CN105253311B - 无人直升机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人直升机,属于无人机技术领域,包括:进风系统、排气系统、冷却系统和动平衡系统。其中,进风系统固定于第二侧上;排气系统固定于第三侧上;冷却系统固定于第一侧上,动平衡系统固定于尾部。使得无人直升机外部的气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下,顺利、快速、高效的流入进风系统中,解决了现有技术中单位体积进入机身内部的气体燃烧不充分,而对无人直升机的正常飞行造成不利影响的技术缺陷。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域,特别涉及一种无人直升机。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱,但安装有自动驾驶仪、程序控制装置、信息采集装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备,对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空,也可由母机带到空中投放飞行。
现有技术中,在无人直升机机身的底部,通常设置有用于外界空气进入的进风口,用于外界的空气通过该进入口流入机身的内部,进而在发动机的作用下进行燃烧,为无人直升机的飞行提供动力。
但是,由于无人直升机在空中飞行时存在一定的飞行速度,这就使得机身周围的空气相对于机身本身存在相对的空气流速。当外界的空气由设置在机身底部的进风口流入时,由于空气相对于机身的流动方向与空气由进风口流入机身内部的方向相互垂直,这就造成了机身外的空气并不能快速、高效的流入机身中,导致单位体积进入发动机内部燃烧的有效氧原子数量减少,进而造成气体燃烧不充分,最终对无人直升机的正常飞行造成不利影响。
发明内容
本发明提供一种无人直升机,通过将进风方向与相对于无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对应,使得气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下顺利流入进风系统中,解决了或部分解决了现有技术中单位体积进入机身内部的气体燃烧不充分,而对无人直升机的正常飞行造成不利影响的技术缺陷。
本发明提供了一种无人直升机,包括头部、机身和尾部,所述机身包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧,且所述第一侧上设置有用于所述无人直升机飞行的桨翼,所述第四侧上设置有用于所述无人直升机降落的起落架,所述第二侧和所述第三侧对称地分布在所述第一侧和/或所述第四侧的两侧,使得由所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧合围形成所述机身;所述无人直升机还包括:进风系统,所述进风系统固定于所述第二侧上,且所述进风系统的进风方向朝向所述头部的方向;排气系统,所述排气系统固定于所述第三侧上,且所述排气系统的排气方向朝向所述尾部的方向,以将所述无人直升机中燃烧产生的尾气通过所述排气系统排出;冷却系统,所述冷却系统固定于所述第一侧上,使得外界的冷空气通过所述冷却系统被吸入所述机身的内部,对所述机身进行冷却;动平衡系统,所述动平衡系统转动地固定于所述尾部,且所述动平衡系统的转动平面与所述桨翼的转动平面相垂直,以通过所述动平衡系统的转动控制所述无人直升机飞行过程中的动平衡度;其中,所述进风系统的进风方向和所述排气系统的排气方向相平行,并通过将所述进风方向与相对于所述无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对应,使得所述气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下流入所述进风系统中。
可选的,所述进风系统包括:进气罩,所述进气罩固定于所述第二侧上,且所述进气罩的进风方向朝向所述头部的方向;发动机,所述发动机固定于所述机身的内部,并位于所述第二侧和所述第三侧之间,且所述发动机与所述进气罩连接,使得所述气流通过所述进气罩流入所述发动机中燃烧。
可选的,所述进气罩包括:进风口,所述进风口用于相对于所述无人直升机逆向流动的气流流入;滤网,所述滤网固定于所述进风口处,以对流进所述进风口的气流进行过滤;缓冲室,所述缓冲室内设置有一隔板;其中,通过所述隔板将所述缓冲室分成第一区域和第二区域,使得经过所述滤网的所述气流先进入所述第一区域得到缓冲,且缓冲后的所述气流再从所述第一区域流入所述第二区域,并通过第二区域流入所述发动机中。
可选的,所述排气系统包括:排气管,所述排气管设置在所述第三侧上,且所述排气管的排气方向朝向所述尾部的方向,以将所述发动机中燃烧产生的尾气通过所述排气管排出;隔热罩,所述隔热罩设置在所述发动机和所述排气管之间,以将所述排气管与所述机身的内部空间相隔离。
可选的,所述排气管包括:第一管,所述第一管呈U型状,且所述第一管包括第一柔性端和第二柔性端;第二管,所述第二管呈直筒状,且所述第二管包括第三柔性端和排气端;第一柔性连接件,所述第一柔性端通过所述第一柔性连接件与所述发动机柔性连接,使得所述第一管相对于所述发动机可以发生相对移动;第二柔性连接件,所述第二柔性端通过所述第二柔性连接件与所述第三柔性端柔性连接,使得所述第二管相对于所述第一管可以发生相对移动;其中,在所述发动机中燃烧后的尾气通过所述第一柔性端进入所述第一管中得到缓冲,缓冲后的所述尾气再依次通过所述第二柔性端和所述第三柔性端进入所述第二管,并从所述排气端排出。
可选的,所述第一柔性连接件包括:第一弹簧组和第一板组;其中,所述第一弹簧组包括至少三个第一弹簧;所述第一板组包括第一固定板和第二固定板;所述第一固定板固定于所述发动机的出气口处,所述第二固定板固定于所述第一柔性端上,且所述至少三个第一弹簧中,每一个第一弹簧的一端与所述第一固定板连接,另一端与所述第二固定板连接;所述发动机的出气口套设在所述第一柔性端上,并通过所述至少三个第一弹簧,使得所述第一柔性端相对于所述发动机可以发生相对移动;和/或,所述第二柔性连接件包括:第二弹簧组和第二板组;其中,所述第二弹簧组包括至少三个第二弹簧;所述第二板组包括第三固定板和第四固定板;所述第三固定板固定于所述第二柔性端上,所述第四固定板固定于所述第三柔性端上,且所述至少三个第二弹簧中,每一个第二弹簧的一端与所述第三固定板连接,另一端与所述第四固定板连接;所述第三柔性端套设在所述第二柔性端上,并通过所述至少三个第二弹簧,使得所述第三柔性端相对于所述第二柔性端可以发生相对移动。
可选的,所述排气端包括:锥型筒,所述锥型筒包括锥型宽口和锥型窄口,且所述锥型筒的侧壁上开设有若干个流通口;消声室,所述消声室套设在所述锥型筒的外围部位,且所述消声室的内部设置有一排气口;其中,所述第二管中的尾气通过所述锥型宽口流入所述锥型筒的内部空间,并从所述锥型筒的内部空间通过所述流通口和/或所述锥型窄口进入所述消声室中,所述尾气由所述排气口排出。
可选的,所述冷却系统包括:整流罩,所述整流罩固定于所述第一侧上,用于外界的冷空气流入;离心风扇,所述离心风扇固定于所述整流罩的内部,且所述离心风扇与所述发动机连接,并通过所述发动机驱动所述离心风扇进行转动,使得转动后的所述离心风扇带动所述冷空气在所述整流罩内进行流动。
可选的,所述动平衡系统包括:尾旋翼;旋翼轴;动平衡组件;其中,所述旋翼轴通过所述动平衡组件与所述尾旋翼转动连接,且所述尾旋翼的转动平面与所述桨翼的转动平面相垂直。
可选的,所述动平衡组件包括:至少一个垫片;动平衡杆,所述动平衡杆的端部开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔,且所述动平衡杆的中间部位开设有旋转孔,所述旋翼轴穿过所述旋转孔与所述尾旋翼转动连接;第一螺栓和第二螺栓,所述第一螺栓对应的与所述第一螺纹孔螺纹连接,所述第二螺栓对应的与所述第二螺纹孔螺纹连接,且所述垫片置于所述第一螺栓与所述第一螺纹孔之间、和/或、所述垫片置于所述第二螺栓与所述第二螺纹孔之间。
有益效果:
本发明提供的一种无人直升机,通过将进风系统固定于无人直升机的第二侧上,且所述进风系统的进风方向朝向所述头部的方向,使得气流的进风方向,与相对于无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对应,即,当相对于无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对于无人机的机身向后时,无人直升机所设置的气流的进风方向也相对于无人机的机身向后,使得无人直升机外部的气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下,顺利、快速、高效的流入进风系统中,解决了现有技术中由于进风方向与气流的流速方向不对应,而导致的单位体积进入机身内部的气体燃烧不充分,进而对无人直升机的正常飞行造成不利影响的技术缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,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发明的一些实施例,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。
图1为本发明实施例提供的无人直升机的整体结构主视图;
图2为图1的侧视图;
图3为图1提供的无人直升机的第二侧的局部剖视图;
图4为图1提供的无人直升机的第三侧的局部剖视图;
图5为图1提供的无人直升机的进风系统的主视图;
图6为图5提供的进风系统的整体结构示意图;
图7为图5提供的进风系统的进风罩的俯视图;
图8为图7提供的进风罩的侧视图一;
图9为图7提供的进风罩的侧视图二;
图10为图1提供的无人直升机的排气系统的主视图;
图11为图10提供的排气系统的侧视图;
图12为图10提供的排气系统中的第二柔性连接件的结构示意图;
图13为图1提供的无人直升机中,进风系统和排气系统不包含隔热罩时的连接关系示意图;
图14为图13提供的进风系统和排气系统不包含隔热罩时的连接关系主视图;
图15为图1提供的无人直升机中,进风系统和排气系统包含隔热罩时的连接关系示意图;
图16为图15提供的进风系统和排气系统包含隔热罩时的连接关系主视图;
图17为图1提供的无人直升机中,冷却系统、发动机及第一罩体的连接关系主视图;
图18为图17提供的冷却系统、发动机及第一罩体的连接关系示意图;
图19为图1提供的无人直升机中,进风系统、冷却系统、排气系统的连接关系示意图;
图20为图19提供的进风系统、冷却系统、排气系统的连接关系主视图;
图21为图1提供的无人直升机中,冷却系统的结构示意图;
图22为图21提供的冷却系统与第一罩体的连接关系示意图;
图23为图21提供的冷却系统中离心风扇的整体结构示意图;
图24为图21提供的冷却系统中离心风扇的主视图;
图25为图1提供的无人直升机中,动平衡系统的结构示意图;
图26为图25提供的动平衡系统中动平衡组件的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围;其中本实施中所涉及的“和/或”关键词,表示和、或两种情况,换句话说,本发明实施例所提及的A和/或B,表示了A和B、A或B两种情况,描述了A与B所存在的三种状态,如A和/或B,表示:只包括A不包括B;只包括B不包括A;包括A与B。
同时,本发明实施例中,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本发明实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的,并不是旨在限制本发明。
本发明实施例提供的一种无人直升机,通过将气流的进风方向,设置成与相对于无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对应,即,相对于无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对于无人机的机身向后时,无人直升机所设置的气流的进风方向也相对于无人机的机身向后,使得无人直升机外部的气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下,顺利、快速、高效的流入进风系统中,解决了现有技术中由于进风方向与气流的流速方向不对应,而导致的单位体积进入机身内部的气体燃烧不充分,进而对无人直升机的正常飞行造成不利影响的技术缺陷。
具体而言,请参阅图1-2,本发明实施例提供的无人直升机包括头部1、机身2和尾部3。其中,所述机身2包括第一侧21、第二侧22、第三侧23和第四侧24。且所述第一侧21上设置有用于所述无人直升机飞行的桨翼4,所述第四侧24上设置有用于所述无人直升机降落的起落架5,所述第二侧22和所述第三侧23对称地分布在所述第一侧21和/或所述第四侧24的两侧,使得由所述第一侧21、所述第二侧22、所述第三侧23和所述第四侧24合围形成所述机身2。
其中,由于无人直升机机载设备要求高,这使得本发明实施例中机身2的第一侧21、第二侧22、第三侧23和第四侧24均选用高性能复合材料如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、蜂窝夹层复合材料等制作而成。与传统的无人直升机机身设计材料相比,本发明实施例所选用的碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、蜂窝夹层复合材料等至少具有如下特点:比强度和比刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗振能力强。
另外,本发明实施例通过选用上述复合材料制作本发明的机身2,由于复合材料本身具有可设计性,这样在不改变结构重量的情况下,可根据飞机的强度刚韧度要求进行优化设计,满足了无人直升机在高度翼身融合结构所需的大面积整体成型这一要求。且复合材料具有极强的耐腐蚀性能,可满足无人直升机恶劣环境下长存储寿命的特殊要求,降低使用维护的寿命周期成本。
再者,复合材料应用于本发明实施例提供的无人直升机,由于复合材料具有特殊的电磁性能,可以满足本发明实施例提供的无人直升机结构/功能一体的高隐身技术要求。且通过选用碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、蜂窝夹层复合材料等,也使得本发明实施例具有易植入芯片或合金导体形成智能材料、结构的特点。
进一步的,请结合图1-2一并参阅图3-4,本发明实施例提供的无人直升机还包括:进风系统6、排气系统7、冷却系统8和动平衡系统9。
其中,进风系统6固定于所述第二侧22上,且所述进风系统6的进风方向朝向所述头部的方向。排气系统7固定于所述第三侧23上,且所述排气系统7的排气方向朝向所述尾部3的方向,以将所述无人直升机中燃烧产生的尾气通过所述排气系统7排出。冷却系统8固定于所述第一侧21上,使得外界的冷空气通过所述冷却系统7被吸入所述机身2的内部,对所述机身2进行冷却。动平衡系统9转动地固定于所述尾部3,且所述动平衡系统9的转动平面与所述桨翼4的转动平面相垂直,以通过所述动平衡系统9的转动控制所述无人直升机飞行过程中的动平衡度。
为了对本发明实施例提供的无人直升机做详细说明,以支持本发明所要解决的技术问题。下面,通过结合附图对进风系统6、排气系统7、冷却系统8和动平衡系统9逐一详述:
对于进风系统6部分,
请参阅图5-6,所述进风系统6至少包括:进气罩61和发动机62。其中,进气罩61固定于所述第二侧22上,且所述进气罩61的进风方向朝向所述头部1的方向。即,相对于无人直升机逆向流动的气流的流动方向在相对于无人机的机身向后时(可结合图1、3所示),进气罩61所设置的气流的进风方向,也相对于无人机的机身向后,这样可以使得无人直升机外部的气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下,顺利、快速、高效的流入进气罩61中。同时,发动机62固定于所述机身2的内部,并位于所述第二侧22和所述第三侧23之间,且所述发动机62与所述进气罩61连接,使得所述气流通过所述进气罩61流入所述发动机61中燃烧。
请继续参见图7-9,上述进风系统6中进气罩61至少可以包括:进风口611、滤网612和缓冲室613。其中,进风口611用于相对于所述无人直升机逆向流动的气流流入。且滤网612固定于所述进风口611处,用于填封整个进风口611,已达到除去空气中含有的S、N等元素的空气杂质,利于净化后的空气由进气罩61进入发动机62中燃烧,进一步提高尾气的纯净度的目的。同时,缓冲室613内设置有一隔板6131。并通过所述隔板6131将所述缓冲室613分成第一区域6132和第二区域6133,使得经过所述滤网612的所述气流先进入所述第一区域6132中得到缓冲,且缓冲后的所述气流再从所述第一区域6132流入所述第二区域6133,并通过第二区域6133流入所述发动机62中。
值得一提的是,缓冲室613内设置的隔板6131是一个半隔板,可以理解为通过该隔板6131将缓冲室613分成了三个部分,请参阅图7,第一个部分为图7中所示的缓冲室613的右方上半球,即第一区域6132;第二个部分为图7中所示的缓冲室613的左方上半球,即第二区域6133;第三个部分为7中所示的缓冲室613的下半球,该下半球可以理解为经过所述滤网612的所述气流先进入所述第一区域6132中得到缓冲,且缓冲后的所述气流再从所述第一区域6132流入所述第二区域6133所需要的流通通道。而隔板6131即设置在第一区域6132和第二区域6133之间。达到对流入缓冲室613的气流进行缓冲的目的,克服了由于进风口611流入的气流因自身的流速过快,而造成高速流动下的气流直接通过发动机62并由排气系统7排出时,因速度过快而无法在发动机中充分燃烧,继而影响无人直升机的动力供给的技术缺陷。
当然,本领域技术人员可以理解,通过设置隔板6131将缓冲室613分成第一区域6132和第二区域6133,以便于流入缓冲室613的气流等到缓冲仅是本发明实施例的一种实施方式,并非局限。也可以通过其他的方式对缓冲室613的内部结构进行设计,如,在缓冲室613的内部空间内设置呈环状的气流通道(类似于环状的赛车跑道),使得进入缓冲室613的在环状气流通道的作用下循环流入,以此来逐渐降低气流的流速,或者,在缓冲室613的内部空间内设置若干个挡风片(类似于电风扇的扇叶),使得进入缓冲室613的在若干个挡风片的作用下速度得到衰减,进而穿过挡风片流入发动机中燃烧。换句话说,只要能够实现由进风口611流入的气流,在进入发动机62之前对其流速进行缓冲的缓冲室613,均在本发明实施例的保护范围之内。
对于排气系统7部分,
请参阅图10-16,所述排气系统7至少包括:排气管71和隔热罩72。其中,排气管71设置在所述第三侧23上,且所述排气管71的排气方向朝向所述尾部3的方向(可结合图2所示),以将所述发动机62中燃烧产生的尾气通过所述排气管排出。这里需要说明的是,由于排气管71的排气方向朝向所述尾部3的方向,即,尾部3在无人直升机的后方,那么排气管71的排气方向朝向无人直升机的后方。因为无人直升机在飞行的过程中,机身2相对于无人直升机外部的气流具有一定的相对速度,当排气管71的排气方向朝向无人直升机的后方时,排气管71内的尾气在上述相对速度的作用下,能够快速由排气管71中排出,提高了机身2内部的气流导通性能。
同时,由于发动机62在燃烧的过程中,以及排气管71在排尾气的过程中,无论是发动机62还是排气管71,均存在较高的温度。为了避免该较高的温度影响到机身2内部的其他部件,造成其他部件因温度过高而出现损坏或者烧毁。本发明实施例在所述发动机62和所述排气管71之间,还设置有隔热罩72。以将所述排气管72和发动机62与所述机身2的内部空间相隔离。防止发动机62和排气管71自身的高温向外扩散而影响到无人直升机的正常运行。作为优选,请继续参阅图15-16,隔热罩72包括第一罩体721和第二罩体722。其中,第一罩体721与发动机62的形状相适配,套设在发动机62的外部,第二罩体722与排气管71的形状相适配,套设在排气管71的外部。且第一罩体721和第二罩体722之间可以是固定连接如焊接,也可以是一体成型制作而成。且,第一罩体721的顶部为敞开式,便于冷却系统8的冷空气出口与第一罩体721的顶部相衔接,使得冷却系统8内的冷空气由第一罩体721的顶部的进入第一罩体721中对发动机62进行冷却。冷却系统8的内部结构在下面会进一步详述,此处先对排气系统7进行阐述。
进一步的,请结合图10所示,排气系统7中的所述排气管71可以包括:第一管711、第二管712、第一柔性连接件713和第二柔性连接件714。
其中,所述第一管711呈U型状。且所述第一管711包括用于与发动机62连接的第一柔性端7111和用于与第二管722连接的第二柔性端7112。所述第二管712呈直筒状,且所述第二管712包括用于与第一管711连接的第三柔性端7121和用于排放尾气的排气端7122。所述第一柔性端7111通过所述第一柔性连接件713与所述发动机62柔性连接,使得所述第一管711相对于所述发动机62可以发生相对移动。所述第二柔性端7111通过所述第二柔性连接件714与所述第三柔性端7121柔性连接,使得所述第二管712相对于所述第一管711可以发生相对移动。
具体来说,通过将第一管711设计成U型状,一方面节省第一管711在机身2的内部所占据的空间,另一方面对由发动机62排出的尾气进行一次缓冲,使得一次缓冲后的所述尾气得到第一次反弹。这是因为由发动机62排出的尾气中,或多或少的存在部分并非完全燃烧的气体,这样并非完全燃烧的气体随尾气从发动机62排出时,尾气与U型状的第一管711的管壁发生碰撞,得到一次缓冲,一次缓冲后的尾气在第一管711管壁的作用下得到第一次反弹,此时部分尾气会在第一次反弹作用力的作用下继续回流至发动机62中进行燃烧。提高发动机62的工作效率。
请继续参阅图11-12,作为优选,本发明实施例中所述第一柔性连接件713包括:第一弹簧组和第一板组。所述第二柔性连接件714包括:第二弹簧组和第二板组。
其中,所述第一弹簧组包括至少三个第一弹簧7131。所述第一板组包括第一固定板7132和第二固定板7133。所述第一固定板7132固定于所述发动机62的出气口处,所述第二固定板7133固定于所述第一柔性端7111上。且所述至少三个第一弹簧7131中,每一个第一弹簧7131的一端与所述第一固定板7132连接,另一端与所述第二固定板7133连接。相同的,所述第二弹簧组包括至少三个第二弹簧7141。所述第二板组包括第三固定板7142和第四固定板7143。所述第三固定板7142固定于所述第二柔性端7112上,所述第四固定板7143固定于所述第三柔性端7121上,且所述至少三个第二弹簧7141中,每一个第二弹簧7141的一端与所述第三固定板7142连接,另一端与所述第四固定板7143连接。
具体来说,本发明实施例中发动机62的出气口套设在所述第一柔性端7111上,并通过所述至少三个第一弹簧7131,将第一固定板7132和第二固定板7133柔性连接,这样使得第一固定板7132和第二固定板7133在第一弹簧7131弹性拉力或者弹性张力的作用下靠近或者远离。最终通过第一固定板7132和第二固定板7133的靠近或者远离实现第一管711相对于发动机62可以发生相对移动。相同的原理,本发明实施例中第三柔性端7121套设在所述第二柔性端7112上,并通过所述至少三个第二弹簧7141,将第三固定板7142和第四固定板7143柔性连接,这样使得第三固定板7142和第四固定板7143在第二弹簧7141弹性拉力或者弹性张力的作用靠近或者远离。最终通过第三固定板7142和第四固定板7143的靠近或者远离实现第二管712相对于第一管711可以发生相对移动。
当然,在本发明实施例中,也可以是所述第一柔性端7111套设在发动机62的出气口上,所述第二柔性端7112套设在所述第三柔性端7121上;或者是,所述第一柔性端7111套设在发动机62的出气口上,所述第三柔性端7121套设在所述第二柔性端7112上;或者是,发动机62的出气口套设在所述第一柔性端7111上,所述第二柔性端7112套设在所述第三柔性端7121上等其他组合方式,本发明并不局限。换句话说,只要能够实现第一柔性端7111相对于所述发动机,第二柔性端7112相对于所述第三柔性端7121能够发生相对移动的套设方式,均在本发明的保护范围之内。
需要特别说明的是,在本发明实施例中之所以需要实现第一柔性端7111相对于所述发动机,第二柔性端7112相对于所述第三柔性端7121能够发生相对移动,是因为无人直升机在飞行作业过程中,无论是由于机身内部组件正常工作,还是由于外界气流对机身的冲击,或者是其他外界因素,都会使得无人直升机的机身2发生震动,特别是对于排气系统7和发动机62而言,二者之间只有一个连接点,也即发动机62与第一管711的第一柔性端7111相连的点。这样因为仅存在一个着力点,当发生震动时,极易造成发动机62与第一管711的出现连接损坏甚至断裂,严重影响无人直升机的正常飞行。因此,本发明实施例通过第一柔性连接件713将发动机与排气管71柔性连接,使得二者之间在整个机身2发生频繁震动时,能够随着机身2的震动而相对移动,进而有效的避免了因机身2的频繁震动而对发动机62与第一管711的连接造成损坏甚至断裂的技术缺陷。
更进一步的,由于排气管71的整体长度较长,当排气管71与发动机存在一个着力点时,由于机身2的震动,也极易造成排气管71的整个管身发生断裂。因此,本发明实施例通过第二柔性连接件714将组成排气管71的第一管711,和第二管712柔性连接,使得二者之间在整个机身2发生频繁震动时,能够随着机身2的震动而相对移动,进而有效的避免了因机身2的频繁震动而对排气管71的整个管身造成断裂的技术缺陷。
请继续参见图10,对于第二管712的排气端7122而言,至少包括:锥型筒7123、消声室7127。其中,所述锥型筒7123包括锥型宽口7124和锥型窄口7125,且所述锥型筒7123的侧壁上开设有若干个流通口7126。所述消声室7127呈空心圆筒状,套设在所述锥型筒7123的外围部位,并且所述消声室7127的一端与所述锥型宽口7124匹配对齐,另一端包裹整个锥型窄口7125。并且所述消声室7127包裹整个锥型窄口7125的一端设置有至少一个排气口7128。同时排气口7128的中心轴线与锥型窄口7125的中心轴线相互错开,即,二者的中心轴线不在同一直线上。
详细而言,上述阐述了通过将第一管711设计成U型状,使得对由发动机62排出的尾气进行一次缓冲,一次缓冲后的尾气在第一管711管壁的作用下得到第一次反弹,此时部分尾气会在第一次反弹作用力的作用下继续回流至发动机62中进行燃烧。但是,在本发明实施例中为了进一步提高发动机62的燃烧效率,达到在发动机62中的空气完全燃烧的目的。本发明实施例还在排气端7122中设计包括锥型宽口7124和锥型窄口7125的锥型筒7123结构,由于锥型宽口7124的口径大于锥型窄口7125的口径,使得锥型筒7123的筒径由锥型宽口7124至锥型窄口7125逐渐减少,进而形成锥型结构。从第一管711进入第二管712的尾气,在锥型筒7123的锥型壁的作用下进行二次反弹,进而实现尾气的二次缓冲。二次缓冲后的气体回流至发动机62中继续燃烧,达到了使发动机62中的气体完全充分燃烧的目的,通过尾气的一次缓冲和二次缓冲相结合极大的提高了发动机62的燃烧效率。
同时,由于为了形成尾气的二次缓冲结构,因此用于尾气从锥型筒7123中流出的锥型窄口7125的口径较小,进而尾气单从锥型窄口7125流出时出气效率太低。因此,本发明实施例在锥型筒7123的筒壁上开设有若干个流通口7126,便于尾气一方面通过锥型窄口7125流入消声室7127中,另一方面通过锥型窄口7125消声室7127中,进而在保证尾气二次缓冲的同时,也达到了进一步提高尾气的出气效率的目的。
再者,将排气口7128的中心轴线与锥型窄口7125的中心轴线相互错开,即,二者的中心轴线不在同一直线上。这样因为当尾气直接从锥型筒7123向外排出时,在气流的作用噪音较大。而本发明实施例在锥型筒7123的锥型窄口7125处套设一个呈空心圆筒状的消声室7127,且消声室7127设置有排气口7128的一端设置有一个挡流板,该挡流板的板面与锥型窄口7125的出气方向相垂直。当尾气由锥型窄口7125排出时,排出的气流在消声室7127中会碰撞挡流板的板面,继而反弹。众所周知,在消声室7127中,当反弹的气流与正要撞击挡流板的气流相遇时,通过声波的叠加原理(波峰与波谷叠加),使得叠加后的气流达到了消声的目的。最终,消声后的气流从排气口7128向外排出。起到了最大限度的降低无人直升机尾气噪音的作用。
对于冷却系统8部分,
请参阅图17-24,所述冷却系统部分至少包括:整流罩81和离心风扇82。所述整流罩81固定于所述无人直升机的第一侧22上,用于外界的冷空气流入。离心风扇82固定于所述整流罩81的内部,且所述离心风扇82与所述发动机62连接,并通过所述发动机62驱动所述离心风扇82进行转动,使得转动后的所述离心风扇82带动所述冷空气在所述整流罩81内进行流动。
其中,由于发动机62在燃烧的过程中,以及排气管71在排尾气的过程中,无论是发动机62还是排气管71,由于内部的气体温度很高使得二者均存在较高的温度。为了避免该较高的温度影响到机身2内部的其他部件,造成其他部件因温度过高而出现损坏或者烧毁。请参阅图17、18、19和图21、22,通过在无人直升机的第一侧22上固定一个整流罩81,该整流罩81的顶部设置有一个喇叭口,用于外界气流的流入。该整流罩81的底部与隔热罩721的第一罩体721相衔接,使得由整流罩81的喇叭口流入的气流通过整流罩81的底部进入第一罩体721内,进而通过第一罩体721将气流分散到无人直升机机身2内部的不同部位,达到对无人机机身的内部空间进行冷却的目的,有效的避免了较高的温度影响到机身2内部的其他部件,造成其他部件因温度过高而出现损坏或者烧毁的技术缺陷。
同时,为了更有利于外界的空气快速、高效的由整流罩81的喇叭口流入整流罩81中。作为优选,本发明实施例还在整流罩81的内部设置有离心风扇82。可如图23-24所示,该离心风扇82通过离合器83与发动机62连接,使得通过发动机62驱动离心风扇82进行旋转。旋转中的离心风扇82在整流罩81的内部空间形成涡轮漩涡,进而将处于整流罩81的喇叭口外的冷空气吸入整流罩81中,进而对机身2的内部空间进行冷却。当然,本领域技术人员可以理解,为了实现离心风扇82的旋转,除了通过发动机62驱动外,还可以采用其他的带有驱动功能的驱动装置进行驱动。例如,通过在离心风扇82的内部安装驱动电池,或者将离心风扇82外接驱动电源等等,均适用于本发明。
对于动平衡系统9部分,
请参阅图25-26,所述动平衡系统9至少包括:尾旋翼91、旋翼轴92、和动平衡组件93。其中,所述旋翼轴91通过所述动平衡组件93与所述尾旋翼91转动连接,且所述尾旋翼91的转动平面与所述桨翼4的转动平面相垂直。
具体而言,由于无人直升机的两个尾旋翼91需要在沿旋翼轴92方向上做动平衡调节,使得尾旋翼91、旋翼轴92的重心靠近两个尾旋翼91的连接部位处,以使整机平稳。但如果盲目增加尾旋翼91/旋翼轴92的局部重量而达到上述目的时,也会影响尾旋翼91的转速,进而影响无人直升机的飞行作业。
然而,本发明实施例提供的动平衡系统9,通过在非尾旋翼91/旋翼轴92的其他部位,增设动平衡组件93,在不影响尾旋翼91的转速情况下,调节整机的动平衡度,降低无人直升机的尾部3振动水平,克服了因盲目增加尾旋翼91/旋翼轴92的局部重量,而对尾旋翼91转速造成影响的技术缺陷。
其中,动平衡组件93包括:至少一个垫片931、动平衡杆932、第一螺栓9324和第二螺栓9325。且所述动平衡杆932的端部开设有第一螺纹孔9321和第二螺纹孔9322,所述动平衡杆932的中间部位开设有旋转孔9323,所述旋翼轴92穿过所述旋转孔9323与所述尾旋翼91转动连接。所述第一螺栓9324对应的与所述第一螺纹孔9321螺纹连接,所述第二螺栓9325对应的与所述第二螺纹孔9322螺纹连接,且所述垫片931置于所述第一螺栓9324与所述第一螺纹孔9321之间、和/或、所述垫片931置于所述第二螺栓9325与所述第二螺纹孔9322之间。
正如上述所述,为了避免直接在尾旋翼91/旋翼轴92的局部增加重量,而对尾旋翼91转速造成影响,本发明实施例通过采用在动平衡杆932的两端开设第一螺纹孔9321和第二螺纹孔9322,并通过在第一螺栓9324与所述第一螺纹孔9321之间,或者第二螺栓9325与所述第二螺纹孔9322之间放置垫片931,以此通过控制垫片931的数量,进而达到精确调节无人直升机尾部动平衡度的目的,具有安全性能高的特点。
本发明实施例提供的一种无人直升机,通过将进风系统6固定于所述第二侧22上,且所述进风系统6的进风方向朝向所述头部的方向;排气系统7固定于所述第三侧23上,且所述排气系统7的排气方向朝向所述尾部3的方向,以将所述无人直升机中燃烧产生的尾气通过所述排气系统7排出;冷却系统8固定于所述第一侧21上,使得外界的冷空气通过所述冷却系统7被吸入所述机身2的内部,对所述机身2进行冷却。一方面使得无人直升机外部的气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下,顺利、快速、高效的流入进风系统中,另一方面排气管71内的尾气在与机身2本身相对速度的作用下,能够快速由排气管71中排出,提高了机身2内部的气流导通性能。同时,外界的冷空气通过冷却系统将冷空气分散到无人直升机机身2内部的不同部位,达到对无人机机身的内部空间进行冷却的目的,有效的避免了较高的温度影响到机身2内部的其他部件,造成其他部件因温度过高而出现损坏或者烧毁的技术缺陷。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种无人直升机,包括头部、机身和尾部,所述机身包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧,且所述第一侧上设置有用于所述无人直升机飞行的桨翼,所述第四侧上设置有用于所述无人直升机降落的起落架,所述第二侧和所述第三侧对称地分布在所述第一侧和/或所述第四侧的两侧,使得由所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧合围形成所述机身;其特征在于,所述无人直升机还包括:
进风系统,所述进风系统固定于所述第二侧上,且所述进风系统的进风方向朝向所述头部的方向;
排气系统,所述排气系统固定于所述第三侧上,且所述排气系统的排气方向朝向所述尾部的方向,以将所述无人直升机中燃烧产生的尾气通过所述排气系统排出;
冷却系统,所述冷却系统固定于所述第一侧上,使得外界的冷空气通过所述冷却系统被吸入所述机身的内部,对所述机身进行冷却;
动平衡系统,所述动平衡系统转动地固定于所述尾部,且所述动平衡系统的转动平面与所述桨翼的转动平面相垂直,以通过所述动平衡系统的转动控制所述无人直升机飞行过程中的动平衡度;
其中,所述进风系统的进风方向和所述排气系统的排气方向相平行,并通过将所述进风系统的进风方向朝向所述头部的方向,使得所述进风方向与相对于所述无人直升机逆向流动的气流的流动方向相对应,进而所述气流在自身相对于所述无人直升机的流速作用下流入所述进风系统中;
所述动平衡系统包括:
尾旋翼;
旋翼轴;
动平衡组件;
其中,所述旋翼轴通过所述动平衡组件与所述尾旋翼转动连接,且所述尾旋翼的转动平面与所述桨翼的转动平面相垂直;
所述动平衡组件包括:
至少一个垫片;
动平衡杆,所述动平衡杆的端部开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔,且所述动平衡杆的中间部位开设有旋转孔,所述旋翼轴穿过所述旋转孔与所述尾旋翼转动连接;
第一螺栓和第二螺栓,所述第一螺栓对应的与所述第一螺纹孔螺纹连接,所述第二螺栓对应的与所述第二螺纹孔螺纹连接,且所述垫片置于所述第一螺栓与所述第一螺纹孔之间和/或所述垫片置于所述第二螺栓与所述第二螺纹孔之间;
所述进风系统包括:
进气罩,所述进气罩固定于所述第二侧上,且所述进气罩的进风方向朝向所述头部的方向;
发动机,所述发动机固定于所述机身的内部,并位于所述第二侧和所述第三侧之间,且所述发动机与所述进气罩连接,使得所述气流通过所述进气罩流入所述发动机中燃烧;
所述进气罩包括:
进风口,所述进风口用于相对于所述无人直升机逆向流动的气流流入;
滤网,所述滤网固定于所述进风口处,以对流进所述进风口的气流进行过滤;
缓冲室,所述缓冲室的内部空间内设置有呈环状的气流通道,所述环状是赛车跑道的形状。
2.如权利要求1所述的无人直升机,其特征在于,所述排气系统包括:
排气管,所述排气管设置在所述第三侧上,且所述排气管的排气方向朝向所述尾部的方向,以将所述发动机中燃烧产生的尾气通过所述排气管排出;
隔热罩,所述隔热罩设置在所述发动机和所述排气管之间,以将所述排气管与所述机身的内部空间相隔离。
3.如权利要求2所述的无人直升机,其特征在于,所述排气管包括:
第一管,所述第一管呈U型状,且所述第一管包括第一柔性端和第二柔性端;
第二管,所述第二管呈直筒状,且所述第二管包括第三柔性端和排气端;
第一柔性连接件,所述第一柔性端通过所述第一柔性连接件与所述发动机柔性连接,使得所述第一管相对于所述发动机可以发生相对移动;
第二柔性连接件,所述第二柔性端通过所述第二柔性连接件与所述第三柔性端柔性连接,使得所述第二管相对于所述第一管可以发生相对移动;
其中,在所述发动机中燃烧后的尾气通过所述第一柔性端进入所述第一管中得到缓冲,缓冲后的所述尾气再依次通过所述第二柔性端和所述第三柔性端进入所述第二管,并从所述排气端排出。
4.如权利要求3所述的无人直升机,其特征在于,
所述第一柔性连接件包括:第一弹簧组和第一板组;其中,所述第一弹簧组包括至少三个第一弹簧;所述第一板组包括第一固定板和第二固定板;所述第一固定板固定于所述发动机的出气口处,所述第二固定板固定于所述第一柔性端上,且所述至少三个第一弹簧中,每一个第一弹簧的一端与所述第一固定板连接,另一端与所述第二固定板连接;所述发动机的出气口套设在所述第一柔性端上,并通过所述至少三个第一弹簧,使得所述第一柔性端相对于所述发动机可以发生相对移动;
和/或,
所述第二柔性连接件包括:第二弹簧组和第二板组;其中,所述第二弹簧组包括至少三个第二弹簧;所述第二板组包括第三固定板和第四固定板;所述第三固定板固定于所述第二柔性端上,所述第四固定板固定于所述第三柔性端上,且所述至少三个第二弹簧中,每一个第二弹簧的一端与所述第三固定板连接,另一端与所述第四固定板连接;所述第三柔性端套设在所述第二柔性端上,并通过所述至少三个第二弹簧,使得所述第三柔性端相对于所述第二柔性端可以发生相对移动。
5.如权利要求4所述的无人直升机,其特征在于,所述排气端包括:
锥型筒,所述锥型筒包括锥型宽口和锥型窄口,且所述锥型筒的侧壁上开设有若干个流通口;
消声室,所述消声室套设在所述锥型筒的外围部位,且所述消声室的内部设置有一排气口;
其中,所述第二管中的尾气通过所述锥型宽口流入所述锥型筒的内部空间,并从所述锥型筒的内部空间通过所述流通口和/或所述锥型窄口进入所述消声室中,所述尾气由所述排气口排出。
6.如权利要求5所述的无人直升机,其特征在于,所述冷却系统包括:
整流罩,所述整流罩固定于所述第一侧上,用于外界的冷空气流入;
离心风扇,所述离心风扇固定于所述整流罩的内部,且所述离心风扇与所述发动机连接,并通过所述发动机驱动所述离心风扇进行转动,使得转动后的所述离心风扇带动所述冷空气在所述整流罩内进行流动。
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