CN106379543B - 垂直起降无人机的挂架及其装载方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种垂直起降无人机的挂架及其装载方法，该挂架包括外壳和连接件，外壳为条状且具有平直底面，外壳包括依次相连的前段部、中段部及尾端部，平直底面位于前段部、中段部及尾端部的底部；前段部包括弧形上表面及第一侧面，第一侧面连接在弧形上表面的两侧；中段部包括平直上表面及第二侧面，第二侧面连接在平直上表面的两侧；尾端部包括端部为弧形的上表面及竖直侧壁面，竖直侧壁面连接在端部为弧形的上表面的下方；连接件设置在平直上表面上。本发明垂直起降无人机的挂架的外壳由于是翼型的后端边缘处切尾后形成的结构，采用此结构减小了挂架的阻力；并且本发明还能够利用挂架进行多种装载，拓展了挂架的用途。
Description
技术领域
本公开一般涉及无人机领域，具体涉及一种垂直起降无人机的挂架及其装载方法。
背景技术
目前垂直起降无人机的电机挂架设计普遍采用圆柱形电机安装在电机座上，并通过圆管梁连接并安装到机身上。在该方式下，由于圆柱绕流在圆柱下游区域迅速分离，使得阻力系数大大增加，通过计算这种布置方式在某些情况下会导致阻力增加一倍。现有的电机挂架设计存在电机挂架阻力大及无法在挂架进行装载的缺点。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够减小阻力的垂直起降无人机的挂架。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种垂直起降无人机的挂架，包括外壳，还包括连接件，所述连接件用于与机翼连接；
所述外壳为条状且具有平直底面，所述外壳包括依次相连的前段部、中段部及尾端部，所述平直底面位于前段部、中段部及尾端部的底部；
所述前段部包括弧形上表面及第一侧面，所述第一侧面连接在所述弧形上表面的两侧；
所述中段部包括平直上表面及第二侧面，所述第二侧面连接在所述平直上表面的两侧；
所述尾端部包括端部为弧形的上表面及竖直侧壁面，所述竖直侧壁面连接在所述端部为弧形的上表面的下方；
所述连接件设置在所述平直上表面上。
所述第一侧面通过所述第二侧面连接所述竖直侧壁面；所述弧形上表面通过所述平直上表面连接所述端部为弧形的上表面，所述前段部、中段部及尾端部为一体结构。
所述外壳为翼型的后端边缘处切尾，并将底部进行水平处理后的结构，所述外壳的截面形状为下平上凸。
所述外壳的下方设有容纳电机的第一空隙。
所述外壳的下方设有容纳电池的第二空隙。
所述第一空隙为两个，设置在外壳的两端，所述第二空隙设置在两个第一空隙之间。
所述电机与外壳之间的间隙为3-8mm。
当所述电机和电机座总高度为H，所述外壳的最大厚度为1.4-1.7H，所述最大厚度位于截面弦长的20％-25％处，所述外壳的后缘高度为1.1-1.3H。
所述连接件的长度为外壳长度的0.2-0.4倍，所述连接件的前端距离所述外壳的前缘的距离为外壳长度的0.4-0.6倍。
所述外壳宽度为电机直径的1.1-1.4倍，所述连接件的宽度为电机直径的0.5-0.8倍，所述外壳的前缘直线段宽度为电机直径的0.7-1倍，所述外壳的前缘过渡圆弧的宽度为电机直径的1.2-1.5倍。
本发明还提供一种垂直起降无人机的挂架的装载方法，通过外壳上设有连接件将挂架装载在机翼上，挂架对称面与竖直平面的夹角为2°-6°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明垂直起降无人机的挂架的外壳由于是翼型的后端边缘处切尾后形成的结构，采用此结构减小了挂架的阻力；并且本发明还能够利用挂架进行多种装载，拓展了挂架的用途。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的垂直起降无人机的挂架的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的挂架安装结构示意图；
图3为图2的主视图；
图4为图2的俯视图；
图5为图2的侧视图；
图6为本发明实施例提供的挂架截面示意图；
图7为本发明实施例提供的挂架俯视图；
图8为本发明实施例提供的挂架阻力大小曲线图。
图中：1外壳，2连接件，3电机，4第一空隙，5电池，6第二空隙，7机翼，8螺旋桨，9平直底面，10前段部，11中段部，12尾端部，13弧形上表面，14第一侧面，15平直上表面，16第二侧面，17端部为弧形的上表面，18竖直侧壁面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参见图1、图2和图5，一种垂直起降无人机的挂架，包括外壳1，还包括连接件2，连接件2用于与机翼7连接；
外壳1为条状且具有平直底面9，外壳1包括依次相连的前段部10、中段部11及尾端部12，平直底面9位于前段部10、中段部11及尾端部12；
前段部10包括弧形上表面13及第一侧面14，第一侧面14连接在弧形上表面13的两侧；
中段部11包括平直上表面15及第二侧面16，第二侧面16连接在平直上表面15的两侧；
尾端部12包括端部为弧形的上表面17及竖直侧壁面18，竖直侧壁面18连接在端部为弧形的上表面17的下方；
连接件2设置在平直上表面15上。
采用本发明的挂架结构，挂架截面使用切尾翼型，即外壳为翼型的后端边缘处切尾，并将底部进行水平处理后的结构，挂架表面没有剧烈的转折过渡，气流分离减缓，从而使得阻力大大减小。
为了制作方便及使用的牢固性，第一侧面14通过第二侧面16连接竖直侧壁面18；弧形上表面13通过平直上表面15连接端部为弧形的上表面17，前段部10、中段部11及尾端部12为一体结构。
参见图1和图6，优选地，外壳1为翼型的后端边缘处切尾，并将底部进行水平处理后的结构，外壳1的截面形状为下平上凸。
参见图3和图4，本实施例在上述实施例的基础上，外壳1的下方设有容纳电机3的第一空隙4。
本发明电机3为螺旋桨8的电机，螺旋桨8安装在电机3的下方。
本实施例在上述实施例的基础上，外壳1的下方设有容纳电池5的第二空隙6。
参见图3，本实施例在上述实施例的基础上，第一空隙4为两个，设置在外壳1的两端，第二空隙6设置在两个第一空隙4之间。
本实施例在上述实施例的基础上，本实施例在上述实施例的基础上，电机3与外壳1之间的间隙为3-8mm。优选为5mm。
本发明的电机通过电机座及承力结构装载在外壳的下部区域，螺旋桨安装在电机下方，电池通过外部修形及快拆接口与整个外壳设计成一体结构。
参见图6，优选地，当所述电机和电机座总高度为H，外壳1的最大厚度b为1.4H-1.7H，优选为1.5H，所述最大厚度位于截面弦长的20％-25％处，优选为23％处，即最大厚度处距离前缘的距离g为外壳长度的23％，外壳1的后缘高度d为1.1H-1.3H，优选为1.2H；
连接件的长度e为外壳长度C的0.2-0.4倍，所述连接件的前端距离所述外壳的前缘的距离f为外壳长度的0.4-0.6倍；
即：外壳长度为C，连接件的长度e优选为0.25C，距离前缘优选0.4C，外壳的整体截面形状下平上凸保证光滑过度。
所述外壳宽度为电机直径的1.1-1.4倍，所述连接件的宽度为电机直径的0.5-0.8倍，所述外壳的前缘直线段宽度为电机直径的0.7-1倍，所述外壳的前缘过渡圆弧的宽度为电机直径的1.2-1.5倍。
参见图7，即：电机直径为D，则外壳宽度i优选为1.2D，连接件宽度k优选为0.66D，前缘直线段宽度j优选为0.88D，前缘过渡圆弧的直径L优选为1.2D。
参见图5，本发明还提供一种垂直起降无人机的挂架的装载方法，通过外壳1上设有连接件将挂架装载在机翼7上，挂架对称面与竖直平面的夹角a为2-6°，优选为4°。这种装载方式能够使得飞行器横向稳定提高。所述的挂架包括本发明的垂直起降无人机的挂架。
通过CFD(计算流体动力学，Computational Fluid Dynamics)计算分析在来流25m/s状态下，本发明的挂架阻力与常规挂架相比已大大减小。在装载同等电机状态下，挂架阻力大小曲线如图8所示，结果表明阻力下降非常明显。
本发明具有以下的优点：
1、挂架截面使用切尾翼型，挂架表面没有剧烈的转折过渡，气流分离减缓，从而使得阻力大大减小；
2、挂架装载空间相对较大，可以作为无人机其他部件的例如电池、通讯电台等装置的装载部位，充分利用了空间同时对挂架梁及机翼起到卸载作用。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (11)
1.一种垂直起降无人机的挂架，包括外壳，其特征在于，还包括连接件，所述连接件用于与机翼连接；
所述外壳为条状且具有平直底面，所述外壳包括依次相连的前段部、中段部及尾端部，所述平直底面位于前段部、中段部及尾端部的底部；
所述前段部包括弧形上表面及第一侧面，所述第一侧面连接在所述弧形上表面的两侧；
所述中段部包括平直上表面及第二侧面，所述第二侧面连接在所述平直上表面的两侧；
所述尾端部包括端部为弧形的上表面及竖直侧壁面，所述竖直侧壁面连接在所述端部为弧形的上表面的下方；
所述连接件设置在所述平直上表面上。
2.根据权利要求1所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述第一侧面通过所述第二侧面连接所述竖直侧壁面；所述弧形上表面通过所述平直上表面连接所述端部为弧形的上表面，所述前段部、中段部及尾端部为一体结构。
3.根据权利要求1所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述外壳为翼型的后端边缘处切尾，并将底部进行水平处理后的结构，所述外壳的截面形状为下平上凸。
4.根据权利要求1所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述外壳的下方设有容纳电机的第一空隙。
5.根据权利要求4所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述外壳的下方设有容纳电池的第二空隙。
6.根据权利要求5所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述第一空隙为两个，设置在外壳的两端，所述第二空隙设置在两个第一空隙之间。
7.根据权利要求4-6任一项所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述电机与外壳之间的间隙为3-8mm。
8.根据权利要求7所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，当所述电机和电机座总高度为H，所述外壳的最大厚度为1.4-1.7H，所述最大厚度位于截面弦长的20％-25％处，所述外壳的后缘高度为1.1-1.3H。
9.根据权利要求8所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述连接件的长度为外壳长度的0.2-0.4倍，所述连接件的前端距离所述外壳的前缘的距离为外壳长度的0.4-0.6倍。
10.根据权利要求9所述的垂直起降无人机的挂架，其特征在于，所述外壳宽度为电机直径的1.1-1.4倍，所述连接件的宽度为电机直径的0.5-0.8倍，所述外壳的前缘直线段宽度为电机直径的0.7-1倍，所述外壳的前缘过渡圆弧的宽度为电机直径的1.2-1.5倍。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的垂直起降无人机的挂架的装载方法，其特征在于，通过外壳上设有连接件将挂架装载在机翼上，挂架对称面与竖直平面的夹角为2°-6°。
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