CN105235896B - 一种多功能轻型无人直升机 - Google Patents
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Abstract
本发明一种多功能轻型无人直升机,所述机身为长管焊接而成的立体空间桁架，所述机身内部分为机载上层、机载下层，其之间通过导电金属隔板隔开，所述机身内部还设置有油箱；所述机身的机头为四棱锥，沿其底面的四个顶点分别向后延伸出长管形成两侧对称的多边形侧面，底部设置所述起落架前后平行设置的横梁套接固定，两侧所述侧面顶部分别竖直设置连接夹片，所述连接夹片之间固定减速机，所述减速机后部连接水平设置的长筒形尾管的一端，所述减速机下部设置有涡轮发动机，其另一端设置有尾桨、尾翼，所述减速机前方固定导流散热罩。对无人机布局整体进行再设计，来解决现有无人直升机的设计缺陷导致的故障率极高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能轻型无人直升机。
背景技术
随着近些年来科学技术的发展，无人直升机在各行业的应用拓展，在可预见的将来，无人直升机的飞行作业总航时将远远超过有人驾驶直升机。由于其直升机机动性高的特点可以满足更多的任务。目前，无人直升机无法取得广泛引用的主要原因在于其操作难度和高风险性。尤其在制造过程中由于缺乏技术基础以及完善的质量控制体系管理，导致设计上存在缺陷，故障率极高。所以亟需一种多功能轻型无人直升机，来解决现有无人直升机的设计缺陷导致的故障率极高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能轻型无人直升机，来解决现有无人直升机的设计缺陷导致的故障率极高的问题。
本发明采用以下的技术方案：
一种多功能轻型无人直升机,包括机身(1)、垂直旋翼(2)、尾桨(3)、尾翼(4)，所述机身(1)为立体空间桁架结构，所述机身包括机头桁架(9)、侧面桁架(10)，所述机头桁架(9)为多根梁组成的四棱锥，其顶点向前、底面朝后设置，沿底面的四个顶点分别向后延伸形成两侧对称的多边形侧面桁架(10)，两侧的所述侧面桁架(10)相对应的各多边形顶点之间通过横梁连接围成所述机身的立体空间桁架结构；所述四棱锥底面的下顶点向后延伸的下斜梁(101)交于底边梁(11)前端点，所述四棱锥底面的上顶点向后延伸的上斜梁(107)与所述底边梁(11)后端点向前延伸的后斜梁(102)交于上顶点形成多边形即所述的侧面桁架(10)，两侧的所述侧面桁架(10)的底边梁(11)沿机长方向相互平行设置。
所述底边梁(11)两端设置套管套接固定起落架(12)前后平行设置的横梁，两侧所述侧面桁架(10)上顶点部分别竖直设置连接夹片(13)，所述连接夹片(13)之间固定所述垂直旋翼(2)的减速机，所述减速机后部连接水平设置的长筒形尾管(14)的一端，其另一端设置有尾桨(3)、尾翼(4)，所述减速机下部设置有涡轮发动机(15)；所述减速机前方的左右两根上斜梁上分别设置有安装片固定导流散热罩(16)。
所述机身(1)内部分为机载上层(5)、机载下层(6)并设置有机载设备舱，所述机载上层(5)的机载设备舱内安装低功耗及容易受到电磁干扰的机载设备，所述机载下层(6)的机载设备舱内安装大功率及具有电磁辐射特性的机载设备，所述机载上层(5)、机载下层(6)之间通过导电金属隔板(7)隔开，所述机身内部还设置有油箱(8)；
所述的四棱锥底面的上下顶点向后引出两根平行的上梁(103)、下梁(104)、交于所述多边形侧面桁架(10)上顶点向下引出的中间梁(105)上，在所述的上梁(103)、下梁(104)上方形成所述的机载上层(5)、机载下层(6)；所述的中间梁(105)与所述的底边梁(11)前端点向上引出的梁及所述的下梁(104)相交于结点；由该结点向后引出两根梁分别交于所述的后斜梁(106)、底边梁(11)后端点，形成所述的油箱(8)承载框架结构,两侧对应的所述的结点由横梁连接。
所述机身机头底部安装前向观测设备(18)，所述低功耗及容易受到电磁干扰的机载设备包括飞行控制计算机、大气数据计算机、倾斜盘舵机、航姿参考系统、GPS接收机、余度控制器，所述大功率及具有电磁辐射特性的机载设备包括机载电源供电和管理系统，无线通讯系统主机。
位于所述尾管靠近所述尾桨处设置有航向控制舵机(19)，所述航向控制舵机前端设置有GPS接收天线(20)。
位于所述尾管中段上一点与所述机身底边梁(11)两个后端点之间通过尾管撑杆(22)相连形成三角形结构，该点上还设置有所述机载天线(21)。
所述的机身(1)的梁之间设有加强梁。
所述的油箱(8)设置在所述的中间梁(105)和后斜梁(102)之间固定，并由节点向后引出交于所述的后斜梁(106)的梁及横梁支撑，在该横梁下设置加强梁支撑。
本发明的优点如下：
1.通过长管搭接而成的机身最大程度了减低自身的自重，合理布局所述机身内部的空间，集成了多种机载设备，油箱等部件。
2.桁架结构通过三角形结构稳定机体的基本结构，通过功能分区实现多种工作的协调工作。
3.布局合理，消除无人直升机后重心靠后的技术问题。
附图说明：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的侧视图结构示意图；
图3为本发明的机身桁架结构示意图；
图4为本发明的后侧结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
以下实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
一种多功能轻型无人直升机,包括机身1、垂直旋翼2、尾桨3、尾翼4，所述机身1为立体空间桁架结构，所述机身包括机头桁架9、侧面桁架10，所述机头桁架9为多根梁组成的四棱锥，其顶点向前、底面朝后设置，沿底面的四个顶点分别向后延伸形成两侧对称的多边形侧面桁架10，两侧的所述侧面桁架10相对应的各多边形顶点之间通过横梁连接围成所述机身的立体空间桁架结构；所述四棱锥底面的下顶点向后延伸的下斜梁101交于底边梁11前端点，所述四棱锥底面的上顶点向后延伸的上斜梁107与所述底边梁11后端点向前延伸的后斜梁102交于上顶点形成多边形即所述的侧面桁架10，两侧的所述侧面桁架10的底边梁11沿机长方向相互平行设置。
所述底边梁11两端设置套管套接固定起落架12前后平行设置的横梁，两侧所述侧面桁架10上顶点部分别竖直设置连接夹片13，所述连接夹片13之间固定所述垂直旋翼2的减速机，所述减速机后部连接水平设置的长筒形尾管14的一端，其另一端设置有尾桨3、尾翼4，所述减速机下部设置有涡轮发动机15；所述减速机前方的左右两根上斜梁上分别设置有安装片固定导流散热罩16。
所述机身1内部分为机载上层5、机载下层6并设置有机载设备舱，所述机载上层5的机载设备舱内安装低功耗及容易受到电磁干扰的机载设备，所述机载下层6的机载设备舱内安装大功率及具有电磁辐射特性的机载设备，所述机载上层5、机载下层6之间通过导电金属隔板7隔开，所述机身内部还设置有油箱8；
所述的四棱锥底面的上下顶点向后引出两根平行的上梁103、下梁104、交于所述多边形侧面桁架10上顶点向下引出的中间梁105上，在所述的上梁103、下梁104上方形成所述的机载上层5、机载下层6；所述的中间梁105与所述的底边梁11前端点向上引出的梁及所述的下梁104相交于结点；由结节点向后引出两根梁分别交于所述的后斜梁106、底边梁11后端点，形成所述的油箱8承载框架结构,两侧对应的所述的结点由横梁连接。
所述机身机头底部安装前向观测设备18，所述低功耗及容易受到电磁干扰的机载设备包括飞行控制计算机、大气数据计算机、倾斜盘舵机、航姿参考系统、GPS接收机、余度控制器，所述大功率及具有电磁辐射特性的机载设备包括机载电源供电和管理系统，无线通讯系统主机。
位于所述尾管靠近所述尾桨处设置有航向控制舵机19，所述航向控制舵机前端设置有GPS接收天线20。
位于所述尾管中段上一点与所述机身底边梁11两个后端点之间通过尾管撑杆22相连形成三角形结构，该点上还设置有所述机载天线21。
所述的机身1的梁之间设有加强梁。
所述的油箱8设置在所述的中间梁105和后斜梁102之间固定，并由节点向后引出交于所述的后斜梁106的梁及横梁支撑，在该横梁下设置加强梁支撑。
所述机身1结构采用长管焊接而成的立体空间桁架。将导流散热罩16移至所述机身1前顶部，对通过所述导流散热罩16水箱的空气进行降温导流，降温后的空气经过减速器与发动机对其进行降温。机载电子设备均使用ATR标准机箱，标准化生产和装配。
安装的飞行控制计算机、大气数据计算机、倾斜盘舵机、航姿参考系统、GPS接收机、余度控制器这些机载电子设备，标准化生产和装配，其中飞行控制计算机根据地面控制指令分析出飞行平台的目标状态，即时获取飞行平台当前状态结合基于飞行平台的数学模型而建立的飞行控制算法实时求解控制量，由倾斜盘舵机产生机械运动，控制主倾斜盘运动，从而实现控制无人直升机的目的。
安装所述的导电金属隔板7，用于隔离上下机载设备舱之间的电磁信号，起到电磁屏蔽作用。
所述尾管14上还安装了用于接收GPS卫星定位信号的GPS接收天线20，用于与地面站系统进行数据通讯的所述机载天线21，以及用于控制尾旋翼桨距的航向控制舵机19。
所述机身1和所述起落架12之间的连接处安装了橡胶材料用于震动隔离。
所述连接夹片13与减速器连接，将旋翼系统产生的气动力传递到无人直升机的各个分系统，将其所称承受的力按照相位进行分散。
所述四棱锥9安装机鼻。
上述的一种多功能轻型无人直升机的结构设计方案，对桁架的设计与其内部机载设备、油箱的布局进行了优化设计，找到了一种平衡机身重量，机载设备以及整体设计的方案。并安装了多种探测、传感装置形成了统一的多功能无人机。无人机上的多种探测器、传感装置在飞行时对参数进行采集和辨识，以及试飞调整等方面的工作。
Claims (7)
1.一种多功能轻型无人直升机,包括机身(1)、垂直旋翼(2)、尾桨(3)、尾翼(4)，其特征在于:所述机身(1)为立体空间桁架结构，所述机身包括机头桁架(9)、侧面桁架(10)，所述机头桁架(9)为多根梁组成的四棱锥，其顶点向前、底面朝后设置，沿底面的四个顶点分别向后延伸形成两侧对称的多边形侧面桁架(10)，两侧的所述侧面桁架(10)相对应的各多边形顶点之间通过横梁连接围成所述机身的立体空间桁架结构；所述四棱锥底面的下顶点向后延伸的下斜梁(101)交于底边梁(11)前端点，所述四棱锥底面的上顶点向后延伸的上斜梁(107)与所述底边梁(11)后端点向前延伸的后斜梁(102)交于上顶点形成多边形即所述的侧面桁架(10)，两侧的所述侧面桁架(10)的底边梁(11)沿机长方向相互平行设置；
所述底边梁(11)两端设置套管套接固定起落架(12)前后平行设置的横梁，两侧所述侧面桁架(10)上顶点部分别竖直设置连接夹片(13)，所述连接夹片(13)之间固定所述垂直旋翼(2)的减速机，所述减速机后部连接水平设置的长筒形尾管(14)的一端，其另一端设置有尾桨(3)、尾翼(4)，所述减速机下部设置有涡轮发动机(15)；所述减速机前方的左右两根上斜梁上分别设置有安装片固定导流散热罩(16)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能轻型无人直升机，其特征在于：所述机身(1)内部分为机载上层(5)、机载下层(6)并设置有机载设备舱，所述机载上层(5)的机载设备舱内安装低功耗及容易受到电磁干扰的机载设备，所述机载下层(6)的机载设备舱内安装大功率及具有电磁辐射特性的机载设备，所述机载上层(5)、机载下层(6)之间通过导电金属隔板(7)隔开，所述机身内部还设置有油箱(8)；
所述的四棱锥底面的上下顶点向后引出两根平行的上梁(103)、下梁(104)、交于所述多边形侧面桁架(10)上顶点向下引出的中间梁(105)上，在所述的上梁(103)、下梁(104)上方形成所述的机载上层(5)、机载下层(6)；所述的中间梁(105)与所述的底边梁(11)前端点向上引出的梁及所述的下梁(104)相交于结点；由该结点向后引出两根梁分别交于所述的后斜梁(106)、底边梁(11)后端点，形成所述的油箱(8)承载框架结构,两侧对应的所述的结点由横梁连接。
3.根据权利要求2所述的一种多功能轻型无人直升机，其特征在于：所述机身机头底部安装前向观测设备(18)，所述低功耗及容易受到电磁干扰的机载设备包括飞行控制计算机、大气数据计算机、倾斜盘舵机、航姿参考系统、GPS接收机、余度控制器，所述大功率及具有电磁辐射特性的机载设备包括机载电源供电和管理系统，无线通讯系统主机。
4.根据权利要求1所述的一种多功能轻型无人直升机，其特征在于：位于所述尾管靠近所述尾桨处设置有航向控制舵机(19)，所述航向控制舵机前端设置有GPS接收天线(20)。
5.根据权利要求1所述的一种多功能轻型无人直升机，其特征在于：位于所述尾管中段上一点与机身所述底边梁(11)两个后端点之间通过尾管撑杆(22)相连形成三角形结构，该点上还设置有机载天线(21)。
6.根据权利要求1所述的一种多功能轻型无人直升机，其特征在于：所述的机身(1)的梁之间设有加强梁。
7.根据权利要求2所述的一种多功能轻型无人直升机，其特征在于：所述的油箱(8)设置在所述的中间梁(105)和后斜梁(102)之间固定，并由节点向后引出交于所述的后斜梁(106)的梁及横梁支撑，在该横梁下设置加强梁支撑。
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