CN106428535A - 一种无人机前起落架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人飞行器滑跑起降装置技术领域，尤其涉及一种无人机前起落架。本发明提供了一种无人机前起落架，包括减震器组件、机轮组件、支撑组件及设于支撑组件顶部的转弯操纵机构，支撑组件的上端与无人机的机身连接，下端与机轮组件连接；减震器组件设于支撑组件上且在无人机的行进方向上，支撑组件设于减震器组件的前面。本申请采用上述构架式的结构，既利于提高整体结构的稳定性，同时结构受力形式好，无人机起飞和降落过程中的力都能较好的传递到减震器组件上，减震效果好；此外，因前起落架在无人机起飞降落时会因过载产生形变，故将支撑组件设于减震器组件的前面，可以改善起落架应力状态，从而进一步地提高整体结构的稳定性，安全性好。

Description

一种无人机前起落架

技术领域

本发明涉及无人飞行器滑跑起降装置技术领域，尤其涉及一种无人机前起落架，具体涉及一种结构稳定强、减震效果好且能有效提高安全性的无人机前起落架。

背景技术

无人飞行器自从问世以来就得到广泛的应用，因其尺寸相对较小，飞行性能好，可代替人执行危险任务等优势，发展迅速。随着无人飞行器应用范围的扩增，对无人飞行器起飞降落环境的条件有了较高的要求，无人飞行器的起飞降落形式主要有弹射、火箭助推、滑跑、垂直起降、撞网回收、降落伞降落等。但是以目前市场情况来看，以滑跑起飞的无人飞行器仍然占大部分的比例。对于以前三点式无人飞行器来说，前起落架可以用来修正因无人飞行器左右气动外形不一致、起落架安装位置不够精确、滑跑起飞降落行程轨迹不直以及侧风等天气因素造成的无人飞行器起飞或者降落偏离预定跑道中心线的状态，这对确保无人飞行器的安全起飞降落十分重要。

目前，无人飞行器的前起落架大多数是用成品起落架简易组装而成，并不能有效的适配无人飞行器的需求。常规类型的前起落架对无人飞行器滑跑起飞降落的吸缓减震、转向响应、稳定性能以及使用维修等性能要求并不能很好的实现，可靠性差，容易出现安全隐患。此外大多数无人飞行器前起落架的强度和结构设计合理性等问题也会影响无人飞行器的安全性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种结构稳定强、减震效果好且能有效提高安全性的无人机前起落架，以解决现有的前起落架可靠性差、减震效果差且容易出现安全隐患的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机前起落架，其包括减震器组件、机轮组件、支撑组件及设于所述支撑组件顶部的转弯操纵机构，所述支撑组件的上端与所述无人机的机身配合连接，下端与所述机轮组件配合连接；所述减震器组件设于所述支撑组件上且在所述无人机的行进方向上，所述支撑组件设于所述减震器组件的前面。

其中，所述支撑组件包括两个并行设置的支撑件，每个所述支撑件均包括上支撑板及与所述上支撑板可转动连接的下支撑板，所述上支撑板与所述无人机的机身配合连接，所述下支撑板与所述机轮组件配合连接；所述两个上支撑板通过上部连接块连接，所述两个下支撑板通过下部连接块连接。

其中，所述减震器组件包括两个并行设置的液压弹簧减震器，每个所述液压弹簧减震器均包括上端与所述上支撑板连接，下端与所述下支撑板连接的液压阻尼器及套设在所述液压阻尼器外围的弹簧，且所述液压阻尼器活塞杆的一端朝下设置。

其中，所述转弯操纵机构包括舵机、第一舵盘、第二舵盘及上端与所述第二舵盘连接，下端与所述上部连接块连接的光杆；所述舵机与所述第一舵盘连接，所述第一舵盘与所述第二舵盘并行设置，且所述第一舵盘通过连接杆与所述第二舵盘连接。

其中，所述转弯操纵机构还包括均设于所述无人机机身内的第一固定板及第二固定板，所述第二固定板设于所述第一固定板的下方，所述舵机安装在所述第一固定板上，所述光杆的下端依次穿过所述第一固定板及第二固定板后与所述上部连接块连接。

其中，所述上部连接块及上支撑板均构造有安装孔，所述安装孔内穿设有紧固螺栓，以实现所述上部连接块与所述上支撑板固定连接。

其中，所述上部连接块构造有凹槽，所述光杆的底端伸入所述凹槽后通过粘胶与所述上部连接块粘接；所述紧固螺栓向所述凹槽的方向延伸，且所述紧固螺栓的端部抵靠所述光杆。

其中，所述支撑组件、第一固定板及第二固定板均采用碳纤维材质制成；所述光杆、上部连接块、下部连接块、及连接杆均采用不锈钢材质制成。

其中，所述机轮组件包括两个并行设置的机轮，所述两个机轮分别与所述两个下支撑板连接且均设于所述下支撑板的外侧。

其中，所述上支撑板通过一根两端带卡簧的连接轴与所述下支撑板可转动连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种无人机前起落架，其包括减震器组件、机轮组件、支撑组件及设于支撑组件顶部的转弯操纵机构，支撑组件的上端与无人机的机身配合连接，下端与机轮组件配合连接；减震器组件设于支撑组件上且在无人机的行进方向上，支撑组件设于减震器组件的前面。本申请提供的无人机前起落架，采用上述构架式的结构，既利于提高整体结构的稳定性，同时结构受力形式好，无人机起飞和降落过程中竖直方向和水平方向的力都能较好的传递到减震器组件上，减震效果好；因为前起落架在无人机起飞降落时会因过载产生形变，所以将支撑组件设于减震器组件的前面，可以有效改善前起落架的应力状态，从而进一步地提高整体结构的稳定性，安全性好。

附图说明

图1是本发明一种无人机前起落架实施例的前起落架的侧视图；

图2是本发明一种无人机前起落架实施例的前起落架的轴侧图；

图3至图4分别是本发明一种无人机前起落架实施例的支撑组件及减震器组件处于自然状态和极限压缩状态的示意图；

图5至图7分别是本发明一种无人机前起落架实施例的转弯操纵机构控制舵盘右转、直行及左转的结构示意图。

图中：1：上支撑板；2：连接轴；3：下支撑板；4：光杆；5：安装孔；6-1、6-2：螺栓；7：液压阻尼器；8：轮毂中心孔；9：轮胎；10：PCD孔；11-1：第一舵盘；11-2：第二舵盘；12：舵机；13：连接杆；14：上部连接块；15-1：第一固定板；15-2：第二固定板；16：中部连接块；17：下部连接块；18：弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，本发明实施例提供了一种无人机前起落架，其包括减震器组件、机轮组件、支撑组件及设于支撑组件顶部的转弯操纵机构，在无人机起飞降落进行前起落架方向操纵时，通过转弯操纵机构带动减震器组件、支撑组件及机轮组件向合适的方向转动合适的角度；支撑组件的上端与无人机的机身配合连接，下端与机轮组件配合连接；减震器组件设于支撑组件上且在无人机的行进方向上，支撑组件设于减震器组件的前面。因为前起落架在无人机起飞降落时会因过载产生形变，所以将支撑组件设于减震器组件的前面，可以有效改善起落架应力状态，从而进一步地提高前起落架整体结构的稳定性，安全性好。

本申请提供的无人机前起落架采用上述构架式的结构，整体结构稳定性强且整体结构受力效果好，特别的，无人机在起飞和降落过程中竖直方向和水平方向的力都能较好的传递至减震器组件上，减震效果好，且能满足无人机起飞降落时受到较大冲击的结构强度要求。

为进一步地提高结构稳定性，支撑组件包括两个并行设置的支撑件，即采用双排支撑件的结构形式；具体地，每个支撑件均包括上支撑板1及与上支撑板1可转动连接的下支撑板3，在本实施例中，上支撑板1通过依次连接的上部连接件14、光杆4和舵盘11-2与无人机的机身配合连接，下支撑板3与机轮组件配合连接，由此在无人机起飞和降落时，上支撑板1与下支撑板3相对转动，并通过压缩减震器组件中的液压弹簧减震器，以实现前起落架的缓冲减震；两个上支撑板1通过上部连接块14连接，两个下支撑板3通过下部连接块17连接，上部连接块14与下部连接块17除了起到连接支撑板的作用，还用于加强整个支撑组件的连接强度，进而保证无人机在较高速度滑跑时的平衡性能和转向性能。优选地，上部连接块14与下部连接块17的形状与大小可根据实际所需加强强度来进行合理的设计。

为能有效分散起飞降落冲击载荷，在本实施例中，减震器组件包括两个并行设置的液压弹簧减震器，即采用双排液压弹簧减震器的结构形式；具体地，每个液压弹簧减震器均包括上端与上支撑板1连接，下端与下支撑板3连接的液压阻尼器7及套设在液压阻尼器7外围的弹簧18，且液压阻尼器7活塞杆的一端朝下设置，液压阻尼器7活塞杆的角度要适当，以最大化发挥其减震效果，进而保证有效缓冲无人机降落时产生的冲击载荷，避免机载设备受损；其中，液压阻尼器7的上端通过螺栓6-1与上支撑板1连接，液压阻尼器7的下端通过螺栓6-2与下支撑板3连接，螺栓6-1及螺栓6-2的直径均为5mm。当无人飞行器降落时，前起落架受到地面对其作用的向后摩擦力和向上支撑力，在机轮接触地面的时候，前起落架开始形变使液压弹簧减震器开始起作用，随之发生变形，弹簧18和液压阻尼器7开始压缩，液压阻尼器7会使得弹簧18压缩速度降低，当压缩到极限行程后，液压阻尼器7在弹簧18作用下会向上回弹，液压阻尼器7会使弹簧18恢复的过程变得缓慢；由此，液压弹簧减震器在无人机降落后会发生多个压缩-回弹周期，每个周期中压缩的最大行程逐渐减小，直至降落载荷被液压弹簧减震器完全吸收。

特别的，除了采用上述液压弹簧减震器外，还可采用橡胶减震器或阻尼减震器或液压阻尼减震器或弹簧减震器等其它减震器类型。

具体地，转弯操纵机构包括舵机12、第一舵盘11-1、第二舵盘11-2及上端与第二舵盘11-2连接，下端与上部连接块14连接的光杆4；其中，光杆4与第二舵盘11-2通过顶丝连接，其中顶丝为螺丝或螺钉；舵机12与第一舵盘11-1连接，第一舵盘11-1与第二舵盘11-2并行设置即安装角度一致，且第一舵盘11-1通过连接杆13与第二舵盘11-2连接。操作时，本申请提供的无人机前起落架在进行转向时，由舵机12带动第一舵盘11-1转动，第一舵盘11-1通过刚性的连接杆13带动第二舵盘11-2转动，此时与第二舵盘11-2固定连接的光杆4及支撑组件、减震器组件及机轮组件随之转动相应的角度。在本实施例中，第一舵盘11-1与第二舵盘11-2的规格相同、安装角度一致，且第一舵盘11-1的两端均通过上述连接杆13分别与第二舵盘11-2的两端固定连接，结构稳定性好且能保证两个舵盘同时旋转且旋转角度相同。

进一步地，转弯操纵机构还包括均设于无人机机身内的第一固定板15-1及第二固定板15-2，第二固定板15-2设于第一固定板15-1的下方，舵机12安装在第一固定板15-1上，光杆4的下端依次穿过第一固定板15-1及第二固定板15-2后与上部连接块14连接。在本实施例中，第一固定板15-1及第二固定板15-2上均设有给光杆4定位的四氟乙烯轴套，固定效果好，同时也起到了润滑、散热、减摩、延长寿命等有益效果。

具体地，上部连接块14及上支撑板1均构造有安装孔，安装孔内穿设有紧固螺栓，以实现上部连接块14与上支撑板1固定连接。在本实施例中，上部连接块14的两端各设有两个安装孔，相应的每个上支撑板1上对应于上部连接块14的端部均设有两个安装孔，紧固螺栓依次穿过上支撑板1上的安装孔及上部连接块14上的安装孔，以实现两者的固定连接。采用这种连接方式，结构简单，安装方便且固定效果好。

进一步地，上部连接块14构造有凹槽，光杆4的底端伸入凹槽后通过粘胶与上部连接块14粘接；紧固螺栓向凹槽的方向延伸，且紧固螺栓的端部抵靠光杆4；其中，紧固螺栓的直径为4mm。在本实施例中，光杆4通过环氧树脂胶与上部连接块14粘接，紧固螺栓依次穿过上支撑板1上的安装孔及上部连接块14上的安装孔后继续向凹槽的方向延伸，直至其端部抵靠光杆4的底端，以实现进一步地加强固定光杆4的作用。采用上述连接方式，在完成紧固上部连接块14与上支撑板1的同时，还可完成光杆4与上部连接块14的固定连接，结构简单，安装效率高，且固定效果好。

特别的，光杆4与上部连接块14除了采用上述粘接加螺纹连接的固定方式外，还可采用粘接与铆钉或粘接与销轴或或螺纹连接或铆钉或销轴等其它固定方式。

优选地，支撑组件、第一固定板15-1及第二固定板15-2均采用碳纤维材质制成，碳纤维材质质轻、强度高且具有耐腐蚀、高模量的特性，既能有效减轻整个无人机前起落架的重量，又能提高整个无人机前起落架的结构强度；上部连接块14、下部连接块17、光杆4及连接杆13均采用不锈钢材质制成。采用碳纤维结合不锈钢材质制成的无人机前起落架，整体结构强度和刚度大，可以承受30kg级无人机降落时的冲击。

为使得无人飞行器滑跑更为稳定，机轮组件包括两个并行设置的机轮，两个机轮分别与两个下支撑板3固定连接且均设于下支撑板3的外侧；每个机轮均包括轮毂及轮胎9，轮毂和轮胎9的尺寸可根据实际施工情况进行相应的选择；优选地，机轮上设有轮毂中心孔8，通过连接轴穿过轮毂中心孔8后分别与两个下支撑板3及下部连接块17轴承连接，以使得机轮和连接轴能相对下支撑板3及下部连接块17产生相对转动，其中，连接轴与轮毂中心孔固定连接；结构简单，工艺简便且固定效果好；在本实施例中，机轮上还设有四个围绕轮毂中心孔8设置的PCD孔10，用于轮毂固定时锁入螺帽。

优选地，上支撑板1通过一根两端带卡簧的连接轴2与下支撑板3可转动连接，即连接轴2与上、下支撑板3之间用滚动轴承连接，工作可靠，起动性能好，承载能力较高。在本实施例中，为进一步地提高支撑组件的结构强度，在上支撑板1与下支撑板3的连接处该设有中部连接块16，优选地，中部连接块16可采用碳纤维材质制成，质轻且强度高；另外，中部连接块16的形状与大小可根据实际所需加强强度来进行合理的设计。

经实际测试，本发明提供的无人机前起落架的下支撑板与地面夹角从停机状态的58°可以压缩到与地面成20°的状态，上支撑板和下支撑板之间的角度可以从124°压缩到86°。实际测试中本发明所示的前起落架安装在重30kg的无人飞行器上，该无人机以25m/s左右速度进行数十次滑跑起飞和滑跑降落，起飞和降落时前起落架稳定性和方向操控性良好，降落时减震效果良好。

综上所述，本发明提供了一种无人机前起落架，其包括减震器组件、机轮组件、支撑组件及设于支撑组件顶部的转弯操纵机构，支撑组件的上端与无人机的机身连接，下端与机轮组件连接；减震器组件设于支撑组件上且在无人机的行进方向上，支撑组件设于减震器组件的前面。本申请提供的无人机前起落架，采用上述构架式的结构，既利于提高整体结构的稳定性，同时结构受力形式好，无人机起飞和降落过程中竖直方向和水平方向的力都能较好的传递到减震器组件上，减震效果好；此外，因为前起落架在无人机起飞降落时会因过载产生形变，所以将支撑组件设于减震器组件的前面，可以有效改善前起落架应力状态，从而进一步地提高整体结构的稳定性，安全性好。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无人机前起落架，其特征在于：包括减震器组件、机轮组件、支撑组件及设于所述支撑组件顶部的转弯操纵机构，所述支撑组件的上端与所述无人机的机身配合连接，下端与所述机轮组件配合连接；所述减震器组件设于所述支撑组件上且在所述无人机的行进方向上，所述支撑组件设于所述减震器组件的前面。

2.根据权利要求1所述的无人机前起落架，其特征在于：所述支撑组件包括两个并行设置的支撑件，每个所述支撑件均包括上支撑板及与所述上支撑板可转动连接的下支撑板，所述上支撑板与所述无人机的机身配合连接，所述下支撑板与所述机轮组件配合连接；所述两个上支撑板通过上部连接块连接，所述两个下支撑板通过下部连接块连接。

3.根据权利要求2所述的无人机前起落架，其特征在于：所述减震器组件包括两个并行设置的液压弹簧减震器，每个所述液压弹簧减震器均包括上端与所述上支撑板连接，下端与所述下支撑板连接的液压阻尼器及套设在所述液压阻尼器外围的弹簧，且所述液压阻尼器活塞杆的一端朝下设置。

4.根据权利要求2所述的无人机前起落架，其特征在于：所述转弯操纵机构包括舵机、第一舵盘、第二舵盘及上端与所述第二舵盘连接，下端与所述上部连接块连接的光杆；所述舵机与所述第一舵盘连接，所述第一舵盘与所述第二舵盘并行设置，且所述第一舵盘通过连接杆与所述第二舵盘连接。

5.根据权利要求4所述的无人机前起落架，其特征在于：所述转弯操纵机构还包括均设于所述无人机机身内的第一固定板及第二固定板，所述第二固定板设于所述第一固定板的下方，所述舵机安装在所述第一固定板上，所述光杆的下端依次穿过所述第一固定板及第二固定板后与所述上部连接块连接。

6.根据权利要求4或5所述的无人机前起落架，其特征在于：所述上部连接块及上支撑板均构造有安装孔，所述安装孔内穿设有紧固螺栓，以实现所述上部连接块与所述上支撑板固定连接。

7.根据权利要求6所述的无人机前起落架，其特征在于：所述上部连接块构造有凹槽，所述光杆的底端伸入所述凹槽后通过粘胶与所述上部连接块粘接；所述紧固螺栓向所述凹槽的方向延伸，且所述紧固螺栓的端部抵靠所述光杆。

8.根据权利要求5所述的无人机前起落架，其特征在于：所述支撑组件、第一固定板及第二固定板均采用碳纤维材质制成；所述光杆、上部连接块、下部连接块及连接杆均采用不锈钢材质制成。

9.根据权利要求2所述的无人机前起落架，其特征在于：所述机轮组件包括两个并行设置的机轮，所述两个机轮分别与所述两个下支撑板连接且均设于所述下支撑板的外侧。

10.根据权利要求2所述的无人机前起落架，其特征在于：所述上支撑板通过一根两端带卡簧的连接轴与所述下支撑板可转动连接。