专利摘要

本实用新型提供一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，包括多架单体无人机，所述多架单体无人机通过设置于相邻的单体无人机的机翼间的机翼连接结构顺次柔性并联连接；所述机翼连接结构，包括：连杆球笼式万向节，两端分别连接相邻的单体无人机的机翼上；以及弹簧钢片组件，两端分别连接相邻的单体无人机的机翼上，包括两个卡簧弓片；上述柔性连接技术能够有效缓解现有技术中并联式无人飞行器中连接结构复杂，机构重量大、可靠性低，一旦连接机构卡死将会导致无人机失控等技术问题。

权利要求

1.一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，其特征在于，包括多架单体无人机，所述多架单体无人机通过设置于相邻的单体无人机的机翼间的机翼连接结构顺次柔性并联连接；

所述机翼连接结构，包括：

连杆球笼式万向节，两端分别连接相邻的单体无人机的机翼上；以及

弹簧钢片组件，两端分别连接相邻的单体无人机的机翼上，所述弹簧钢片组件包括两个卡簧弓片；

所述连杆球笼式万向节，包括：主动轴，以及位于主动轴两端的两个球窝结构；每个所述球窝结构一端设置有一连轴连接相邻机翼，从而使所述连杆球笼式万向节通过连轴连接于相邻的机翼；

所述弹簧钢片组件，包括：

第一卡簧弓片，其两端分别固定于相邻机翼的正面；以及

第二卡簧弓片，与所述第一卡簧弓片反向对称紧贴安装于相邻机翼的背面；

所述主动轴与机翼的夹角调整范围为0°至90°；

所述主动轴与球窝结构的连轴角度为±45°～±50°。

2.根据权利要求1所述的基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，其特征在于，所述连杆球笼式万向节，数量为2个。

3.根据权利要求1所述的基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，其特征在于，相邻的单体无人机的机翼翼尖为凹凸配合结构。

4.根据权利要求1所述的基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，其特征在于，其整体在俯仰平面运动模态可呈一定夹角，该夹角大小由球窝结构的自由度旋转角度2γ和球窝结构连轴与机翼安装角决定。

5.根据权利要求1所述的基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，其特征在于，由于弹簧钢片组件有很小的侧向扭转特性，其在俯仰平面能实现一定的扭转角，并具有自动恢复功能。

说明书

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器。

背景技术

高空长航时飞行器具有机翼展弦比大、机身轻而薄的特点，因其超长续航能力日益受到重视。然而，高空长航时飞行器的大柔性结构可能导致飞行器在常规飞行条件下发生大的变形，结构低频震颤与刚体运动耦合，以及气动失速等问题，具有与刚体飞行器显著不同的气动弹性和飞行动力学特性，这也意味着飞行器模型维度高、复杂度高、非线性特点，给控制设计带来困难，因此在控制设计前，有必要研究大柔性飞行器模型的降阶技术。与高空长航时无人机不同，小型无人飞行器具有费用低、机动性好、结构灵活、隐蔽性好、集群化等特点，然而小型无人机一般仅适用于中低空任务气象环境相对稳定的区域，难以执行高空任务。

结合上述两类无人机特点分析，一种创新的思路是将多架小型无人飞行器通过机翼并联连接在一起，但现有连接技术存在一些问题，由于目前的无人飞行器间的连接方式均是刚性连接，如铰链式连接结构，其属于刚性可变形连接结构，缺乏灵活性；连接结构复杂，机构重量大、可靠性低，一旦连接机构卡死将会导致飞机失控。因此需要针对并联式无人机开发一种柔性连接技术，具备连接方式简单灵活的特点，可以避免机构故障导致飞行问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本实用新型提供了一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，以缓解现有技术中并联式无人飞行器中连接结构复杂，机构重量大、可靠性低，一旦连接机构卡死将会导致无人机失控等技术问题。

(二)技术方案

在本实用新型中，提供一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，包括多架单体无人机，所述多架单体无人机通过设置于相邻的单体无人机的机翼间的机翼连接结构顺次柔性并联连接。

在本实用新型实施例中，所述机翼连接结构，包括：

连杆球笼式万向节，两端分别连接相邻的单体无人机的机翼上；以及

弹簧钢片组件，两端分别连接相邻的单体无人机的机翼上，所述弹簧钢片组件包括两个卡簧弓片。

在本实用新型实施例中，所述连杆球笼式万向节，包括：主动轴，以及位于主动轴两端的两个球窝结构；每个所述球窝结构一端设置有一连轴连接相邻机翼，从而使所述连杆球笼式万向节通过连轴连接于相邻的机翼。

在本实用新型实施例中，所述弹簧钢片组件，包括：

第一卡簧弓片，其两端分别固定于相邻机翼的正面；以及

第二卡簧弓片，与所述第一卡簧弓片反向对称紧贴安装于相邻机翼的背面。

在本实用新型实施例中，所述连杆球笼式万向节，数量为2个。

在本实用新型实施例中，所述主动轴与机翼的夹角调整范围为0°至90°。

在本实用新型实施例中，所述主动轴与球窝结构的连轴角度为±45°～±50°。

在本实用新型实施例中，相邻的单体无人机的机翼翼尖为凹凸配合结构。

在本实用新型实施例中，其整体在俯仰平面运动模态可呈一定夹角，该夹角大小由球窝结构的自由度旋转角度2γ和球窝结构连轴与机翼安装角决定。

在本实用新型实施例中，由于弹簧钢片组件有很小的侧向扭转特性，其在俯仰平面能实现一定的扭转角，并具有自动恢复功能。。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型基于柔性连接技术的并联式无人飞行器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)能有效消除翼尖涡流，减少单个无人机的翼尖涡和诱导阻力，增加无人机的自我稳定能力；

(2)结构简单、安装方便，调整方式灵活；

(3)安全性高，不易出现机构故障。

附图说明

图1为本实用新型实施例基于柔性连接技术的并联式无人飞行器及其机翼连接结构局部放大示意图。

图2为本实用新型实施例基于柔性连接技术的并联式无人飞行器的机翼连接结构示意图。

图3为本实用新型实施例基于柔性连接技术的并联式无人飞行器的机翼连接结构的弹簧钢片组件结构示意图。

图4为本实用新型实施例基于柔性连接技术的并联式无人飞行器的机翼连接结构的球笼式万向节轴向自由度夹角示意图。

图5为本实用新型实施例基于柔性连接技术的并联式无人飞行器的相连接的机翼滚转平面运动模态示意图。

图6为本实用新型实施例基于柔性连接技术的并联式无人飞行器的相连接的机翼俯仰平面扭转模态示意图。

【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】

1-连杆球笼式万向节；

11-球窝结构；

12-主动轴；

2-弹簧钢片组件；

21-第一卡簧弓片；

22-第二卡簧弓片；

3-凸翼尖；

4-凹翼尖；

5-螺丝。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，相邻无人机翼尖采用柔性结构连接，能有效消除翼尖涡流，减少单个无人机的翼尖涡和诱导阻力，增加飞行器的自我稳定能力。

一种创新的思路是将多架小型无人飞行器通过机翼翼尖并联在一起，连接采用柔性结构连接，形成具有柔性大展弦比的组合式飞行器。组合式柔性飞行器是偏向于结构创新的集群编队的极限形式，具有多方面优势：从气动效率方面考虑，近距离连体飞行可有效消除了单个飞机的翼尖涡和诱导阻力，节省燃油，获得相当于大展弦比飞机的气动性能；从结构方面考虑，翼尖对接结构设计类似于翼尖的被动阵风减缓装置，这类装置在受到气动载荷作用下产生屈伸位移或低头扭转，进而影响机翼载荷分布达到减缓效果；在载荷和执行任务方面，易于实现分布式载荷灵活分配，针对多样化任务需求，可以在不同单体无人机上布置不同的载荷设备，如执行搜救任务，装有雷达设备的无人机扫描区域，可以与装有武器的无人机连接，以抵御任何敌对实体，同时还可以与携带大量燃料/电力供应的无人机相连。执行任务时可翼尖连接获得集群性能增益，到达任务区域后分散执行任务，成倍提升任务执行效率。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

在本实用新型实施例中，提供一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，结合图1至图6所示，所述基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，包括：

多架单体无人机，所述多架单体无人机通过设置于相邻的单体无人机的机翼间的机翼连接结构顺次柔性并联连接；

本实用新型实施例中，所述机翼连接结构，包括：连杆球笼式万向节1，以及弹簧钢片组件2；

所述连杆球笼式万向节包括：主动轴12，以及位于主动轴两端的两个球窝结构11；每个所述球窝结构一端设置有一连轴连接相邻机翼，从而使所述连杆球笼式万向节通过连轴连接于相邻的机翼。

所述弹簧钢片组件包括：第一卡簧弓片21，其两端分别固定于相邻机翼的正面；第二卡簧弓片22，与所述第一卡簧弓片21反向对称紧贴安装于相邻机翼的背面；如图3所示。

在本实用新型实施例中，所述连杆球笼式万向节，数量为2个；

所述球窝结构与机翼的连接属于刚性连接。

所述：第一卡簧弓片21和第二卡簧弓片22与机翼的连接端为刚性连接，可采用但不限于通孔螺丝3固定。

所述主动轴与机翼的夹角可调整范围0°至90°。

所述机翼上设有连轴和弹簧钢片组件安装孔；

所述主动轴与球窝结构的连轴角度为±45°～±50°，使得对接成功的两架飞机可以实现滚转方向上的有限自由运动，以及俯仰平面的有限扭转运动。

在本实用新型实施例中，所述通过机翼连接结构相连的机翼翼尖设置有对应的凹凸配合结构。如图2所示，相邻无人机的凸翼尖3和凹翼尖4分别设计成凸等腰三角形和凹等腰三角形对应构型。

在本实用新型实施例中，如图2所示，连杆球笼式万向节由主动轴连接两个两球窝结构组成，单个球窝结构为传统型的球笼式万向节。其连轴与两机翼呈刚性连接，连轴与机翼的夹角可根据实际需要调整安装，范围[0°，90°]。

在本实用新型实施例中，如图2所示，机翼翼尖凸/凹两顶点间由弹簧钢片组件连接，弹簧钢片组件与机翼呈刚性连接。弹簧钢片组件采用卡簧弓片，其弹性和尺寸可根据需要选取合适型号。

在本实用新型实施例中，如图3所示，第一卡簧弓片21与第二卡簧弓片22，分别在机翼翼尖凹/凸面顶点(或中心点)反向对称紧贴安装第一卡簧弓片21与第二卡簧弓片22与两侧机翼呈刚性连接，可采用但不限于通孔螺丝4固定。

在本实用新型实施例中，如图4所示，所述连杆球笼式万向节的单侧为传统式球笼式万向节(球窝结构)，具备一定支撑、传力和转动作用，所述主动轴12与球窝结构11的连轴可呈现2γ的自由度旋转角度。以机体坐标系为准，当相邻单体无人机仅通过连杆式球笼万向节刚性连接后，两架能够有Ox方向上的反向移动和Oxz、Oyz方向上的反向扭转，共三个自由度。

在本实用新型实施例中，如图5所示，相邻两单体无人机的机翼通过连杆球笼式万向节1和弹簧钢片组件2连接之后，无人机整体在俯仰平面运动模态Oyz可呈α夹角，其大小受球窝结构的夹角2γ和球窝结构连轴与机翼安装角限制。两机翼反向扭转后，受弹簧钢片组件的弹性作用，产生恢复弹力，促使机翼整体恢复形变，这是机械结构所产生的自我稳定功能。这种结构能有效消除翼尖涡流，减少单个无人机的翼尖涡和诱导阻力。

在本实用新型实施例中，如图6所示，两架无人机通过连杆球笼式万向节1和弹簧钢片组件2连接之后，由于卡簧弓片可以有很小的侧向扭转特性，无人机整体在俯仰平面Oxz可实现很小的扭转角β，并具有自动恢复功能，增加无人机的自我稳定能力。

所述基于柔性连接技术的并联式无人飞行器由多架单体无人机连接组成，相邻无人机机翼翼尖采用柔性结构连接，组合并联式无人飞行器在Oyz平面内呈有限自由度模态运动，相邻单体无人机在Oxz平面可呈有限的扭转。

至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型基于柔性连接技术的并联式无人飞行器有了清楚的认识。

综上所述，本实用新型提供了一种基于柔性连接技术的并联式无人飞行器，相邻无人机翼尖采用柔性结构连接，能有效消除翼尖涡流，减少单个无人机的翼尖涡和诱导阻力，增加飞行器的自我稳定能力。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本实用新型的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

基于柔性连接技术的并联式无人飞行器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。