CN105129087B - 一种模块化飞行器 - Google Patents

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Abstract

一种模块化飞行器，包括驱动装置模块1、连接模块2、承载模块3和辅助模块4，驱动装置模块1与承载模块3通过连接模块2组合成飞行器结构单元；承载模块3在承载能源和载荷同时，也作为飞行器的机身结构；结构单元中可选择性附加辅助模块4，用于填补上述模块的不足。本发明的模块化飞行器重新分配了能源及载荷布局，改变了结构传力路线、优化了结构间应力分布，从而解决了传统飞行器力学结构复杂、载荷集中问题，使得本飞行器结构可根据需要无限良性拓展。此外，本发明采用模块化组合结构，使得飞行器中零部件实现通用化、标准化。

Description

一种模块化飞行器
技术领域
本发明属于飞行器设计领域，尤其涉及一种模块化飞行器的全新结构。
背景技术
机身，即飞行器的承载平台。目前应用广泛的是具有多台驱动装置的飞行器，其机身的组成大同小异，主要由“中心承载板”、机臂及起落架组成，“中心承载板”与机臂形成由一个中心点向外周发散的辐射状结构，这种结构在飞行器尺寸相对较小时有着结构简单、重量轻等优势。随着未来对飞行器载荷能力的不断需求，这种结构带来的问题是驱动装置越多，螺旋桨旋转面或驱动装置所占据的空间越大，随之机身的尺寸必然要增加，如此发展下去，航材、结构应力集中问题会愈发严重，需要额外“增重补强”来弥补上述问题，此外，机身结构“死重”的增加也会削减驱动装置有限的驱动力、增加能源消耗。假定忽视这些，无限拓展飞行器尺寸，必然会引发因驱动力被结构重量过度损耗、部分结构应力屈服所带来的连锁反应，最终结构崩溃。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种模块化飞行器，包括驱动装置模块、连接模块和承载模块，驱动装置模块与承载模块通过连接模块组合成飞行器结构单元；承载模块在承载能源和载荷同时，也作为飞行器的机身结构；承载模块上设有承载空间和与其他模块或装置的连接位置；连接模块上设有与其他模块或装置的连接位置。
飞行器结构单元中可选择性附加辅助模块，在整个飞行器结构中辅助模块起到代替驱动装置模块、连接模块或承载模块的作用。辅助模块形式不固定，作用广泛，用于填补上述模块的不足。例如：飞行器需要搭载影像器材、武器系统、无线电系统等功能性载荷时，辅助模块即充当连接挂架，负责上述系统与飞行器之间的连接件；飞行器需要搭载大尺寸、不规则形状载荷时，辅助模块即充当载荷与飞行器之间的连接件。当承载模块处承载的电池和(或)其它载荷重量较大时，可在结构单元处加装辅助模块以增加飞行器整体结构的连接强度；当飞行器不需要承载较重载荷或搭载更多能源时，也可以用辅助模块充当驱动装置模块之间的连接装置，即飞行器中机身结构由承载模块和辅助模块共同搭配组成。
组成飞行器结构单元的各个模块数量为N,N≥0。根据实际需要，每个结构单元可有差别，模块数量不等，模块之间可任意搭配组合。由于结构中重新分配了能源与载荷布局，每一个结构单元均可单独提供动力和承担载荷，使得本飞行器在结构上可根据需要无限累加和良性拓展，进而提升了续航和载荷能力。承载模块中可以搭载但不限于驱动装置模块产生驱动力的能源、其它载荷及辅助装置。所述驱动装置模块、连接模块、承载模块及辅助模块均可作为其它载荷的承载或挂载区域。
飞行器上驱动装置模块产生驱动力所需的能源可以是电池、燃料及其它能源。驱动装置模块如果为电驱动，其电池形状以及电池组连接方法可以根据需要进行设置，可以是弧面形、圆形、方形等等；驱动装置模块如果为燃料驱动，承载模块处可承载燃油等燃料能源。可以根据需要，电池(组)或燃料可安置于承载模块外表面，也可部分或完全安置于承载模块内部空间内。电池(组)亦可以直接与驱动装置模块连接组成飞行器机身构架，即电池(组)既为飞行器提供动力能源，又可直接作为飞行器构架的连接件。
飞行器上的连接模块与驱动装置模块和承载装置模块之间的关系可以是一体式结构、活动式结构，也可以是分体组装式结构；承载模块的外部形状并没有限定，根据需要，可以是圆管状、方管状、半圆管状、工字型、不规则形状等等；飞行器上的各个模块之间可以是固定连接，也可以是活动连接。
综上所述，依据本方法制造的模块化飞行器重新分配了能源及载荷布局，改变了结构传力路线、优化了结构间应力分布，从而解决了传统飞行器力学结构复杂、载荷集中问题，使得本飞行器结构可根据需要无限良性拓展。此外，本发明采用模块化组合结构，使得飞行器中零部件实现通用化、标准化。
附图说明
图1a是本发明中各个模块的示意图；
图1b、1c、1d、1e、1f是本发明的结构单元不同布局示意图；
图2a、2b、2c、2d和2e是本发明的模块化不同实施例的俯视图；
图3a和3b是本发明模块化特殊实施例的俯视图；
图4a和4b是本发明模块化的一个实施例俯视图和局部侧视图；
图5是本发明模块化的一个拓展实施例的示意图；
图6是本发明模块化的一个拓展实施例示意图；
图7是本发明模块化的一个拓展实施例示意图
其中，1-驱动装置模块 2-连接模块 3-承载模块 4-辅助模块 5-螺旋桨旋转面6-其它载荷 7-螺旋桨 8-中心连接模块
具体实施方式
如图1a所示为本发明中各个模块的示意图，1为驱动装置模块，2为连接模块，3为承载模块，4为辅助模块。
下面对本发明的结构单元布局做进一步详细说明，按照现有飞行器的配置，本实施方式中均以电池为能源，驱动装置连接螺旋桨为例。图1b中，驱动装置模块1与承载模块3的一端通过连接模块2连接组成一个结构单元，连接模块2同时又与另一个承载模块3连接组成一个结构单元，以此类推，可以无限拓展。图1c中，连接模块2的X轴方向两端各自连接承载模块3，Y轴方向两端各自连接驱动装置模块1组成一个结构单元，驱动装置模块1又与螺旋桨7相连组成发动机动力组，以此类推，可以无限拓展。图1d中，承载模块3两端分别经连接模块2安装驱动装置模块1组成一个结构单元，驱动装置模块1连有螺旋桨7，以此类推，可以无限拓展。图1f，承载模块3两端分别经连接模块2安装驱动装置模块1，同时，在两个连接模块2处、承载模块3下方设有辅助模块4共同组成一个结构单元，每个驱动装置模块1分别连有螺旋桨7，本实施例中的辅助模块4的作用是若承载模块3中承载载荷重量较大时，可增加结构单元中承载模块3与驱动装置模块1之间的连接强度。图1e,驱动装置模块1与承载模块3的一端通过连接模块2连接组成一个结构单元，承载模块3下方通过辅助模块4可连有其它载荷6。
关于飞行器的模块化具体实施方式，参见图2至图7。
图2a、2b、2c、2d和2e是本发明的模块化不同实施例的俯视图。图中分别为由驱动装置模块1与承载模块3的一端通过连接模块2连接组成的结构单元进行模块化组合而成。图中5为螺旋桨旋转面。其中，图2e中，驱动装置模块1通过连接模块2与承载模块3组成一个结构单元，驱动装置模块1通过连接模块2与辅助模块4组成一个结构单元，所有结构单元依次呈“环形”固定于中心连接模块8组成模块化飞行器，本图展示的是当飞行器所需载荷量较小时，无需所有承载模块3都承载电池或载荷时，可将部分承载模块3由辅助模块4替换，以减轻飞行器重量。
如图3a，连接模块2和承载模块3组成结构单元，多个结构单元以连接模块2为中心进行组合固定，连接模块2上下分别安装驱动装置模块1，驱动装置模块1安装有螺旋桨7。
如图3b，驱动装置模块1、连接模块2和承载模块3组成结构单元，N个结构单元“首尾连接”组合成“环形”结构的模块化飞行器。其中，每个驱动装置模块1上分别安装有螺旋桨7，5为螺旋桨旋转面。
如图4a，驱动装置模块1、连接模块2和承载模块3组成结构单元，四个结构单元按照菱形构架组合成为模块化飞行器，飞行器下方安有辅助模块4，用于挂载载荷。其中，每个驱动装置模块1上分别安装有螺旋桨7，5为螺旋桨旋转面。图4b为局部侧视图，辅助模块4下方搭载有其它载荷6。
图5、图6和图7均是本发明飞行器模块化的拓展实施例的示意图。其中，图5为图4a的无限拓展示意图，图6为图2e的无限拓展示意图，图7是图2c的无限拓展示意图。
必须说明的是，除了上述实施方式以外，本发明当然还有很多其他的实施方式，例如，驱动装置模块中也可以选择以燃料驱动的发动机或者以其它能源驱动的发动机，诸如此类依据本发明所做的等效变化及修改，仍属于本发明的范围，故都应视为本发明的进一步实施例。

Claims (17)

1.一种模块化飞行器，包括驱动装置模块、连接模块和承载模块，其特征在于：
a.驱动装置模块与承载模块通过连接模块组合成飞行器结构单元；
b.承载模块在承载能源和载荷同时，也作为飞行器的机身结构；
c.承载模块上设有承载空间和与其他模块或装置的连接位置；
d.连接模块上设有与其他模块或装置的连接位置；
e.所述飞行器结构可模块化无限累加和拓展。
2.根据权利要求1所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器结构单元中附加辅助模块，在整个飞行器结构中所述辅助模块起到代替驱动装置模块、连接模块或承载模块的作用。
3.根据权利要求1至2任一项所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器的驱动装置模块之间的连接装置根据需要全部由承载模块组成，或者由辅助模块与承载模块共同组成。
4.根据权利要求1或2所述模块化飞行器，其特征在于：所述承载模块处搭载驱动装置模块产生驱动力的能源、载荷及其它辅助装置。
5.根据权利要求3所述模块化飞行器，其特征在于：所述承载模块处搭载驱动装置模块产生驱动力的能源、载荷及其它辅助装置。
6.根据权利要求1、2或5所述模块化飞行器，其特征在于：所述驱动装置模块、连接模块、承载模块和辅助模块均可作为其它载荷的承载或挂载区域。
7.根据权利要求3所述模块化飞行器，其特征在于：所述驱动装置模块、连接模块、承载模块和辅助模块均可作为其它载荷的承载或挂载区域。
8.根据权利要求4所述模块化飞行器，其特征在于：所述驱动装置模块、连接模块、承载模块和辅助模块均可作为其它载荷的承载或挂载区域。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器的驱动装置模块为电驱动，其电池形状以及电池组连接方法根据需要进行设置。
10.根据权利要求3所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器的驱动装置模块为电驱动，其电池形状以及电池组连接方法根据需要进行设置。
11.根据权利要求4所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器的驱动装置模块为电驱动，其电池形状以及电池组连接方法根据需要进行设置。
12.根据权利要求6所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器的驱动装置模块为电驱动，其电池形状以及电池组连接方法根据需要进行设置。
13.根据权利要求1、2、5、7、8、10、11或12所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器上的各个模块之间是固定连接，或者是活动连接。
14.根据权利要求3所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器上的各个模块之间是固定连接，或者是活动连接。
15.根据权利要求4所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器上的各个模块之间是固定连接，或者是活动连接。
16.根据权利要求6所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器上的各个模块之间是固定连接，或者是活动连接。
17.根据权利要求9所述模块化飞行器，其特征在于：所述飞行器上的各个模块之间是固定连接，或者是活动连接。
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