CN105270612B - 一种无人机机体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机机体及其制造方法，属于无人机设施技术领域。由座舱、中央支臂、悬臂、起落架、浮筒、旋翼和防撞圈构成，中央支臂安装于座舱周边，且中央支臂为十字形中空结构，悬臂为Y字形中空结构，悬臂一端插入中央支臂，并通过该中央支臂与座舱相连接，悬臂另外两端则通过防撞支臂与防撞圈内周边相连接；起落架上端与中央支臂相连接，下端则与浮筒固定；悬臂上设置有电机驱动的旋翼，将本发明应用于无人机机体的制造，具有质量轻、强度高、水陆两栖等优点。

Description

一种无人机机体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种无人机机体及其制造方法 ，属于无人机设施技术领域。

背景技术

目前无人机发展迅速，产生了多样式、多用途的无人机。而常规的无人机机体多是由钢、铝合金等金属材料制成，起飞重量大，续航力不足；同时，常规无人机的起落架多为支架式、滑撬式等，该种结构的起落架仅适合于陆地或平坦地面着陆，功能受限，应用领域较窄；且在飞行过程中，空间环境较为复杂，桨叶容易受到固体垃圾、飞禽等不明物的撞击而发生破坏，一旦桨叶出现破坏，将直接影响整个无人机的飞行效果，不利于其工作的正常运行。

基于此，做出本申请案。

发明内容

为了克服现有无人机所存在的上述缺陷，本发明首先提供一种质量轻、强度高、水陆两栖的无人机机体。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种无人机机体，由座舱、中央支臂、悬臂、起落架、浮筒、旋翼和防撞圈构成，座舱居内，防撞圈位于座舱外侧，浮筒成对设置，所述的中央支臂安装于座舱周边，且中央支臂为十字形中空结构，悬臂为Y字形中空结构，悬臂一端插入中央支臂，并通过该中央支臂与座舱相连接，悬臂另外两端则通过防撞支臂与防撞圈内周边相连接；起落架上端与中央支臂相连接，下端则与浮筒固定；悬臂上设置有电机驱动的旋翼。

进一步的，作为优选：

所述的座舱为上下分体式结构。座舱采用碳纤维预浸料制造，分为上下两部分，也可称为上盖和下盖，上盖与下盖两部分通过螺钉连接，均可从机体脱离取下，便于维护；座舱内设置安装平台，可放置蓄电池、电调、陀螺仪等设备。

所述的起落架上端设置有双叉耳片，起落架通过该双叉耳片与中央支臂相连接。起落架为中空管结构，采用碳纤维预浸料制造，起落架上端的双叉耳片与中央支臂和悬臂通过共用的螺钉固定，螺钉拆下，起落架以及悬臂可与中央支臂分离。

所述的浮筒设置有两个，相邻浮筒之间通过撑杆连接。更优选的，所述相邻浮筒之间的连接是通过安装于相邻起落架之间的撑杆实现的。浮筒按船体外形设计，采用碳纤维预浸料制造，内部在传载位置布置碳纤维骨架；起落架与浮筒通过接头连接，接头为两半抱环结构，将起落架抱死并通过螺钉连接；撑杆与起落架连接类似。

所述的防撞圈为蜂窝夹层式结构。更优选的，所述的防撞圈设置有两个，每个防撞圈由八片防撞圈单元构成。防撞圈采用碳纤维蜂窝夹层结构，以提高刚度。防撞圈支臂为碳纤维中空管结构。防撞圈分上下两个，每个8片，以便拆卸。

所述的悬臂与防撞支臂连接处安装有电机座，旋翼安装于该电机座上。中央支臂和悬臂均为中空矩形管，采用碳纤维预浸料制造，十字形中空的中央支臂放置在座舱中间，悬臂可拆卸，Y字形悬臂插入十字形中央支臂，通过螺钉固定；在悬臂的一端固定的电机座上可安装上下两个旋翼。

本发明的工作原理如下：

电机带动桨叶旋转，可提供升力。起飞时，载荷可由桨叶通过电机座、悬臂、中央支臂、起落架、接头传至每部分。降落时，载荷可由浮筒、连接接头、起落架、中央支臂传至每部分。防撞圈通过防撞圈支臂连接在电机座上，圆周方向在每个旋翼的旋转范围之外，高度方向在上下两个旋翼之外，具有很好的抗冲击性，能有效防止障碍物等直接打在旋翼上，使桨叶损坏，为飞行造成危害。

本发明的有益效果如下：

（1）各部件构成整体结构，有利于提高整体的强度。在本申请中，座舱、中央支臂、悬臂、撑杆、起落架、浮筒等均采用碳纤维预浸料，防撞圈与座舱之间通过中央支臂、悬臂和防撞支臂连接：中央支臂、悬臂、起落架均为中空结构，并依据设置目的和安装部位，分别设置为特殊的结构和形状，安装时，使悬臂单独的一端插入中央支臂中，而同一方向具有两端的另一端则分别通过防撞支臂，使悬臂另两端与电机座相连接；浮筒与座舱之间通过起落架和中央支臂连接：起落架上端处，双叉耳片与中央支臂和悬臂通过共同的螺钉固定，起落架下端通过接头与浮筒上顶面连接并胶接；而相邻的起落架之间再通过撑杆固定。各部件之间相互连接并相互依存，将中央支臂、悬臂和起落架连接为一个整体，可以大大提高整体结构强度，而整体的重量减轻至常规的1/5-1/3，实用性、续航性和稳定性大大增强。

（2）可实现水路两栖，适用性更强。本申请中，座舱上方，悬臂上设置电机座，并在电机座的上下两方分别安装旋翼，形成多旋翼结构，为无人机机体提供上升的动力来源；座舱下方，起落架下方连接有浮筒，该浮筒的船型结构，为无人机机体提供浮动的动力来源，为无人机机体在水面起落提供基础，因此，不仅适用于空中和路面，还能使用于水面，很好的拓宽了其应用领域，功能更广，可侦查的领域更广。

（3）本申请可以避免障碍物的影响，使用寿命长，操作稳定。本申请中，座舱的外周边处设置上下两层的防撞圈，该防撞圈的圆周方向在每个旋翼的旋转范围之外，高度方向在上下两个旋翼之外，具有很好的抗冲击性，能有效防止障碍物等直接打在旋翼上，使桨叶损坏，为飞行造成危害，可实现在起降和飞行过程中对桨叶的保护作用，降低维修成本的同时，也确保了无人机能长时间无障碍的飞行。

（4）本申请的各部件可分别单独成型，当需要使用时可直接将各部件进行组装并固定，即可形成整体的无人机机体，而存放时，则将各部件拆开并叠放整齐，不仅简化了制作流程，缩短了制作周期，而且使用灵活性好，安装方便，存放空间小，即便应用于室外环境，也不会对操作者造成太大的负担。

本申请是由复合材制成的机体，美观，质量轻，强度高，可满足强度要求和使用要求，相比金属机体结构而言，不但重量减少，降低能源消耗，提高续航力，而且，机体结构选择了浮筒和旋翼相结合的结构，可实现陆地与水面的两栖着陆，增大了功能范围。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中中央支臂的结构示意图；

图3为本发明中悬臂的结构示意图；

图4为本发明中起落架的结构示意图；

图5为本发明中防撞圈的结构示意图；

图6为本发明中防撞圈的截面图。

图中标号：1. 座舱；2. 中央支臂；3. 悬臂；4. 起落架；41. 双叉耳片；42. 撑杆；5. 浮筒；6. 旋翼；61. 电机座；7. 防撞圈；71. 防撞支臂；72. 芯层；73. 蒙皮层。

具体实施方式

实施例1

本实施例无人机机体，结合图1，由座舱1、中央支臂2、悬臂3、起落架4、浮筒5、旋翼6和防撞圈7构成，座舱1居内，防撞圈7位于座舱外侧，浮筒5成对设置，并位于座舱1的下方，其中，结合图2，中央支臂2设置有四个，分别对称安装于座舱1周边，该中央支臂2为十字形中空结构；结合图3，每个中央支臂2对应一个悬臂3，悬臂3为Y字形中空结构，悬臂3一端插入中央支臂1中，另外两端则通过防撞支臂71与防撞圈7内周边相连接；起落架4上端与中央支臂2相连接，下端则与浮筒5固定；悬臂3上设置有电机驱动的旋翼6。

具体到本实施例中，座舱1为上下分体式结构，该座舱1采用碳纤维预浸料制造，由上盖和下盖构成，上盖与下盖两部分通过螺钉连接，均可从机体脱离取下，便于维护；座舱1内设置安装平台，可放置蓄电池、电调、陀螺仪等设备。

结合图4，起落架4上端设置有双叉耳片41，起落架4通过该双叉耳片41与中央支臂2相连接。起落架4为中空管结构，采用碳纤维预浸料制造，起落架4根部/上端为双叉耳片41，与中央支臂2和悬臂3通过共用的螺钉固定，螺钉拆下，起落架4以及悬臂3可与中央支臂2分离。

浮筒5设置有两个，浮筒5按船体外形设计，采用碳纤维预浸料制造，内部在传载位置布置碳纤维骨架；浮筒5的上顶面与起落架4的下端通过接头一相连接，而相邻起落架4之间通过撑杆42固定，起落架4与撑杆42之间通过接头二固定，接头一与接头二均为两半抱环结构，将起落架4抱死并通过螺钉连接。

结合图5和图6，防撞圈7为蜂窝夹层式结构，本实施例中，防撞圈7设置有上下两个，每个防撞圈7由八片防撞圈单元构成，以便拆卸；防撞圈7采用碳纤维蜂窝夹层结构，以提高刚度；防撞支臂71为碳纤维中空管结构。

悬臂3与防撞支臂71连接处安装有电机座61，每个电机座61的上方和下方分别安装一个旋翼6。

上述各部件的具体制造方法如下：

（1）制备座舱1：座舱1分为上盖和下盖两部分，碳纤维预浸料铺层结构，可选用真空袋方式成型；在模具型腔表面及分型面上涂抹脱模剂为美国AXEL公司的XTEND 19RSS，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，用碳纤维预浸布铺放后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入烘箱中进行固化，固化结束后，将座舱舱体毛坯从模具中脱出；

（2）制备中央支臂2：碳纤维十字形中空矩形管，可选用吹气袋内膨胀方式成型；

（3）制备悬臂3：碳纤维Y字形中空矩形管，可选用吹气袋内膨胀方式成型；

（4）制备起落架4：碳纤维中空管结构，根部为双叉耳片41，可选用吹气袋内膨胀方式成型；撑杆可用卷管方式成型；

（5）制备浮筒5：碳纤维预浸料制造，内有碳纤维骨架，可选用真空袋方式成型；

（6）制备起落架4与浮筒5接头、起落架4与撑杆42接头：铝合金机加结构；

（7）制备防撞圈7：碳纤维蜂窝夹层结构，可用真空袋方式成型；先加工芯层72，再制作两侧蒙皮层73，然后将芯层72和蒙皮层73粘接，将模具放入真空袋中进行抽真空，然后放入烘箱进行固化，固化结束后，将防撞圈毛坯从模具中脱出；

（8）制备防撞支臂71：碳纤维中空管结构，可用模压方式成型；

（9）制备电机座：铝合金机加结构；

（10）装配：将悬臂3的Y字形下方插入中央支臂2中，通过螺钉固定；起落架4根部的双叉耳片41与中央支臂2和悬臂3通过共用的螺钉固定；起落架4与浮筒5通过接头一连接，起落架4与撑杆42通过接头二连接，接头一与接头二均为两半抱环结构，将起落架4抱死并通过螺钉连接，接头一与浮筒5之间则为胶接；将电机座61插入悬臂3的Y字形上方的矩形孔中，防撞支臂71与电机座61通过螺钉连接，防撞圈7与防撞支臂71通过螺钉连接，两分段防撞圈单元之间也通过螺钉连接；最后在设备安装完后，安装座舱1的上盖和下盖，通过螺钉连接。

使用过程中，电机带动桨叶旋转，为整个机体提供升力；起飞时，载荷可由桨叶通过电机座61、悬臂3、中央支臂2、起落架4、接头一、接头二等部件传至每部分；降落时，载荷可由浮筒5、接头一、接头二、起落架4、中央支臂2传至每部分。

本实施例中，座舱1、中央支臂2、悬臂3、撑杆42、起落架4、浮筒5等均采用碳纤维预浸料，防撞圈7与座舱1之间通过中央支臂2、悬臂3和防撞支臂71连接：中央支臂2、悬臂3、起落架4均为中空结构，并依据设置目的和安装部位，分别设置为特殊的结构和形状，安装时，使悬臂3单独的一端插入中央支臂2中，而同一方向具有两端的另一端则分别通过防撞支臂71，使悬臂3另两端与防撞圈7相连接；浮筒5与座舱1之间通过起落架4和中央支臂2连接：起落架4上端处，双叉耳片41与中央支臂2和悬臂3通过共同的螺钉固定，起落架4下端通过接头一与浮筒5的上顶面连接；而相邻的起落架4之间再通过撑杆42固定。各部件之间相互连接并相互依存，将中央支臂2、悬臂3和起落架4连接为一个整体，可以大大提高整体结构强度，而整体的重量减轻至常规的1/5-1/3，实用性、续航性和稳定性大大增强。

同时，座舱1上方，悬臂3上设置电机座61，并在电机座61的上方和下方分别安装旋翼6，形成多旋翼结构，为无人机机体提供上升的动力来源；座舱1下方，起落架4下方连接有浮筒5，该浮筒5的船型结构，为无人机机体提供浮动的动力来源，为无人机机体在水面起落提供基础，因此，不仅适用于空中和路面，还能使用于水面，很好的拓宽了其应用领域，功能更广，可侦查的领域更广。

座舱1的外设置上下两层的防撞圈7，该防撞圈7的圆周方向在每个旋翼6的旋转范围之外，高度方向在上下两个旋翼6之外，具有很好的抗冲击性，能有效防止障碍物等直接打在旋翼6上，使桨叶损坏，为飞行造成危害，可实现在起降和飞行过程中对桨叶的保护作用，降低维修成本的同时，也确保了无人机能长时间无障碍的飞行。

上述各部件可分别单独成型，当需要使用时可直接将各部件进行组装并固定，即可形成整体的无人机机体，而存放时，则将各部件拆开并叠放整齐，不仅简化了制作流程，缩短了制作周期，而且使用灵活性好，安装方便，存放空间小，即便应用于室外环境，也不会对操作者造成太大的负担。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无人机机体，其特征在于：由座舱、中央支臂、悬臂、起落架、浮筒、旋翼和防撞圈构成，座舱居内，座舱采用碳纤维预浸料制造，为上下分体式结构，分别称为上盖和下盖，上盖与下盖两部分通过螺钉连接，并均可从机体上脱离去下，便于维护，座舱内设置安装平台，放置蓄电池、空调、螺旋仪；防撞圈位于座舱外侧，浮筒成对设置，所述的中央支臂安装于座舱周边，且中央支臂为十字形中空结构，悬臂为Y字形中空结构，悬臂一端插入中央支臂，并通过该中央支臂与座舱相连接，悬臂另外两端则通过防撞支臂与防撞圈内周边相连接；所述的浮筒设置有两个，相邻浮筒之间通过撑杆连接；所述的悬臂与防撞支臂连接处安装有电机座，旋翼安装于该电机座上；起落架上端设置有双叉耳片，起落架为中空管结构，采用碳纤维预浸料制造，起落架上端的双叉耳片与中央支臂和悬臂通过共用的螺钉固定，螺钉拆下，起落架以及悬臂即与中央支臂分离；起落架下端则与浮筒固定。

2.如权利要求1所述的一种无人机机体，其特征在于：所述相邻浮筒之间的连接是通过安装于相邻起落架之间的撑杆实现的。

3.如权利要求1所述的一种无人机机体，其特征在于：所述的防撞圈为蜂窝夹层式结构。

4.如权利要求1或3所述的一种无人机机体，其特征在于：所述的防撞圈设置有两个，每个防撞圈由八片防撞圈单元构成。

5.如权利要求1所述无人机机体的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）座舱：模具预热后，涂覆脱模剂，待脱模剂干燥后，铺层加入预浸料，并依次在该预浸料上铺放隔离膜和吸胶棉，抽真空后，热压固化，脱除即得上下分体的座舱；

（2）中央支臂、悬臂、起落架和浮筒均采用吹气袋内膨胀方式成型，分别形成十字形中空的中央支臂、Y字形机构的悬臂、中空并根部有双叉耳片的起落架和船型浮筒；

（3）撑杆采用卷管方式成型；

（4）防撞圈：先加工芯层，再制作两侧蒙皮层，然后将芯层和蒙皮层粘接，抽真空后热压固化，即得蜂窝夹层式结构的防撞圈；

（6）防撞支臂：采用模压成型方式形成中空结构的防撞支臂；

（7）装配：中央支臂一端卡入座舱，另一端与悬臂相连接，悬臂处于同一方向的另外两端分别通过防撞支臂与防撞圈相连接，并使防撞圈位于座舱外周边上；起落架上端处，双叉耳片卡装并固定于中央支臂与悬臂连接处，起落架下端处，起落架与浮筒连接，而起落架之间连接有撑杆；悬臂上方安装电机座，并使防撞圈支臂与电机座连接，电机座上方安装旋翼；将各连接部位固定即可。

6.如权利要求5所述的无人机机体的制造方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的脱模剂为美国AXEL公司的XTEND 19RSS，预浸料为T300级碳纤维+环氧树脂预浸料；固化温度为130℃-140℃。