1.本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种折叠翼无人机机翼展开装置。


背景技术：

2.为了将无人机放入各种导弹载荷仓或发射筒等特殊装置内，需控制无人机的外形尺寸，尤其需要大幅压缩无人机展向尺寸，折叠翼技术应运而生。
3.传统的折叠翼无人机机翼展开机构的设计往往较为简单，只能适应简单的折叠方式，参见申请号为201710113113.6的公开的实用新型专利申请，此种展开方式过于简单使得机翼折叠率不高，弊端较为明显。
4.有些展开方式较为复杂的多段式折叠机翼也经常采用“z”型布置，参见申请号为201811601135.8的公开的实用新型专利申请，使用此种机构展开后机翼不同段之间有明显高度差，易在展开过程造成无人机失稳，展开后的无人机气动性能会受较为明显的不利影响。
5.近些年来串列翼式布局的折叠翼无人机应用也逐渐增多，参见申请号为201920613029.5的公开的实用新型专利申请，此种布局可以在占用有限展向空间的约束下，最大限度增加机翼面积，但缺点是前后机翼的外形尺寸非常接近，前后机翼的气动干扰在某些情况下非常显著，并且机翼的展弦比较小，导致全机的升阻比不够理想。
6.在飞行汽车领域，机翼折叠机构同样有较为广泛的应用，参见申请号为201310075213.6的实用新型专利，此种折叠方式同样能有效减少机翼翼展方向空间占用，但此种折叠方式会大幅增加高度方向的空间占用，较为适合飞行汽车领域，而不适合无人机领域。


技术实现要素：

7.本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能便捷可靠展开复杂折叠方式的机翼展开装置，该装置具备展开时机可控，机翼的多段展开能够自行联动，展开后能够自行锁定，展开后的机翼整体性好，不存在因展开机构带来的明显外形缺陷，使得无人机能快速进入飞行状态，并且具有较高的升阻特性。
8.为解决上述技术问题，根据一些实施例，本技术第一方面，提供一种折叠式机翼展开装置，包括：中段翼，用于实现所述中段翼绕其中部转轴转动的转动机构，用于阻止中段翼转动的第一锁止机构，所述中段翼左右两端均连接有可翻转的外段翼，所述外段翼可翻转至与中段翼上表面贴合，或翻转至与中段翼处于同一水平面内。
9.进一步的，所述转动机构包括，固定连接于中段翼中部的转盘，与所述转盘通过绳索相连的收索机，所述收索机固定于一基座上，所述转盘可转动的设置在基座上，所述收索机用于将绳索盘绕收紧，绳索的另一端固定在转盘外周面上，拉动转盘使中段翼转动。
10.进一步的，所述第一锁止机构包括，第一触发组件和第一电磁阀，所述第一触发组件包括设置在基座上的第一微动开关，所述转盘上设置有拨杆，当转盘旋转一定角度时所
述拨杆触发第一微动开关，启动电磁阀伸出内部的金属销插入转盘上预设的定位孔中，实现转盘的锁定。
11.进一步的，所述外段翼与中段翼端部通过翻折机构连接，所述翻折机构为弹性铰链，所述弹性铰链包括弹簧和铰链，所述弹性铰链包括弹簧和铰链，所述铰链两端分别连接外段翼和中段翼，所述弹簧抵靠于铰链两端，用于推动外段翼绕铰链转轴翻转，所述铰链的转轴位于中段翼端面的上边缘处。
12.进一步的，所述外段翼或中段翼上设置有第二锁止结构，所述第二锁止机构用于当外段翼翻转至设定位置时，限制外段翼的转动并锁止。
13.进一步的，所述第二锁止机构设置于外段翼分离面的开口内，包括第二触发组件和第二电磁阀，第二触发组件包括第二微动开关，当外段翼端面与中段翼端面接触抵靠时，触发第二微动开关，第二电磁阀伸出金属销插入中段翼分离面上的定位孔中，实现外段翼与中段翼相对位置的锁定，所述第二电磁阀为伸缩式锁舌结构，所述金属销为锁舌。
14.进一步的，所述外段翼和中段翼之间还设有第三锁止机构，所述第三锁止机构用于当外段翼翻转至折叠状时，限制外段翼的转动并锁止。
15.进一步的，外段翼上表面设置有凸起的扣环，所述中段翼上表面与所述扣环对应位置设有扣孔，扣孔内侧设置第三锁止机构，所述包括第三电磁阀，当所述外段翼翻折至与中段翼上表面贴合的折叠状时，所述扣环插入所述扣孔中，第三电磁阀伸出金属销插入外段翼的扣环中，使外段翼保持折叠状态。
16.进一步的，所述铰链转轴两端套设有棘轮，所述棘轮用于限制外段翼向靠近中段翼上表面的方向转动，确保外段翼由折叠状态展开过程中的单向性。
17.根据一些实施例，本技术第二目的在于提供一种无人机，其特征在于，所述无人机机身装配有上述折叠机翼展开装置，所述基座与机身上的机翼安装位固定连接或与机身一体设置。
18.本发明的有益效果为：采用上述技术装置，可使飞控系统在合适时机一键发送展开信号，机构便可以联动方式一次性完成折叠机翼的展开。此装置能以较为复杂的方式将机翼折叠，大幅降低无人机展向占用空间，以保证无人机能放入有限空间中。利用所述装置展开的机翼，机翼外形与常规机翼基本无异，基本没有因增加展开功能而导致外形产生明显缺陷，相比于其他展开方式机翼外形保持更为良好，升力分布均匀，全机升阻特性较好，并且自带驱动机构和锁定机构，使得展开过程和飞行状态下维持稳定可靠。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为折叠式机翼折叠状态结构图
21.图2为折叠式机翼整体旋转完成状态结构图
22.图3为折叠式机翼外段翼翻折时结构图
23.图4为折叠式机翼展开状态结构图
24.图5为外段翼扣环结构图
25.图6为中段翼内部第三电磁阀结构图
26.图7为转动机构后部结构正侧视图
27.图8为转动机构前部结构正侧视图
28.图9为收索机结构图
29.图10为第一、第二微动开关结构图
30.图11为第一、第三电磁阀结构图
31.图12为机翼中段翼与外段翼翻折分离面结构图
32.图13为翻折机构(弹性铰链结)构图
33.图14为第二电磁阀(伸缩式锁舌)结构图
34.附图说明：
35.其中，100、中段翼；200、外段翼；300、转动机构；101、中段翼扣孔；102、中段翼分离面；201、外段翼扣环；202、外段翼分离面；310、转盘；311、绳索连接环；312、拨杆；320、绳索；330、收索机；331、收索盘；340、基座；410、第一锁止机构；411、第一电磁阀；412、第一触发组件(第一微动开关)；420、第二锁止机构；421、第二电磁阀(伸缩式锁舌)；422、第二触发组件(第二微动开关)；430、第三锁止机构；431、第三电磁阀；500、翻折机构(弹性铰链)；510、铰链；520、弹簧；530、棘轮。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本技术各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本技术的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合，相互引用。
37.参见图1
‑
4，根据一些实施例，本技术第一方面，提供一种折叠式机翼展开装置，包括：中段翼100，用于实现所述中段翼100绕其中部转轴转动的转动机构300，用于阻止中段翼100转动的第一锁止机构410，所述中段翼100左右两端均连接有可翻转的外段翼200，所述外段翼200可翻转至与中段翼100上表面贴合，或翻转至与中段翼100处于同一水平面内。
38.采用上述方案，是基于现有技术中固定翼无人机的机翼通常向机身两侧延展，占用很大的空间，不适于放入各种导弹载荷仓或发射筒中进行发射。为了解决机翼占用空间过大的问题，本技术考虑将机翼中设置为可旋转结构，将中段翼100连接在一转轴上，如此可旋转机翼至与机身平行的角度，从而解决了机翼向两侧延伸占用空间的问题。此外机翼长度过长，且机翼两端逐渐收窄变薄的结构，旋转后的机翼由正迎风变为侧端迎风，因此受力极不稳定，高速发射中气流会扰乱无人机的弹射飞行轨迹，严重时迎风受力过大导致机翼折断等问题。因此还考虑将机翼两侧远端部分设置为可翻折结构，将机翼的外段翼200部分，翻折至中段翼100上方，并与中段翼100上表面贴合，以尽可能减小气流扰动，同时尽可能减少空间的占用。
39.参见图1
‑
4，显示了整个折叠机翼的展开流程。当无人机发射到达预订高度时，可
以通过用户遥控发射信号或自动触发信号，启动转动机构300旋转中段翼100至飞行状态位置，同时控制翻折机构将外段翼远离中段翼上表面翻折展开，至飞行状态位置，所述飞行状态位置可以是与中段翼在同一水平面内的水平位置，也可以与中段翼呈一定角度，具体的可以根据实际的飞行性能需求，通过设置翻转机构的翻折范围来确定。
40.参见图7
‑
10，提供一种转动机构的实施方式。具体的，所述转动机构300包括，固定连接于中段翼100中部的转盘310，与所述转盘通过绳索320相连的收索机330，所述收索机330固定于一基座340上，所述转盘310可转动的设置在基座340上，所述收索机用于将绳索盘绕收紧，绳索320的另一端固定在转盘310外周面上，拉动转盘使中段翼100转动。
41.绳索与转盘的连接可通过设置在转盘的绳索连接环311来实现。绳索320的另一端连接在收索机的收索盘331上，收索盘331固定套设在收索机的输出轴上。当收索机转动时，将绳索320不断盘绕在收索盘331上，绳索另一端固定在转盘310的绳索连接环311中，拉动转盘310转动。
42.采用这种转动机构是的优点在于更高可靠性，无人机弹射过程受到各种扰动，其内部振动很大，绳索牵拉式的传动方式为固定连接，中间不需要传动件，只要绳索不断就可以确保传动的效果。而如果采用例如齿轮传动，皮带传动等方式可能会因为剧烈振动导致传动的不稳定，例如导致齿轮错位，皮带脱落等问题。并且设置齿轮机构零件过多，会造成成本增加。因此本技术优选绳索拉动式传动，因为其结构越简单可靠性越高，这是基于飞行器领域的特殊需求考虑的。
43.上述实施例，采用绳索320拉动转盘310的方式来实现中段翼的转动，但本技术并不仅限于此种方式的转动机构。本领域技术人员还可以根据需要，采用齿轮传动，皮带传动等其它方式。
44.参见图8，提供一种第一锁止结构的实方式，所述第一锁止机构410包括，第一触发组件412和第一电磁阀411，所述第一触发组件包括设置在转盘上的拨杆312，及设置在基座340上的第一微动开关412，当转盘旋转一定角度时所述拨杆312触发第一微动开关，启动第一电磁阀411伸出内部的金属销插入转盘上预设的定位孔中，实现转盘310的锁定。
45.参见图1
‑
2和图12
‑
13，，为一种翻折机构的实时方式，所述外段翼与中段翼端部通过翻折机构500连接，所述翻折机构为弹性铰链500，所述弹性铰链包括弹簧520和铰链510，所述弹簧520一端抵靠于外段翼200上表面另一端抵靠与中段翼100上表面，用于推动外段翼200绕铰链转轴翻转，为确保外段翼向上翻转至与中段翼上表面贴合，将所述铰链的转轴位于中段翼分离面102的上边缘处，以防止外段翼200向上翻转过程中与中段翼100发生干涉。
46.关于翻折机构500的选取，可以不局限于弹性铰链结构，也可以采用记忆金属，或有机弹力复合材料等多种形式，但考虑到提高折叠式机翼整体稳定性，本技术优选采用弹性铰链的翻折机构。
47.弹性铰链500的翻折角度可以通过调整中段翼和外段翼的分离面角度来确定。例如设置当中段翼分离面102和外段翼分离面202均为与机翼垂直，则外段翼200翻转至外段翼分离面202与中段翼分离面102贴合时，外段翼200与中段翼100处于同一水平面内。
48.为了确保外段翼展开后的稳定性，需要将外段翼与中段翼进行锁定，具体的通过在所述外段翼200或中段翼100上设置有第二锁止机构420，来实现。所述第二锁止机构420
用于当外段翼200翻转至设定位置时，限制外段翼200的转动并锁止。所述设定位置及为外段翼分离面202与中段翼分离面102贴合的位置。
49.进一步的，所述第二锁止机构420设置于外段翼分离面的开口内，包括第二触发组件422和第二电磁阀421，第二触发组件包括第二微动开关422，当外段翼分离面202与中段翼分离面102接触抵靠时，触发第二微动开关422，第二电磁阀421伸出金属销插入中段翼分离面上的定位孔中，实现外段翼200与中段翼100相对位置的锁定。在一些实施例中，如图14，所述第二电磁阀421为伸缩式锁舌421，所述金属销为锁舌结构。
50.参见图3
‑
6,，所述外段翼和中段翼之间还设有第三锁止结构430，所述第三锁止机构430用于当外段翼翻转至折叠状时，限制外段翼的翻转并锁止。
51.外段翼200上表面设置有凸起的扣环201，所述中段翼上表面与所述扣环对应位置设有扣孔101，扣孔内侧设置第三锁止机构430，所述包括第三电磁阀431，当所述外段翼200翻折至与中段翼上100表面贴合的折叠状态时，所述扣环201插入所述扣孔101中，第三电磁阀431伸出金属销插入外段翼的扣环中，使外段翼200保持折叠状态。当外段翼需要展开时，第三锁止机构接收到控制信号，第三电磁阀431缩回金属销，外段翼200在弹簧520的推动下绕铰链510的转轴翻转展开。
52.进一步的，所述铰链转轴两端套设有棘轮530，所述棘轮用于限制外段翼200向靠近中段翼100上表面的方向转动，确保外段翼200由折叠状态展开过程中的单向性。
53.根据一些实施例，本技术第二目的在于提供一种无人机，其特征在于，所述无人机机身装配有上述折叠式机翼展开装置，所述基座340与机身上的机翼安装位固定连接或与机身一体设置。
54.图1
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4显示出了整个折叠机翼的展开流程。
55.图1显示的是折叠式机翼完全收起状态，即外段翼200的在翻折机构500的作用下，外段翼200绕翻折机构500中的弹性铰链500转轴翻折，使得外段翼200翻折贴于中段翼100上表面，外段翼200扣环201能够顺利扣入中段翼扣孔101当中，中段翼100中的第三电磁阀431，如图6所示，此处第三电磁阀431伸出金属销插入外段翼扣环201当中，以使外段翼200维持翻折状态。
56.图2显示的是整个机翼绕转动机构300旋转结束的状态，即转动机构300中的收索机330自身旋转拉动栓于绳索连接环311的绳索320，以使转盘310旋转，转盘310与中段翼通100过结构件翼肋和翼梁相连，翼肋和翼梁此时作为传力装置，一端固连于转盘310，一端固连中段翼100表面蒙皮，使得中段翼100可与转盘310同动。转盘310中部有转轴，转盘内层不动，外层通过转轴实现相对内层的旋转运动。旋转结束后，转盘处拨杆312触碰转盘处微动开关412，转盘处微动开关412发送信号给转盘处第一电磁阀411，转盘处第一电磁阀411伸出金属销插入转盘310开孔，实现转盘310的锁定。
57.图3展示的是外段翼200的翻折过程状态图，中段翼扣孔101下方的第三电磁阀431收到来自转盘处微动开关412的信号后，收起插入外段翼200扣环201的金属销，使得外段翼200能够开始在外段翼翻折机构500中的弹性铰链500作用下开始翻折直至与中段翼100接合为一平面。接合完成后外段翼分离面202与中段翼分离面102间的缝隙几乎消失，中段翼100的最外侧平面以按压的方式触碰中外段翼200翻折处第二微动开关422，微动开关发出信号给第二电磁阀即伸缩式锁舌421，锁舌伸出插入中段翼100实现外段翼200的翻折锁定，
翻折结束后达到如图4展示的机翼完全展开状态。
58.所述外段翼扣环201由金属材料制成，扣环201与其下方翼肋为一整体，可一体成型，也可分别制作翼肋和扣环201然后通过焊接等手段完成连接。
59.所述绳索连接环311由金属材料制成，连接环可将绳索系于开孔处，连接环可采用焊接等方式与转盘外表面相连接。
60.绳索320可使用钢丝或线绳等物品制成。
61.转盘310使用金属材料制成，转盘下方有基座340，基座340开孔，孔中可穿入螺钉或螺栓用于将转盘和无人机机身结构连接，也用于转盘上的微动开关412、收索机330、转盘处第一电磁阀411等部件的连接。转盘310分为内外两层，即两个同心圆金属套筒，外层金属套筒稍大于内层，两层间隙处填充润滑油，圆心处设有金属转轴，内层金属套筒和圆心处转轴用焊接方式与转盘310下方金属连接板固连，外层金属套筒借助圆心处金属转轴和润滑油绕内层金属套筒旋转。转盘310、套筒和基座340也可以采用其他材料制成，如塑料等。
62.收索机330由电机和收索盘331组成，电机在通电后输出轴开始旋转，收索盘331插在输出轴上与其一同旋转，收索盘331旋转可将绳索320卷在其上，实现绳索320的收放运动，收索盘331可由金属也可由塑料制成。
63.转盘处第一电磁阀411由金属、塑料和磁性材料组成，其内部的金属销为圆柱形，第一电磁阀411内部带电磁铁，使用者可根据自身需求设定通电时电磁铁产生的电磁力使金属销伸出抑或收缩。
64.转盘处第一微动开关412和翻折处第二微动开关422形式一致，可由金属和塑料制成，外部机械力作用于动作簧片上，当动作簧片位移到临界点时产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开，此时微动开关发送电信号给电磁阀等部件，起到激活作用。
65.拨杆312为一金属圆杆，焊接于转盘310外层金属套筒，可随外层金属套筒一同转动，拨杆作312为外部机械力用于触发第一微动412开关。拨杆312也可以采用其他材料制成，如塑料等。
66.第二电磁阀即伸缩式锁舌421由磁性材料制成，分为锁盒和锁舌两部分，锁盒和锁舌底部均有电磁铁，电磁铁通电后可将金属锁舌推出锁盒。
67.弹性铰链500包括铰链510和弹簧520，铰链510分为左右两片，每片均由上下两个开孔，用于穿入螺丝或螺钉，一片铰链与外段翼200相连，另一片铰链与中段翼100相连，两片铰链中间穿有转轴，转轴中央穿有弹簧，弹簧的弹力可使两片铰链绕转轴旋转。转轴两端穿有棘轮530，棘轮530内部有斜锯齿形结构，使得棘轮530只能单向相对旋转，用于保证两片铰链相互运动的单向性。用于避免外段翼在翻折过程中出现往复运动。
68.所述铰链510、铰链转轴和棘轮530可以为金属材料制成，也可以为塑料等材料制成。
69.本技术折叠式机翼展开装置：处于折叠状态下的折叠式机翼可通过所述装置实现联动式展开与锁定；展开过程仅需飞控系统提供一次展开信号，其余所有展开与锁定过程均由机构自行联动式完成；
70.折叠式翼分为三段：左右外段翼200和中间的中段翼100；
71.折叠状态下左右外段翼200沿机翼翼展方向翻折于中段翼100的上表面；
72.展开状态三段折叠翼展开变成一平直机翼；
73.折叠式机翼的展开分为两个阶段，即旋转阶段和翻折阶段，旋转阶段三段翼以整体旋转的方式绕处于机翼中部的转轴进行旋转，旋转阶段结束后中段翼不再运动，左右外段翼进入翻折阶段，翻折段时，左右外段翼200沿展向从中段翼100的上表面向下翻折约180度，直至左右外段翼与中段翼100接合为一平直机翼。
74.本技术折叠式机翼展开装置，能便捷可靠展开复杂折叠方式的机翼展开装置，该装置具备展开时机可控，机翼的多段展开能够自行联动，展开后能够自行锁定，展开后的机翼整体性好，不存在因展开机构带来的明显外形缺陷，使得无人机能快速进入飞行状态，并且具有较高的升阻特性。
75.采用上述技术装置，可使飞控系统在合适时机一键发送展开信号，机构便可以联动方式一次性完成折叠机翼的展开。此装置能以较为复杂的方式将机翼折叠，大幅降低无人机展向占用空间，以保证无人机能放入有限空间中。利用所述装置展开的机翼，机翼外形与常规机翼基本无异，基本没有因增加展开功能而导致外形产生明显缺陷，相比于其他展开方式机翼外形保持更为良好，升力分布均匀，全机升阻特性较好，并且自带驱动机构和锁定机构，使得展开过程和飞行状态下维持稳定可靠。
76.应当理解的是，本技术的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本技术的原理，而不构成对本技术的限制。因此，在不偏离本技术的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。此外，本技术所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。