳的旋轉方向是以機身為中線對稱旋轉，位于機身同側的一對螺旋槳相對旋轉，為所述太陽能無人機飛行提供平衡的動力，四個所述高效電機的規格均相同，四個所述蓄電池的規格均相同，所述的高效電機和蓄電池是整機中較重的部件，通過動力吊艙將其平均分布在前翼左右端，使長條型前翼的主升力面成為主載荷面，使其在空中或者地面上的受力均勻，不產生結構變形;所述太陽能電池鋪設于所述前翼、所述后翼、所述機艙以及所述尾桿的上端表面；所述起落架為三點式，包括左主起落架、右主起落架和尾輪，位于前翼左側的兩組動力吊艙之間前下側安裝左主起落架，位于前翼右側的兩組動力吊艙之間前下側安裝右主起落架，所述左、右主起落架設置左、右連接架，左、右連接架為η型，在其下端設置左、右連接軸，左、右連接軸上安裝左、右拉線輪，左、右拉線輪下端制有左、右輪架，左、右輪架下端安裝左、右前輪;所述前翼內部前端設置左、右起落電機，左、右起落電機的驅動軸上設置左、右卷線輪，左、右卷線輪上卷繞左、右鋼絲線繩，左、右鋼絲線繩下端連接左、右拉線輪，當左、右起落電機順時針轉動，左右卷線輪收緊左、右鋼絲線繩，拉動左、右拉線輪，將左、右輪架拉成垂直狀態；左、右連接軸上裝有左、右復位彈簧，當左、右起落電機逆時針轉動，左右卷線輪放松左、右鋼絲線繩，左、右復位彈簧將左、右輪架收回平行狀態;所述尾輪安裝于所述垂直操縱翼的左下端，垂直操縱翼內部的左下端設置尾輪電機，尾輪電機小齒輪帶動大齒輪，大齒輪軸下端連接尾輪架，尾輪架下端設置尾輪，尾輪電機通過齒輪減速后，驅動尾輪繞垂直于地面的軸線左右旋轉，以實現太陽能無人機在地面滑行時的方向操縱;所述任務載荷設置在機艙內。
[0004]所述太陽能無人機的滾轉操縱通過左副翼和右副翼差動伸縮實現；偏航操縱通過左外側的螺旋槳和右外側的螺旋槳產生不對稱拉力實現，并通過左副翼和右副翼差動伸縮來平衡耦合產生的滾轉力矩;后翼用于所述太陽能無人機的縱向配平以及俯仰操縱，太陽能無人機的俯仰操縱通過后翼全動操縱面的整體偏轉實現。
[0005]所述太陽能無人機使用時，在地面控制站的遙控下，從機場跑道滑跑起飛，飛行到設定的飛行高度和任務區域后，打開任務載荷開始執行任務，太陽能無人機通過無線電數據鏈路與地面控制站保持通信聯絡，當攜帶相應的任務載荷時，該無人機可用于執行通信中繼、偵察、監視、大氣探測等任務。
[0006]所述高效電機選用4個相同的細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機，所述細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機由桶型外殼、內外轉子、空心杯電樞組成，所述桶型外殼選用非導磁的鋁合金制造，桶型外殼左端內圓緊配安裝左端蓋，左端蓋內圓設置軸承架，軸承架的左、右端內圓安裝左、右軸承，所述內外轉子設置驅動軸，安裝在左、右軸承的內圓，位于左軸承左端和右軸承右端的驅動軸外圓制有左、右卡簧槽，左、右卡簧槽內安裝左、右外卡簧，驅動軸右端中心制有四方臺，四方臺右端中心制有連接螺桿，連接螺桿上安裝內轉子，所述內轉子是用釹鐵硼強磁材料制造的管狀永磁體，管狀永磁體左端中心孔是四方孔；中部中心孔是螺桿孔;右端中心孔是螺帽孔，管狀永磁體四方孔與驅動軸四方臺吻合，用螺帽將管狀永磁體緊固在驅動軸右端，管狀永磁體直徑的上半圓為S極;下半圓為N極;是徑向磁路的兩極強永磁體，所述外轉子與所述內轉子同一個驅動軸，所述驅動軸中部緊配安裝轉子架，轉子架外圓緊配安裝導磁筒，導磁筒右端設置前、后缺口，前、后缺口位于導磁筒直徑處，前、后兩個缺口的寬度和深度相等，導磁筒內圓設置兩塊大小相等的上、下永磁體，上、下永磁體側視圖形均為半圓弧形；用釹鐵硼材強磁料制造；與導磁筒內圓吻合；用AB膠粘接，上永磁體是N極，下永磁體是S極，上、下永磁體相鄰間隔與導磁筒前、后缺口的寬度對齊，上、下永磁體右端與導磁筒前、后缺口的深度對齊，上、下永磁體與管狀永磁體長度相等；左右端對齊，由管狀永磁體和上、下永磁體組成的內外轉子形成均勻的環形氣隙，氣隙磁力線的方向為分布均勻的同向的直徑方向，所述空心杯電樞由右端蓋、細長型空心杯線圈、霍爾傳感器、印刷電路圓板組成，在桶型外殼右端內圓安裝右端蓋，右端蓋是塑料制品，右端蓋設置上下定位槽，桶型外殼右端設置上下定位方孔，上下定位方孔與所述上下定位槽對齊，上下定位方孔與上下定位槽內設置上下定位螺母，上下定位螺母為方型，右端蓋右端設置印刷電路圓板，右端蓋與印刷電路圓板均設置一致的上下螺孔，由上下螺釘將右端蓋緊固在上下定位螺母上，右端蓋左端設置線圈槽，線圈槽內安裝細長型空心杯線圈，所述細長型空心杯線圈分別由3個A相線圈、3個B相線圈、3個C相線圈組成三相組合線圈，A、B、C三相組合線圈的各個輸出端，連接成Y形電路的三相輸出端，所述右端蓋左端設置上、中、下三個傳感孔，三個傳感孔均與導磁筒的右端面對齊，中間傳感孔對準所述導磁筒前缺口，上、中、下三個傳感孔互相間隔60度的角度，三個傳感孔分別安裝三個霍爾傳感器，三個霍爾傳感器的左端與導磁筒右端保持一定氣隙，所述右端蓋右端設置接線腔，接線腔右端是印刷電路圓板，三相輸出線和三個霍爾傳感器的輸出線焊接在印刷電路圓板上，將三相輸出線和三個霍爾傳感器的輸出線匯集成輸出電纜，印刷電路圓板設置出線孔，輸出電纜從出線孔穿出。
[0007]本發明的有益效果在于:所述的太陽能無人機采用單機身布局，前翼設為大面積長條形的主升力面，所述高效電機和蓄電池通過動力吊艙將其平均分布在前翼左右端，使前翼成為主載荷面，使其在空中或者地面上的承重力均勻，后翼為全動操縱面的副升力面，整體采用抬式布局，前后升力面都提供正升力，提高氣動布局本身的氣動效率，實現高升力和高升阻比;所有升力面上能夠鋪貼太陽能電池的面積最大化，以獲得更多的能量轉化;所述左、右副翼的操縱面采取伸縮式操縱，它和所述起落架的操縱均釆用拉線式驅動機構，所述后翼操縱是通過減速電機的曲軸、連桿驅動垂直操縱翼，實現垂直操縱翼和后翼的整體偏轉操縱，前后翼的操縱機構簡單有效，更有利于減輕其結構重量;細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機，為太陽能無人機提供高效率、高功率密度、高可靠性的輕型電機動力系統，本太陽能無人機的太陽能電池面積大、整體結構簡單、氣動效率佳、整機比重輕。
[0008]
【附圖說明】
[0009]圖1是太陽能無人機俯視結構示意圖。
[0010]圖2是太陽能無人機仰視結構示意圖。
[0011 ]圖3是太陽能無人機前視結構示意圖。
[0012]圖4是太陽能無人機左視圖中起落架和副翼收縮狀態示意圖。
[0013]圖5是太陽能無人機左視圖中起落架和副翼伸展狀態示意圖。
[0014]圖6是細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]
這里將詳細地對示例性實施例進行說明。
[0016]在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5中，所述前翼I作為所述太陽能無人機的主升力面，采用大展弦比直機翼形式，其平面形狀為長條形，橫截面為流線型，前翼內部設置左、右副翼槽，左、右副翼槽內安裝左、右副翼，所述左、右副翼在左、右副翼槽內吻合滑動，能夠前后伸縮，所述右、左副翼俯視圖為矩形，橫截面為弧形，左、右副翼槽橫截面同為弧形，所述左副翼2前邊左、右端與所述右副翼3前邊左、右端均設置彈簧槽，彈簧槽內均設置彈簧4，所述前翼內部前端設置左、右副翼電機5，左、右副翼電機的驅動軸上設置左、右卷線輪6，左、右卷線輪上卷繞左、右鋼絲線繩7，左、右鋼絲線繩后端連接左、右副翼前端，左、右副翼電機正向驅動左、右卷線輪，通過左、右鋼絲線繩拉動左、右副翼向前收縮，左、右副翼電機反向驅動左、右卷線輪，通過左、右鋼絲線繩放松左、右副翼，左、右副翼依靠彈簧彈力向后伸展;所述機身的前段是機艙8，機身的后段是尾桿9，前翼中間下端連接機艙，機艙側面為流線型，機艙后端連接尾桿，機艙與尾桿的橫截面均為矩形，所述前翼與所述右、左副翼對稱于機身中線;所述后翼10作為所述太陽能無人機的副升力面，采用大展弦比直機翼形式，平面形狀為矩形，橫截面為流線型，后翼中部前端設置垂直操縱翼11，所述垂直操縱翼平面形狀為矩形，橫截面為流線型，后翼中部設置連接板12，垂直操縱翼中部設置三角板13，所述連接板下端焊接在所述三角板的上端，將后翼與垂直操縱翼連接為整體，垂直操縱翼設置軸套14，軸套內設置螺絲軸15，螺絲軸擰在所述尾桿右后端的螺母孔內，所述尾桿內部后端設置減速電機16，減速電機驅動軸上設置曲軸17，曲軸上安裝連桿18，連桿后端設置短軸19，短軸固定在垂直操縱翼的左下端，通過減速電機的曲軸、連桿驅動垂直操縱翼，實現后翼全動操縱面的整體偏轉操縱;所述動力吊艙外殼為流線型的圓筒，動力吊艙內的前端安裝高效電機20，后端安裝蓄電池21，所述動力吊艙包括四組，左右兩組的動力吊艙沿所述前翼的中線左右對稱布置，并且通過吊艙支架安裝于前翼前下側，所述高效電機前端驅動軸上均安裝螺旋槳22，機身左右兩側螺旋槳的旋轉方向是以機身為中線對稱旋轉，位于機身同側的一對螺旋槳相對旋轉，為所述太陽能無人機飛行提供平衡的動力，四個所述高效電機的規格均相同，四個所述蓄電池的規格均相同，所述的高效電機和蓄電池是整機中較重的部件，通過動力吊艙將其平均分布在前翼左右端，使長條型前翼的主升力面成為主載荷面，使其在空中或者地面上的受力均勻，不產生結構變形;所述太陽能電池23鋪設于所述前翼、所述后翼、所述機艙以及所述尾桿的上端表面；所述起落架為三點式，包括左主起落架、右主起落架和尾輪，位于前翼左側的兩組動力吊艙之間前下側安裝左主起落架，位于前翼右側的兩組動力吊艙之間前下側安裝右主起落架，所述左、右主起落架設置左、右連接架24，左、右連接架為η型，在其下端設置左、右連接軸25，左、右連接軸上安裝左、右拉線輪26，左、右拉線輪下端制有左、右輪架27，左、右輪架下端安裝左、右前輪28;所述前翼內部前端設置左、右起落電機29，左、右起落電機的驅動軸上設置左、右卷線輪30，左、右卷線輪上卷繞左、右鋼絲線繩31，左、右鋼絲線繩下端連接左、右拉線輪32，當左、右起落電機順時針轉動，左右卷線輪收緊左、右鋼絲線繩，拉動左、右拉線輪，將左、右輪架拉成垂直狀態;左、右連接軸上裝有左、右復位彈簧，當左、右起落電機逆時針轉動，左右卷線輪放松左、右鋼絲線繩，左、右復位彈簧將左、右輪架收回平行狀態;所述尾輪安裝于所述垂直操縱翼的左下端，垂直操縱翼內部的左下端設置尾輪電機33，尾輪電機小齒輪帶動大齒輪34，大齒輪軸35下端連接尾輪架36，尾輪架下端設置尾輪37，尾輪電機通過齒輪減速后，驅動尾輪繞垂直于地面的軸線左右旋轉，以實現太陽能無人機在地面滑行時的方向操縱;所述任務載荷38設置在機艙內。
[0017]所述太陽能無人機的滾轉操縱通過左副翼和右副翼差動伸縮實現；偏航操縱通過左外側的螺旋槳和右外側的螺旋槳產生不對稱拉力實現，并通過左副翼和右副翼差動伸縮來平衡耦合產生的滾轉力矩;后翼用于所述太陽能無人機的縱向配平以及俯仰操縱，太陽能無人機的俯仰操縱通過后翼全動操縱面的整體偏轉實現。
[0018]所述太陽能無人機使用時，在地面控制站的遙控下，從機場跑道滑跑起飛，飛行到設定的飛行高度和任務區域后，打開任務載荷開始執行任務，太陽能無人機通過無線電數據鏈路與地面控制站保持通信聯絡，當攜帶相應的任務載荷時，該無人機可用于執行通信中繼、偵察、監視、大氣探測等任務。
[0019]在圖6所示的細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機結構示意圖中，所述高效電機選用4個相同的細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機，所述細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機由桶型外殼、內外轉子、空心杯電樞組成，所述桶型外殼39選用非導磁的鋁合金制造，桶型外殼左端內圓緊配安裝左端蓋40，左端蓋內圓設置軸承架，軸承架的左、右端內圓安裝左、右軸承41、42，所述內外轉子設置驅動軸43，安裝在左、右軸承的內圓，位于左軸承左端和右軸承右端的驅動軸外圓制有左、右卡簧槽，左、右卡簧槽內安裝左、右外卡簧44、45，驅動軸右端中心制有四方臺，四方臺右端中心制有連接螺桿46，連接螺桿上安裝內轉子47，所述內轉子是用釹鐵硼強磁材料制造的管狀永磁體，管狀永磁體左端中心孔是四方孔；中部中心孔是螺桿孔;右端中心孔是螺帽孔，管狀永磁體四方孔與驅動軸四方臺吻合，用螺帽48將管狀永磁體緊固在驅動軸右端，管狀永磁體直徑的上半圓為S極;下半圓為N極;是徑向磁路的兩極強永磁體，所述外轉子與所述內轉子同一個驅動軸，所述驅動軸中部緊配安裝轉子架49，轉子架外圓緊配安裝導磁筒50，導磁筒右端設置前、后缺口 51，前、后缺口位于導磁筒直徑處，前、后兩個缺口的寬度和深度相等，導磁筒內圓設置兩塊大小相等的上、下永磁體52、53，上、下永磁體側視圖形均為半圓弧形；用釹鐵硼材強磁料制造;與導磁筒內圓吻合；用AB膠粘接，上永磁體是N極，下永磁體是S極，上、下永磁體相鄰間隔與導磁筒前、后缺口的寬度對齊，上、下永磁體右端與導磁筒前、后缺口的深度對齊，上、下永磁體與管狀永磁體長度相等；左右端對齊，由管狀永磁體和上、下永磁體組成的內外轉子形成均勻的環形氣隙，氣隙磁力線的方向為分布均勻的同向的直徑方向，所述空心杯電樞由右端蓋、細長型空心杯線圈、霍爾傳感器、印刷電路圓板組成，在桶型外殼右端內圓安裝右端蓋54，右端蓋是塑料制品，右端蓋設置上下定位槽，桶型外殼右端設置上下定位方孔，上下定位方孔與所述上下定位槽對齊，上下定位方孔與上下定位槽內設置上下定位螺母55，上下定位螺母為方型，右端蓋右端設置印刷電路圓板56，右端蓋與印刷電路圓板均設置一致的上下螺孔，由上下螺釘57將右端蓋緊固在上下定位螺母上，右端蓋左端設置線圈槽，線圈槽內安裝細長型空心杯線圈58，所述細長型空心杯線圈分別由3個A相線圈、3個B相線圈、3個C相線圈組成三相組合線圈，A、B、C三相組合線圈的各個輸出端，連接成Y形電路的三相輸出端，所述右端蓋左端設置上、中、下三個傳感孔，三個傳感孔均與導磁筒的右端面對齊，中間傳感孔對準所述導磁筒前缺口，上、中、下三個傳感孔互相間隔60度的電角度，三個傳感孔分別安裝三個霍爾傳感器59、60、61，三個霍爾傳感器的左端與導磁筒右端保持一定氣隙，所述右端蓋右端設置接線腔62，接線腔右端是印刷電路圓板，三相輸出線和三個霍爾傳感器的輸出線焊接在印刷電路圓板上，將三相輸出線和三個霍爾傳感器的輸出線匯集成輸出電纜63，印刷電路圓板設置出線孔，輸出電纜從出線孔穿出。
【主權項】
1.一種太陽能無人機由前翼、后翼、垂直操縱翼、動力吊艙、高效電機、蓄電池、機身、任務載荷、太陽能電池、起落架組成，其特征在于:所述前翼(I)作為所述太陽能無人機的主升力面，采用大展弦比直機翼形式，其平面形狀為長條形，橫截面為流線型，前翼內部設置左、右副翼槽，左、右副翼槽內安裝左、右副翼，所述左、右副翼在左、右副翼槽內吻合滑動，能夠前后伸縮，所述左、右副翼俯視圖為矩形，橫截面為弧形，左、右副翼槽橫截面同為弧形，所述左副翼(2)前邊左、右端與所述右副翼(3)前邊左、右端均設置彈簧槽，彈簧槽內均設置彈簧(4)，所述前翼內部前端設置左、右副翼電機(5)，左、右副翼電機的驅動軸上設置左、右卷線輪(6)，左、右卷線輪上卷繞左、右鋼絲線繩(7)，左、右鋼絲線繩后端連接左、右副翼前端，左、右副翼電機正向驅動左、右卷線輪，通過左、右鋼絲線繩拉動左、右副翼向前收縮，左、右副翼電機反向驅動左、右卷線輪，通過左、右鋼絲線繩放松左、右副翼，左、右副翼依靠彈簧彈力向后伸展;所述機身的前段是機艙(8)，機身的后段是尾桿(9)，前翼中間下端連接機艙，機艙側面為流線型，機艙后端連接尾桿，機艙與尾桿的橫截面均為矩形，所述前翼與所述右、左副翼對稱于機身中線;所述后翼(10)作為所述太陽能無人機的副升力面，采用大展弦比直機翼形式，平面形狀為矩形，橫截面為流線型，后翼中部前端設置垂直操縱翼(U)，所述垂直操縱翼平面形狀為矩形，橫截面為流線型，后翼中部設置連接板(12)，垂直操縱翼中部設置三角板(13)，所述連接板下端焊接在所述三角板的上端，將后翼與垂直操縱翼連接為整體，垂直操縱翼設置軸套(14)，軸套內設置螺絲軸(15)，螺絲軸擰在所述尾桿右后端的螺母孔內，所述尾桿內部后端設置減速電機(16)，減速電機驅動軸上設置曲軸(17)，曲軸上安裝連桿(18)，連桿后端設置短軸(19)，短軸固定在垂直操縱翼的左下端，通過減速電機的曲軸、連桿驅動垂直操縱翼，實現后翼全動操縱面的整體偏轉操縱;所述動力吊艙外殼為流線型的圓筒，動力吊艙內的前端安裝高效電機(20)，后端安裝蓄電池(21)，所述動力吊艙包括四組，左右兩組的動力吊艙沿所述前翼的中線左右對稱布置，并且通過吊艙支架安裝于前翼前下側，所述高效電機前端驅動軸上均安裝螺旋槳(22)，機身左右兩側螺旋槳的旋轉方向是以機身為中線對稱旋轉，位于機身同側的一對螺旋槳相對旋轉，為所述太陽能無人機飛行提供平衡的動力，四個所述高效電機的規格均相同，四個所述蓄電池的規格均相同，所述的高效電機和蓄電池是整機中較重的部件，通過動力吊艙將其平均分布在前翼左右端，使長條型前翼的主升力面成為主載荷面，使其在空中或者地面上的受力均勻，不產生結構變形;所述太陽能電池(23)鋪設于所述前翼、所述后翼、所述機艙以及所述尾桿的上端表面；所述起落架為三點式，包括左主起落架、右主起落架和尾輪，位于前翼左側的兩組動力吊艙之間前下側安裝左主起落架，位于前翼右側的兩組動力吊艙之間前下側安裝右主起落架，所述左、右主起落架設置左、右連接架(24)，左、右連接架為η型，在其下端設置左、右連接軸(25)，左、右連接軸上安裝左、右拉線輪(26)，左、右拉線輪下端制有左、右輪架(27)，左、右輪架下端安裝左、右前輪(28);所述前翼內部前端設置左、右起落電機(29)，左、右起落電機的驅動軸上設置左、右卷線輪(30)，左、右卷線輪上卷繞左、右鋼絲線繩(31)，左、右鋼絲線繩下端連接左、右拉線輪，當左、右起落電機順時針轉動，左右卷線輪收緊左、右鋼絲線繩，拉動左、右拉線輪，將左、右輪架拉成垂直狀態;左、右連接軸上裝有左、右復位彈簧(32)，當左、右起落電機逆時針轉動，左右卷線輪放松左、右鋼絲線繩，左、右復位彈簧將左、右輪架收回平行狀態;所述尾輪安裝于所述垂直操縱翼的左下端，垂直操縱翼內部的左下端設置尾輪電機(33)，尾輪電機小齒輪帶動大齒輪(34)，大齒輪軸(35)下端連接尾輪架(36)，尾輪架下端設置尾輪(37)，尾輪電機通過齒輪減速后，驅動尾輪繞垂直于地面的軸線左右旋轉，以實現太陽能無人機在地面滑行時的方向操縱;所述任務載荷(38)設置在機艙內。2.根據權利要求1所述的太陽能無人機，其特征在于:所述太陽能無人機的滾轉操縱通過左副翼和右副翼差動伸縮實現；偏航操縱通過左外側的螺旋槳和右外側的螺旋槳產生不對稱拉力實現，并通過左副翼和右副翼差動伸縮來平衡耦合產生的滾轉力矩;后翼用于所述太陽能無人機的縱向配平以及俯仰操縱，太陽能無人機的俯仰操縱通過后翼全動操縱面的整體偏轉實現。3.根據權利要求1所述的太陽能無人機，其特征在于:所述太陽能無人機使用時，在地面控制站的遙控下，從機場跑道滑跑起飛，飛行到設定的飛行高度和任務區域后，打開任務載荷開始執行任務，太陽能無人機通過無線電數據鏈路與地面控制站保持通信聯絡，當攜帶相應的任務載荷時，該無人機可用于執行通信中繼、偵察、監視、大氣探測等任務。4.根據權利要求1所述的太陽能無人機，其特征在于:所述高效電機選用4個相同的細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機，所述細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機由桶型外殼、內外轉子、空心杯電樞組成，所述桶型外殼(39)選用非導磁的鋁合金制造，桶型外殼左端內圓緊配安裝左端蓋(40)，左端蓋內圓設置軸承架，軸承架的左、右端內圓安裝左、右軸承(41、42)，所述內外轉子設置驅動軸(43)，安裝在左、右軸承的內圓，位于左軸承左端和右軸承右端的驅動軸外圓制有左、右卡簧槽，左、右卡簧槽內安裝左、右外卡簧(44、45)，驅動軸右端中心制有四方臺，四方臺右端中心制有連接螺桿(46)，連接螺桿上安裝內轉子(47)，所述內轉子是用釹鐵硼強磁材料制造的管狀永磁體，管狀永磁體左端中心孔是四方孔；中部中心孔是螺桿孔;右端中心孔是螺帽孔，管狀永磁體四方孔與驅動軸四方臺吻合，用螺帽(48)將管狀永磁體緊固在驅動軸右端，管狀永磁體直徑的上半圓為S極;下半圓為N極;是徑向磁路的兩極強永磁體，所述外轉子與所述內轉子同一個驅動軸，所述驅動軸中部緊配安裝轉子架(49)，轉子架外圓緊配安裝導磁筒(50)，導磁筒右端設置前、后缺口(51)，前、后缺口位于導磁筒直徑處，前、后兩個缺口的寬度和深度相等，導磁筒內圓設置兩塊大小相等的上、下永磁體(52、53)，上、下永磁體側視圖形均為半圓弧形；用釹鐵硼材強磁料制造;與導磁筒內圓吻合；用AB膠粘接，上永磁體是N極，下永磁體是S極，上、下永磁體相鄰間隔與導磁筒前、后缺口的寬度對齊，上、下永磁體右端與導磁筒前、后缺口的深度對齊，上、下永磁體與管狀永磁體長度相等；左右端對齊，由管狀永磁體和上、下永磁體組成的內外轉子形成均勻的環形氣隙，氣隙磁力線的方向為分布均勻的同向的直徑方向，所述空心杯電樞由右端蓋、細長型空心杯線圈、霍爾傳感器、印刷電路圓板組成，在桶型外殼右端內圓安裝右端蓋(54)，右端蓋是塑料制品，右端蓋設置上下定位槽，桶型外殼右端設置上下定位方孔，上下定位方孔與所述上下定位槽對齊，上下定位方孔與上下定位槽內設置上下定位螺母(55)，上下定位螺母為方型，右端蓋右端設置印刷電路圓板(56)，右端蓋與印刷電路圓板均設置一致的上下螺孔，由上下螺釘(57)將右端蓋緊固在上下定位螺母上，右端蓋左端設置線圈槽，線圈槽內安裝細長型空心杯線圈(58)，所述細長型空心杯線圈分別由3個A相線圈、3個B相線圈、3個C相線圈組成三相組合線圈，A、B、C三相組合線圈的各個輸出端，連接成Y形電路的三相輸出端，所述右端蓋左端設置上、中、下三個傳感孔，三個傳感孔均與導磁筒的右端面對齊，中間傳感孔對準所述導磁筒前缺口，上、中、下三個傳感孔互相間隔60度的電角度，三個傳感孔分別安裝三個霍爾傳感器(59、60、61 )，三個霍爾傳感器的左端與導磁筒右端保持一定氣隙，所述右端蓋右端設置接線腔(62)，接線腔右端是印刷電路圓板，三相輸出線和三個霍爾傳感器的輸出線焊接在印刷電路圓板上，將三相輸出線和三個霍爾傳感器的輸出線匯集成輸出電纜(63)，印刷電路圓板設置出線孔，輸出電纜從出線孔穿出。5.根據權利要求1所述的太陽能無人機，其特征在于:所述的太陽能無人機采用單機身布局，前翼設為大面積長條形的主升力面，所述高效電機和蓄電池通過動力吊艙將其平均分布在前翼左右端，使前翼成為主載荷面，使其在空中或者地面上的承重力均勻，后翼為全動操縱面的副升力面，整體采用抬式布局，前后升力面都提供正升力，提高氣動布局本身的氣動效率，實現高升力和高升阻比;所有升力面上能夠鋪貼太陽能電池的面積最大化，以獲得更多的能量轉化;所述左、右副翼的操縱面采取伸縮式操縱，它和所述起落架的操縱均釆用拉線式驅動機構，所述后翼操縱是通過減速電機的曲軸、連桿驅動垂直操縱翼，實現垂直操縱翼和后翼的整體偏轉操縱，前后翼的操縱機構簡單有效，更有利于減輕其結構重量;細長型無鐵芯無刷兩極永磁直流電機，為太陽能無人機提供高效率、高功率密度、高可靠性的輕型電機動力系統，本太陽能無人機的太陽能電池面積大、整體結構簡單、氣動效率佳、整機比重輕。
【文檔編號】B64D27/24GK106081062SQ201610508541
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月2日
【發明人】朱幕松
【申請人】朱幕松