多旋翼固定翼复合式无人飞行器结构设计

这款复合布局无人飞行器的结构设计，核心围绕长航时巡检与中小载荷投送场景展开，区别于常规多旋翼无人机的续航短板，也规避了纯固定翼飞行器对起降场地的严苛要求，在结构层面融合了两类飞行器的优势。从外形尺寸边界来看，机身主体采用流线型纺锤体设计，最大截面直径控制在合理区间，整机翼展与机身长度的比例经过气动优化，既保证巡航阶段的升阻比，也能在垂直起降阶段降低旋翼下洗气流与固定翼面的气动干扰，避免起降过程中出现姿态耦合失控的问题。机身侧面的标识区域做了曲面贴合处理，没有额外突出的结构件，减少飞行过程中的寄生阻力，机身尾部的整流段做了收腰设计，能够梳理流经机身的紊流，降低尾部涡流带来的能量损耗。动力系统采用分布式旋翼搭配推进动力的布局，四组旋翼分别布置在机翼下方的延伸臂上，延伸臂与机翼主梁做一体化结构设计，连接位置做了圆角过渡处理，避免应力集中导致的结构疲劳，旋翼的安装位置经过反复校核，保证旋翼旋转平面与机翼、尾翼之间留有足够的安全间隙，不会在飞行过程中出现桨叶打翼面的故障。垂直起降阶段，四组旋翼提供全部升力，姿态控制通过不同旋翼的转速差实现，过渡到平飞阶段后，旋翼停止工作锁止在顺桨位置，由机头位置的推进动力提供前飞动力，此时固定翼面提供全部升力，能够大幅降低动力消耗，提升续航里程。机翼采用上单翼布局，机翼与机身的连接位置设置在机身重心偏上位置，能够提升平飞阶段的横向稳定性，机翼的翼型选用低速高升阻比翼型，在低速巡航状态下能够获得足够的升力系数，降低失速速度，提升飞行器在复杂地形下的低空飞行安全性。尾翼采用常规尾翼布局，垂直尾翼与水平尾翼的尺寸经过配平计算，能够保证全飞行包线内的航向与纵向稳定性，舵面的偏转角度范围做了机械限位，避免舵面偏转过大导致的姿态失稳。机身内部预留了充足的载荷舱空间，载荷舱位于整机重心位置，能够搭载可见光巡检设备、红外测温设备或者小型应急物资，载荷舱的安装接口采用标准化快拆设计，能够根据不同的任务场景快速更换任务载荷，不需要对机身结构做额外改装。起落架采用轻量化滑橇式设计，结构简单可靠，能够在草地、土路等非硬化场地完成起降，滑橇的接触面积经过优化，能够降低起降过程中对地面的压强，避免在松软场地起降时出现机身下陷的问题。整个结构设计过程中，所有外露的结构件都做了减阻处理，紧固件全部采用沉头设计，机身表面的蒙皮分块接缝做了对齐处理，尽可能降低表面粗糙度带来的摩擦阻力，同时结构件的选材兼顾轻量化与结构强度，在保证机身结构刚度满足飞行载荷要求的前提下，尽可能降低整机空重，提升有效载荷占比。