CN103979107A - 一种折叠式旋翼型无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种折叠式旋翼型无人机，该旋翼无人机能够紧凑折叠和快速展开，从而有效增强旋翼无人机的应用灵活性。该无人机包括主机体、四个旋翼臂和起落架，每个旋翼臂通过一套铰接机构和限位闭锁机构实现其可靠折叠和展开。当无人机处于折叠状态时，旋翼臂位于主机体上的轴向凹槽内，压紧铰接机构中的扭簧，限位闭锁片在复位弹簧的作用下处于闭锁位置。当需要将无人机的旋翼臂打开时，通过拨片带动限位闭锁片沿主机体周向滑动，解除对旋翼臂的锁紧；扭簧在扭力的作用下带动旋翼臂迅速下落并限制在水平状态。旋翼臂完全打开后，松开拨片，限位闭锁片在复位弹簧的作用下回到闭锁位置，对展开状态下的旋翼臂进行限位锁死。

Description

一种折叠式旋翼型无人机

技术领域

发明涉及一种旋翼型无人机，具体涉及一种折叠式旋翼型无人机，属于飞行器技术领域。

背景技术

在新形势下的战争环境中，装甲车辆对战场环境感知能力的需求不断提高，通过搭载无人飞行器能够使装甲车辆获得一种前所未有的捕获非直视目标的能力。但装甲车辆作为无人飞行器的搭载平台有着自身的优势和限制。现有的无人飞行器无论是在起飞还是回收过程中，对场地大小都有着一定的要求，而且需要操作人员出舱甚至下车进行无人飞行器的拼装、发射、回收工作；而装甲车辆不同于一般作战平台，其作战环境十分恶劣；尤其是反恐作战、城市作战环境下，很难为无人飞行器随时随地的提供一个合适的起降场地，此时的出舱作业也会变得极为不安全。另外，装甲车辆内部空间狭小，留给飞行器的存放位置并不多，而现有的无人飞行器大多不够紧凑，很难在车体内操作存放。

现有无人飞行器大体上可以划分为固定翼式和旋翼式两大类，其中固定翼式飞行器需要一个加速起飞过程，无论是采用火箭助推、炮弹发射的热发射还是机械抛射、高压弹射的冷发射，在装甲车辆的作战环境下都不易实现；而旋翼式飞行器能够做到原地垂直起降，场地要求简单，隐蔽性好，更适用于装甲车辆的作战环境。

但通常情况下的旋翼飞行器都存在结构不够紧凑、尺寸偏大的问题，为此，目前较多的采用折叠式旋翼型飞行器。在进行折叠式旋翼型飞行器的设计与制造时，较常见的方案是将旋翼型无人机的翼臂与主机体通过螺栓连接，需要展开翼臂时，松动螺栓，推动翼臂以螺栓为轴心水平转动至与主机体表面垂直的位置；然后紧固螺栓完成旋翼臂展开。但这一方法自动程度不高，不能实现翼臂的快速展开，且翼臂折叠状态下的无人机整体结构不够紧凑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种折叠式旋翼型无人机，翼臂折叠状态下无人机整体结构紧凑，需要展开时翼臂能够快速的自动展开。

该旋翼型无人机，包括主机体、四个旋翼臂和起落架。在主机体的外圆周面上，沿其周向均匀分布有四个轴向凹槽；旋翼臂的一端在轴向凹槽内通过铰接机构和限位闭锁机构与主机体相连，另一端连接螺旋桨。当无人机处于折叠状态时，四个旋翼臂分别嵌在所述的四个轴向凹槽内，其连接有螺旋桨的一端伸出主机体；所述起落架设置在主机体的下端面。

所述铰接机构包括连接轴、轴套和扭簧；旋翼臂通过该连接轴和轴套与主机体铰接，使旋翼臂能够绕连接轴的轴线转动。连接轴的两端各同轴放置一个扭簧，扭簧的一端与主机体相连，另一端与旋翼臂相连；旋翼臂能够在扭簧扭矩的作用下，绕连接轴向主机体外侧翻转。

所述限位闭锁机构包括限位闭锁片、拨片和复位弹簧；所述限位闭锁片位于主机体的外圆周面上，限位闭锁片能够在拨片的带动沿主机体的周向滑动；复位弹簧的一端与限位闭锁片相连，另一端与主机体相连；复位弹簧在自然状态下，所述限位闭锁片位于主机体上轴向凹槽所在位置，无人机处于折叠状态时，限位闭锁片将旋翼臂锁紧在轴向凹槽内；无人机处于展开状态时，限位闭锁片将旋翼臂限制在与主机体的轴线呈垂直状态的位置。

作为本发明的一种优选方式，所述限位闭锁片为F形结构，通过其沿主机体周向上的两个挡片完成其限位闭锁功能，其下方的挡片与轴向凹槽内底面之间的距离与旋翼臂的厚度相同。

作为本发明的一种优选方式，将四个限位闭锁片分为两组，每两个限位闭锁片通过一个拨片带动其在主机体周向上的滑动。

作为本发明的一种优选方式，所述限位闭锁机构中还包括限位导向壳；所述限位导向壳同轴套装在主机体外，限位导向壳上加工有限位闭锁片的限位导向槽。

作为本发明的一种优选方式，所述起落架为两个，且均为U形结构。

作为本发明的一种优选方式，两个起落架相互平行安装在主机体的下端面，通过拨片带动限位闭锁片沿主机体的周向滑动时，两个起落架分别为两个拨片的支撑点。

有益效果：

(1)该旋翼无人机具有紧凑折叠和快速展开的功能，能够有效增强旋翼无人机的应用灵活性。

(2)采用F形的限位闭锁片，在无人机处于折叠状态或展开状态时能够加强对旋翼臂的限位，使其更稳固。

(3)通过在限位导向壳上加工限位闭锁片的限位导向槽，能够避免直接在主机体上加工限位导向槽而增大加工难度。

(4)两个限位闭锁片通过一个拨片带动，结合可作为拨片支点的U形起落架，能够迅速拨动拨片，使其在不同状态下可靠转换。

附图说明

图1为折叠式旋翼型无人机折叠状态下的结构示意图；

图2为折叠式旋翼型无人机展开状态下的结构示意图；

图3为铰接机构的爆炸图；

图4为限位闭锁机构的爆炸图。

其中，1-主机体、2-旋翼臂、3-连接轴、4-轴套、5-扭簧、6-限位闭锁片、7-拨片、8-限位导向壳、9-复位弹簧、10-起落架、11-螺旋桨

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种配用于装甲车辆的折叠式旋翼型无人机，该旋翼无人机能够紧凑折叠，从而布置在狭小的装甲车内；工作时能够快速可靠的展开；同时折叠和展开时作业人员无需出仓、无需拼装准备，作业过程快速高效、隐蔽安全。

该无人机包括主机体1、四个旋翼臂2和起落架10，每个旋翼臂2通过一套铰接机构3和限位闭锁机构4实现其可靠折叠和展开。当无人机处于折叠状态时，四个旋翼臂2处于竖直状态，如图1所示；当无人机完全展开时，四个旋翼臂2处于水平状态，如图2所示。

所述主机体1为柱形结构，在主机体1的外圆周面上，沿其周向均匀分布有四个轴向凹槽，轴向凹槽的深度不小于旋翼臂2的厚度，当无人机处于折叠状态时，四个旋翼臂2分别嵌在四个轴向凹槽内，使得无人机结构紧凑。本实施例中折叠状态下的旋翼型无人机呈长柱体形状，接近一发普通坦克炮弹大小，可置于车内的弹药架上而不占用额外空间。在车体内搬运飞行器的动作与搬运一发炮弹无任何差别，高效的利用了坦克车体内活动空间。

每套铰接机构和限位闭锁机构与旋翼臂的连接方式相同，以其中一个为例：

当无人机处于折叠状态时，旋翼臂2的上端伸出主机体1并连接螺旋桨11，螺旋桨11的中心轴垂直于旋翼臂2；旋翼臂2的下端通过铰接机构与主机体1相连。铰接机构包括连接轴3、轴套4和扭簧5，如图3所示。通过轴和轴套的组合将旋翼臂2和主机体1铰接，使旋翼臂4能够绕连接轴3旋转。通过合理布置连接轴3的位置保证当无人机处于折叠状态时，旋翼臂2能完全嵌入主机体1上的轴向凹槽内；当无人机完全展开时，轴向凹槽的内底面能够对旋翼臂2进行限位，使其处于水平位置，同时不对其展开过程造成干涉。具体为：使连接轴3的轴线与轴向凹槽内底面之间的垂直距离与旋翼臂的厚度相同；且连接轴3的轴线与主机体1的外圆周面之间的距离也与旋翼臂的厚度相同。每个连接轴的两端各同轴放置一个扭簧5，扭簧5的一端与主机体1相连，另一端与旋翼臂2相连。旋翼臂2能够在扭簧5扭矩的作用下，绕连接轴向主机体1外侧翻转，实现快速展开。

限位闭锁机构包括限位闭锁片6、拨片7、限位导向壳8和复位弹簧9，如图4所示。其中限位闭锁片6为F形结构。限位导向壳8同轴套装在主机体1外，用于提供限位闭锁片6的限位导向槽，以避免直接在主机体1上加工限位导向槽而增大加工难度，限位闭锁片6能够在限位导向壳8的导向槽内沿主机体1的周向滑动。限位闭锁片6的滑动通过其底部连接的拨片7控制。为操作方便，将四个限位闭锁片分为两组，每两个限位闭锁片通过其底部的环形结构连为一体，共用一个拨片；即通过一个拨片可同时带动两个限位闭锁片沿主机体1的周向滑动。复位弹簧9的一端与限位闭锁片6相连，另一端与主机体1相连，复位弹簧9在自然状态下，限位闭锁片位于轴向凹槽所在位置，无人机处于折叠状态时，限位闭锁片将旋翼臂锁紧在轴向凹槽内；无人机处于展开状态时，限位闭锁片将旋翼臂限制在与主机体的轴线呈垂直状态的位置。

主机体1的下端面设置有两个相互平行的U形起落架10，两个U形起落架10分别位于两个拨片附近大拇指可操作的范围内，在通过拨片拨动限位闭锁片6时，该起落架10可作为操作人员的一个支点，以便迅速拨动拨片。

当无人机处于折叠状态时，旋翼臂位于主机体上的轴向凹槽内，旋翼臂压紧铰接机构中的扭簧，扭簧处于预工作状态；限位闭锁片在复位弹簧的作用下处于闭锁位置，即此时限位闭锁片处于旋翼臂的外侧，通过其沿主机体周向的两个挡片将旋翼臂可靠锁紧在主机体的轴向凹槽内。此时整机结构高度紧凑，置于车内的弹药架上而不占用额外空间。

执行任务时，操作人员无需拼装准备工作只需双手握住U型握把，从车顶舱门处将收纳状态下的无人机托举至车体外，然后双手拇指同时拨动拨片，通过拨片带动限位闭锁片沿主机体周向在限位导向槽内滑动，离开旋翼臂所在位置，即解除对旋翼臂的锁紧；此时扭簧在扭力的作用下，带动旋翼臂迅速下落并限制在水平状态。旋翼臂完全打开后，操作人员松开拨片，限位闭锁片在复位弹簧的作用下快速回到闭锁位置，由于限位闭锁片下方的挡片与轴向凹槽内底面之间的轴向距离与旋翼臂的厚度相同，因此该挡片对展开状态下的旋翼臂进行限位锁死，保证无人机展开后的结构稳固，防止其向上转动。而后由控制员遥控启动无人机，待无人机升力足够后操作员松手，飞行器升空作业飞离车辆。至此，完成全部展开起飞工作。

当执行任务结束需要将无人机的旋翼臂折叠起来时，控制员遥控无人机飞临车顶舱门正上方，下降高度临近舱门；操作员双手抓取起落架，控制员遥控关闭无人机，操作员双手拇指同时拨动拨片，通过拨片带动限位闭锁片沿主机体周向在限位导向槽内滑动，离开旋翼臂所在位置，即解除对旋翼臂在展开状态下的锁紧。在舱门的阻挡作用下无人机的四片旋翼臂将向主机体收拢一定角度。此时操作员松开左手，用左手将右边的两个旋翼臂推放至各自对应的轴向槽内，然后右手拇指松开拨片使右边的两个限位闭锁片在复位弹簧的作用下快速回到闭锁位置，可靠闭锁右边的两个旋翼臂。左手放回左握把并拨动左拨片至解锁状态，操作员松开右手，用右手将左边的两片旋翼臂推放至各自对应的轴向槽内，然后左手拇指松开拨片使左边的两个限位闭锁片在复位弹簧的作用下快速回到闭锁位置，可靠闭锁左边的两个旋翼臂，至此四片旋翼臂收纳工作完成。操作员双手稳握U型握把，将飞行器整体向下拉回至车体内，安装上旋翼保护罩，推送至弹药架位置，至此完成全部降落回收工作。

上述所有操作均在车体内完成，无需出舱作业，作业过程快速高效、隐蔽安全。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种折叠式旋翼型无人机，包括主机体、四个旋翼臂和起落架；其特征在于，在主机体的外圆周面上，沿其周向均匀分布有四个轴向凹槽；旋翼臂的一端在轴向凹槽内通过铰接机构和限位闭锁机构与主机体相连，另一端连接螺旋桨；当无人机处于折叠状态时，四个旋翼臂分别嵌在所述的四个轴向凹槽内，其连接有螺旋桨的一端伸出主机体；所述起落架设置在主机体的下端面；

所述铰接机构包括连接轴、轴套和扭簧；旋翼臂通过该连接轴和轴套与主机体铰接，使旋翼臂能够绕连接轴的轴线转动；连接轴的两端各同轴放置一个扭簧，扭簧的一端与主机体相连，另一端与旋翼臂相连；旋翼臂能够在扭簧扭矩的作用下，绕连接轴向主机体外侧翻转；

所述限位闭锁机构包括限位闭锁片、拨片和复位弹簧；所述限位闭锁片位于主机体的外圆周面上，限位闭锁片能够在拨片的带动沿主机体的周向滑动；复位弹簧的一端与限位闭锁片相连，另一端与主机体相连；复位弹簧在自然状态下，所述限位闭锁片位于主机体上轴向凹槽所在位置，无人机处于折叠状态时，限位闭锁片将旋翼臂锁紧在轴向凹槽内；无人机处于展开状态时，限位闭锁片将旋翼臂限制在与主机体的轴线呈垂直状态的位置。

2.如权利要求1所述的折叠式旋翼型无人机，其特征在于，所述限位闭锁片为F形结构，通过其沿主机体周向上的两个挡片完成其限位闭锁功能，其下方的挡片与轴向凹槽内底面之间的距离与旋翼臂的厚度相同。

3.如权利要求1或2所述的折叠式旋翼型无人机，其特征在于，将四个限位闭锁片分为两组，每两个限位闭锁片通过一个拨片带动其在主机体周向上的滑动。

4.如权利要求1或2所述的折叠式旋翼型无人机，其特征在于，所述限位闭锁机构中还包括限位导向壳；所述限位导向壳同轴套装在主机体外，限位导向壳上加工有限位闭锁片的限位导向槽。

5.如权利要求3所述的折叠式旋翼型无人机，其特征在于，所述起落架为两个，且均为U形结构。

6.如权利要求5所述的折叠式旋翼型无人机，其特征在于，两个起落架相互平行安装在主机体的下端面，通过拨片带动限位闭锁片沿主机体的周向滑动时，两个起落架分别为两个拨片的支撑点。