CN105691586A - 一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，包括螺旋桨、机身、机翼、尾管、平尾以及垂尾，所述螺旋桨安装在机身的头部，所述机身的底部安装有耐磨材料制成的防擦块，所述机身的后端连接有一尾管，所述尾管与机身轴线在同一直线上，所述机身与机翼、机身与尾管、尾管与平尾均采用可拆卸的连接方式连接。这种无人机结构简单，拆装方便，容易携带，展开作业准备时间短；质量轻，手掷起飞，擦地回收，工作方式简洁；深度失速擦地回收，通过可拆卸部件自动松脱进行无损回收。

Description

一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构

技术领域

本发明属于无人机领域，特别是涉及一种耐擦地受冲击可分散回收的小型轻质无人机结构。

背景技术

现有无人机系统一般采用弹射起飞或者滑跑起飞和撞网回收、滑跑着陆或者机腹擦地着陆方式。采用滑跑方式着落要求无人机安装有起落架，起落架结构重量较大，大大减小了无人机的有效载荷量；另一方面，无人机的滑跑着陆需要较长且平坦的跑道，在山区或者舰船上的使用受到很大的限制。一般无人机采用机腹擦地着陆方式在接地时无人机受到的冲击载荷较大，特别是着陆姿态出现偏差或者地面较硬时，很可能造成无人机机体结构的破坏。

发明内容

为了解决现有技术存在的飞行器起飞和回收过程中所受冲击载荷较大以及对场地发射和回收要求较高的问题，本发明提供了一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，包括螺旋桨、机身、机翼、尾管、平尾以及垂尾，所述螺旋桨安装在机身的头部，所述机身的底部安装有耐磨材料制成的防擦块，所述机身的后端连接有一尾管，所述尾管与机身轴线在同一直线上，所述机身与机翼、机身与尾管、尾管与平尾均采用可拆卸的连接方式连接。

进一步地，本发明所述螺旋桨为前拉折叠式螺旋桨，所述螺旋桨的桨叶在工作状态时打开且与机身轴线方向垂直；无人机在回收时螺旋桨电机停止转动，螺旋桨的桨叶在向后惯性作用下折叠到机身头部两侧。

进一步地，本发明所述机身采用碳纤维夹心外壳以及隔框结构，所述机翼采用碳纤维外壳且其内部填充有轻质泡沫，所述尾管采用碳纤维管。

进一步地，本发明所述的前防擦块和后防擦块采用具有弹性的泡沫外包耐磨材质结构，前防擦块安装在机身前端底部的一块倾斜的平台上，后防擦块安装在机翼正下方的机身中段底部平面上，前防擦块和后防擦块分别用两个尼龙螺栓与机身固定连接。

进一步地，本发明还包括数传天线，所述数传天线通过转轴可转动安装在机身的尾部，所述数传天线与转轴之间设置有增强其相互间摩擦力的橡皮圈，无人机工作时数传天线垂直朝向地面，由于数传天线和转轴摩擦力数传天线不会向后折叠，当无人机擦地着陆时遇到障碍物数传天线受到向后作用力使数传天线克服摩擦力转动至与无人机轴线方向平行。

进一步地，本发明还包括云台，所述云台安装在前防擦块和后防擦块之间的机身上，所述云台为电动云台，所述云台的控制系统与无人机控制系统连接，所述机身底部的相应位置开设有供云台伸缩的安装孔，所述云台的底侧面板与该安装孔相匹配，当无人机处于飞行状态时，云台能转动一定角度进行视场调整，当无人机准备擦地着陆时云台转动一定角度收缩进机身内部，且云台的底侧面板和机身底部的安装孔所在平面重合将安装孔封闭。

进一步地，本发明所述机身中段的上端面上设置有用于安装机翼的机翼挂点，所述机翼通过弹性连接件与机翼挂点可脱开连接，当无人机擦地着陆受到冲击时，机翼上的弹性连接件发生弹性形变能够与机翼挂点滑动脱开。

具体地，所述的机翼安装在机身中段的上端面上,机翼中段下面装有前后四个尼龙螺栓,机身两侧安装有2个机翼前挂点和2个机翼后挂点，机翼前挂点和机翼后挂点上均包括一个与机身表面紧密贴合的安装面，机翼前挂点和机翼后挂点的安装面紧贴机身表面且与机身紧固连接，所述机翼前挂点还包括一端固定在其安装面上而另一端向上弯折的呈钩形的挂钩，挂钩与其固定的安装面之间形成一个机翼前挂点卡槽；所述机翼后挂点其安装面的上侧边向外90度弯折形成挂板，挂板上设置有向内凹的限位卡位；将机翼上的四个尼龙螺栓相应滑入机翼前后挂点的卡槽以及限位卡位内，四个尼龙螺栓螺帽分别从四个尼龙螺栓的下端旋进将四个尼龙螺栓定位在机翼前后挂点的卡槽以及限位卡位上，限制机翼上下移动；当无人机处于正常飞行状态时，通过机翼后挂点上的限位卡位限制机翼与机身相对位置，限位卡位能承受机翼向后的拉力使机翼不会向后或者向前脱落；当无人机擦地着陆时机身受到较大冲击力时，机翼上的尼龙螺栓弹性变形使其从机翼后挂点的限位卡位处向前滑动脱开；当无人机擦地着陆机翼碰到障碍物时，机翼上尼龙螺栓弹性变形能从机翼后挂点的限位卡位处向后滑动脱开。

进一步地，本发明所述尾管与机身之间采用可脱落接头连接，所述可脱落接头包括公接头和母接头，所述机身上设有一段与尾管连接的连接管，可脱落接头的母接头设置在该连接管末端的内部，可脱落接头的公接头设置在尾管前端的内部，所述可脱落接头的公接头上套有橡胶圈，尾管与机身上的连接管通过公、母接头插接在一起。

进一步地，本发明所述可脱落接头能够作为电器连通接头，所述母接头内部固连有电路母接头插头，公接头内部固连有电路公接头插头。

进一步地，本发明所述平尾与尾管之间采用弹性连接结构连接，当无人机擦地着陆受到冲击或者平尾遇到障碍物时，弹性连接结构发生弹性变形，平尾自行脱落。

本发明的有益效果：

这种无人机结构简单，拆装方便，容易携带，展开作业准备时间短；质量轻，手掷起飞，擦地回收，工作方式简洁；深度失速擦地回收，通过可拆卸部件自动松脱进行无损回收。

附图说明

图1为一种耐擦地受冲击可分散回收的小型轻质无人机结构飞行状态总侧视图；

图2为一种耐擦地受冲击可分散回收的小型轻质无人机结构着陆状态总侧视图；

图3为一种耐擦地受冲击可分散回收的小型轻质无人机结构着陆状态总轴测图；

图4为一种耐擦地受冲击可分散回收的小型轻质无人机结构着陆状态总俯视图；

图5为数传天线细节放大图；

图6为此无人机机翼和机身自动脱落结构细节放大图；

图7为此无人机机翼和机身连接机翼前挂点和机翼后挂点结构放大图；

图8为此无人机机身和尾管可自动脱落结构爆炸图；

图9为此无人机机身和尾管可自动脱落结构组装图；

图10为此无人机垂尾的结构图；

图11为此无人机平尾的结构图；

图12为此无人机前防擦块和后防擦块的结构图；

图13为此无人机折叠桨处于飞行状态；

图14为此无人机折叠桨处于擦地着陆状态；

附图标记说明：

1.机身2.机翼

3.平尾4.垂尾

5.尾管6.机翼副翼

7.螺旋桨8.机翼前挂点

9.机翼后挂点10.前防擦块

11.后防擦块12尾管连接件

13.平尾连接件14.数传天线

15.云台

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

本发明提供一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，包括螺旋桨7、机身1、机翼2、尾管5、平尾3、垂尾4以及数传天线14。如图7所示，本发明机身1采用碳纤维夹心外壳以及隔框结构，强度高质量轻，碳纤维外壳耐摩擦耐冲击；机翼2采用碳纤维外壳且其内部填充有轻质泡沫，这种轻质泡沫夹心结构在无人机擦地着陆时受到冲击时能有效减震吸能，由于泡沫有弹性，受冲击的部分还能反弹回原来的形状。尾管5采用刚度和强度好、质量轻的碳纤维管。平尾3和垂尾4采用碳纤维布PMI泡沫夹心和隔框结构。无人机整机质量轻便于投掷起飞，着陆受到足够大的冲击力时机翼和机身、机身和尾管、平尾和尾管等各部分可脱开，有效缓冲和吸能，不破坏无人机结构，可达到多次快速安装和使用的功能。

参照图1、2、3、4、7、13以及14，螺旋桨7安装在机身1的头部。本发明采用的螺旋桨7为前拉折叠式螺旋桨，所述螺旋桨7的桨叶在工作状态时打开且与机身轴线方向垂直；无人机在回收时螺旋桨电机停止转动，螺旋桨的桨叶由于向后惯性作用下折叠到机身头部两侧。具体地，螺旋桨包括螺旋桨电机、桨叶安装头以及桨叶，所述桨叶通过销轴结构活动安装在桨叶安装头上，桨叶安装头与螺旋桨电机的输出轴连接，能够在螺旋桨电机的驱动下转动进而带动桨叶打开旋转，螺旋桨电机停止转动，螺旋桨的桨叶由于向后惯性作用下收拢到机身头部两侧，这样无人机在擦地着陆时，该结构能够保护螺旋桨不受破坏。

参照附图1、2、3和12，机身的底部安装有耐磨材料制成的防擦块，防擦块能够在无人机擦地着陆时有效保护机身。具体地，机身1的底部安装有前防擦块10和后防擦块11，所述前防擦块安装在靠近机头位置的机身底部，所述后防擦块11安装在机身中段的底部平面上。在靠近机头位置的机身底部设置有一块倾斜的平台，前防擦块11就安装在该平台上，而后防插块安装在机翼正下方机身中段的底部平面上。前、后防擦块均通过尼龙螺栓安装在相应机身底部平面上，安装拆换方便快速。尼龙螺栓为弹性螺栓，在无人机擦地着陆时用于连接防擦块的尼龙螺栓可变形，此变形结构能缓冲无人机擦地着陆时受到冲击力和保护机身底部的安装云台不受到损坏。

参照附图1、2、3和12，云台15安装在前防擦块10和后防擦块11之间的机身1上，所述云台为电动云台，所述云台的控制系统与无人机控制系统连接，所述机身底部的相应位置开设有供云台伸缩的安装孔，所述云台的底侧面板与该安装孔相匹配，当无人机处于飞行状态时，云台能转动一定角度进行视场调整，当无人机准备擦地着陆时云台转动一定角度整体收缩进机身内部，且云台的底侧面板和机身底部的安装孔所在平面重合将安装孔封闭。这一设计能够在无人机擦地着陆时有效保护云台不受到损害。

参照1、2、3和5，数传天线14通过转轴可转动安装在机身的尾部，所述数传天线14与转轴之间设置有增强其相互间摩擦力的橡皮圈，无人机工作时数传天线垂直朝向地面，由于数传天线和转轴摩擦力数传天线不会向后折叠，当无人机擦地着陆时遇到障碍物数传天线受到向后作用力使数传天线克服摩擦力转动至与无人机轴线方向平行。这种结构保护数传天线在擦地着陆时不被折断。

参照附图1、2、3、6和7，机身中段的上端面上设置有用于安装机翼的机翼挂点，所述机翼通过弹性连接件与机翼挂点可脱开连接，当无人机擦地着陆受到冲击时，机翼上的弹性连接件发生弹性形变能够与机翼挂点滑动脱开。

如图6和图7所示，机翼中段下面装有前后四个尼龙螺栓，机身相应位置安装有2个机翼前挂点8和2个机翼后挂点9。机翼前挂点8和机翼后挂点上均包括一个与机身表面紧密贴合的安装面，机翼前挂点8和机翼后挂点9的安装面紧贴机身表面且与机身紧固连接，这样可以限制挂装在机翼前后挂点上的机翼左右移动。所述机翼前挂点8还包括一端固定在其安装面上而另一端向上弯折的呈钩形的挂钩，挂钩与其固定的安装面之间形成一个机翼前挂点卡槽。所述机翼后挂点其安装面的上侧边向外90度弯折形成挂板，挂板上设置有向内凹的限位卡位。

机翼的下端面上安装有与机翼前挂点8和机翼后挂点9对应配合的四个尼龙螺栓。机翼设置在机身上，机翼上的四个尼龙螺栓相应滑入机翼前后挂点的卡槽或限位卡位内，四个尼龙螺栓螺帽分别从四个尼龙螺栓的下端旋进将四个尼龙螺栓定位在机翼前后挂点的卡槽或限位卡位上，限制机翼上下移动。

本发明机翼安装步骤：将机翼2放到机身上且距机翼挂点前15-18mm之间处，向后推机翼到机身上的机翼前、后机翼挂点的卡槽及卡位内，拧紧尼龙螺栓以及尼龙螺栓螺帽，机翼安装完毕。机翼前挂点8和机翼后挂点9(如图6和图7所示)与尼龙螺栓连接锁定机翼与机身，能限制机翼上下移动，机翼前挂点8和机翼后挂点9内侧面和机身曲面紧密贴合，限制机翼左右移动。当无人机处于正常飞行状态时，通过机翼后挂点限位卡位(如图6和图7所示)限制机翼与机身相对位置，机翼后挂点限位卡位还能承受机翼向后的拉力使机翼不会向后或者向前脱落。当无人机擦地着陆时机身受到较大冲击力时，机翼上的尼龙螺栓弹性变形能从机翼后挂点的限位卡位处向前滑动脱开；当无人机擦地着陆机翼碰到障碍物时，机翼2上尼龙螺栓弹性变形能从机翼后挂点的限位卡位处向后滑动脱开。机翼与机身的这种连接结构，可实现快速拆装，在擦地着陆遇到大的冲击时机翼可自行向前或者向后脱落，保护机身及内部设备不受大的冲击。

参照图1、2、3、8和9，机身1的后端连接有一尾管5，所述尾管5与机身轴线在同一直线上。尾管5与机身1之间采用可脱落接头12连接，所述可脱落接头12包括公接头和母接头，所述机身上设有一段与尾管连接的连接管，可脱落接头的母接头设置在该连接管末端的内部，可脱落接头的公接头设置在尾管前端的内部，所述可脱落接头的公接头上套有橡胶圈，尾管与机身上的连接管通过公、母接头插接在一起。所述可脱落接头12还能够作为电器连通接头，所述母接头内部固连有电路母接头插头，公接头内部固连有电路公接头插头。当无人机组装时手握后面一部分尾管，垂尾朝上的方向直接插接到机身后面的连接管内，稍微用力就能轻松安装上带垂尾的尾管，在无人机正常飞行状态时，由于有橡胶圈的摩擦力作用，尾管不会脱落。但是在无人机擦地着陆时平垂尾碰到障碍物时，尾管可自行脱落，保护平垂尾不受到损坏。当此无人机执行完任务，尾管和机身稍微用力可直接脱开，尾管和机身分开放置，减小了装箱的长度，这种结构便于携带运输。

参照图1、2、3、4、10和11，平尾3与尾管5之间采用弹性连接结构连接，当无人机擦地着陆受到冲击或者平尾遇到障碍物时，弹性连接结构发生弹性变形，平尾自行脱落。此平尾为全动平尾，节省平尾舵面。

具体地，平尾3通过平尾上尼龙卡槽和中间的销槽分别与尾管5上连接件上轴和连接件上销连接，平尾上尼龙卡槽13用两个螺栓安装在平尾中间靠前位置,平尾上尼龙卡槽13两端各有一个滑槽,滑槽底部有一个和轴一样大小的圆孔,平尾中间部位固连一个金属销槽。当需要组装时，只要拿起平尾对准尾管连接件上的销与金属销槽和平尾上尼龙卡槽与尾管连接件上的轴，稍微用力前推平尾直至平尾上尼龙卡槽底部圆孔与尾管连接件上的轴重合即安装完毕。由于平尾上的尼龙卡槽的滑槽侧壁比较薄有弹性，所有安装时通过尼龙卡槽滑槽侧壁的弹性变形可以直接把轴滑到尼龙卡槽底部的圆孔内。当无人机处于飞行状态时，由于滑槽的距离小于滑槽底部圆孔直径，所有平尾在正常飞行时不会脱落。当无人机擦地着陆或者平尾遇到障碍物时由于尼龙卡槽上的滑槽能弹性变形，所有平尾可自行脱落，这种平尾脱落机构有效保护平尾不受到损坏。

以上包含了本发明优选实施例的说明，这是为了详细说明本发明的技术特征，包含但不限于在实施例所描述的具体形式，依据本发明内容主旨进行的其他修改和变型也受本专利保护。本发明内容的主旨是由权利要求书所界定，而非由实施例的具体描述所界定。

Claims (9)

1.一种可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，包括螺旋桨、机身、机翼、尾管、平尾以及垂尾，其特征在于：所述螺旋桨安装在机身的头部，所述机身的底部安装有耐磨材料制成的防擦块，所述机身的后端连接有一尾管，所述尾管与机身轴线在同一直线上，所述机身与机翼、机身与尾管、尾管与平尾均采用可拆卸的连接方式连接。

2.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：所述螺旋桨为前拉折叠式螺旋桨，所述螺旋桨的桨叶在工作状态时打开且与机身轴线方向垂直；无人机在回收时螺旋桨电机停止转动，螺旋桨的桨叶由于向后惯性作用下折叠到机身头部两侧。

3.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：所述的前防擦块和后防擦块采用具有弹性的泡沫外包耐磨材质结构，前防擦块安装在机身前端底部的一块倾斜的平台上，后防擦块安装在机翼正下方的机身中段底部平面上，前防擦块和后防擦块分别用两个尼龙螺栓与机身固定连接。

4.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：还包括数传天线，所述数传天线通过转轴可转动安装在机身的尾部，所述数传天线与转轴之间设置有增强其相互间摩擦力的橡皮圈，无人机工作时数传天线垂直朝向地面，由于数传天线和转轴摩擦力数传天线不会向后折叠，当无人机擦地着陆时遇到障碍物数传天线受到向后作用力使数传天线克服摩擦力转动至与无人机轴线方向平行。

5.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：还包括云台，所述云台安装在前防擦块和后防擦块之间的机身上，所述云台为电动云台，所述云台的控制系统与无人机控制系统连接，所述机身底部的相应位置开设有供云台伸缩的安装孔，所述云台的底侧面板与该安装孔相匹配，当无人机处于飞行状态时，云台能转动一定角度进行视场调整，当无人机准备擦地着陆时云台转动一定角度收缩进机身内部，且云台的底侧面板和机身底部的安装孔所在平面重合将安装孔封闭。

6.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：所述的机翼安装在机身中段的上端面上,机翼中段下面装有前后四个尼龙螺栓，机身两侧安装有2个机翼前挂点和2个机翼后挂点，机翼前挂点和机翼后挂点上均包括一个与机身表面紧密贴合的安装面，机翼前挂点和机翼后挂点的安装面紧贴机身表面且与机身紧固连接，所述机翼前挂点还包括一端固定在其安装面上而另一端向上弯折的呈钩形的挂钩，挂钩与其固定的安装面之间形成一个机翼前挂点卡槽；所述机翼后挂点其安装面的上侧边向外90度弯折形成挂板，挂板上设置有向内凹的限位卡位；将机翼上的四个尼龙螺栓相应滑入机翼前后挂点的卡槽以及限位卡位内，四个尼龙螺栓螺帽分别从四个尼龙螺栓的下端旋进将四个尼龙螺栓定位在机翼前后挂点的卡槽以及限位卡位上，限制机翼上下移动；当无人机处于正常飞行状态时，通过机翼后挂点上的限位卡位限制机翼与机身相对位置，限位卡位能承受机翼向后的拉力使机翼不会向后或者向前脱落；当无人机擦地着陆时机身受到较大冲击力时，机翼上的尼龙螺栓弹性变形使其从机翼后挂点的限位卡位处向前滑动脱开；当无人机擦地着陆机翼碰到障碍物时，机翼上尼龙螺栓弹性变形能从机翼后挂点的限位卡位处向后滑动脱开。

7.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：所述尾管与机身之间采用可脱落接头连接，所述可脱落接头包括公接头和母接头，所述机身上设有一段与尾管连接的连接管，可脱落接头的母接头设置在该连接管末端的内部，可脱落接头的公接头设置在尾管前端的内部，所述可脱落接头的公接头上套有橡胶圈，尾管与机身上的连接管通过公、母接头插接在一起。

8.根据权利要求7所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：所述可脱落接头能够作为电器连通接头，所述母接头内部固连有电路母接头插头，公接头内部固连有电路公接头插头。

9.根据权利要求1所述的可耐擦地冲击分散回收的小型轻质无人机结构，其特征在于：所述平尾与尾管之间采用弹性连接结构连接，当无人机擦地着陆受到冲击或者平尾遇到障碍物时，弹性连接结构发生弹性变形，平尾自行脱落。