CN107336823A - 一种空间桁架多旋翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种空间桁架多旋翼飞行器，包括起落架杆，水平斜撑杆，竖直斜撑杆，中杆，多个外伸杆及安装于外伸杆一端的多套电机旋翼系统。通过在单杆外伸支架上增加竖直斜撑杆件连接，使机体成为空间桁架结构，增加了机体在竖直方向的刚度，提高了结构的承载效率。有效的增强了结构的强度及刚度，结构可拓展性强。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种多旋翼飞行器。
背景技术
旋翼类飞行器，由于具有良好的机动性和操纵性，在各个领域中都有着广泛的应用。由于电池驱动的旋翼类无人飞行器，受到电池容量的限制，续航时间普遍较短，限制了该类飞行器的应用。采用油动发动机或者增大旋翼尺寸，都会对机体结构带来较大振动，目前常用的单杆支撑的多旋翼结构形式已无法满足实际的应用需求，不利于飞行器续航能力的提升，需对机体结构进行加强。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，增加飞行器结构刚度，提高飞行器载重量及续航性能。本发明提出了一种空间桁架多旋翼飞行器，能够保证机体强度及刚度能够满足性能要求，解决了大尺寸旋翼与油动发动机无法在单杆支撑结构中应用的难题。同时机体结构采用模块化设计制造工艺，具备分解包装运输，现场快速组装的功能。
本发明采用以下任一技术方案。
一种空间桁架多旋翼飞行器，包括：
共面的四个外伸杆，其中相邻的外伸杆相互垂直，各个外伸杆内侧的端头汇聚于一点；
安装于各个外伸杆外侧端头的电机旋翼系统；
设置于外伸杆所在平面上方的设备舱；
设置于外伸杆所在平面下方的货舱。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括一个中杆，四个竖直斜撑杆和四个水平斜撑杆。
所述四个竖直斜撑杆和四个水平斜撑杆构成正四棱锥；
所述中杆构成所述正四棱锥的高；
所述中杆的下端和外伸杆内侧的端头汇聚于一点；
所述正四棱锥的内部空间构成所述设备舱。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括设置于外伸杆下方的第一板，所述第一板与各个外伸杆及水平斜撑杆之间用金属件连接。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括四个竖直的起落架杆和设置于起落架杆下方并与之垂直的第二板，所述第二板与各个货舱水平杆之间用金属件连接。
所述第二板和所述起落架杆构成正四棱柱，所述正四棱柱的内部空间构成所述货舱。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括位于相邻的起落架杆之间的货舱斜撑杆和货舱水平杆。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，各个外伸杆外侧端头均安装两个电机旋翼系统。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述第一板和所述第二板均为碳纤维夹芯板。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述正四棱锥的四个侧面有蒙皮覆盖。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，所述起落架杆的下端设有冲击减缓装置。
根据上述任一技术方案所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器的杆件为碳纤维复合材料，连接件为金属材料，杆件与连接件之间采用树脂粘接。
本发明带来的有益效果包括以下一项或多项：
1、通过在单杆外伸支架上增加竖直斜撑杆件连接，使机体成为空间桁架结构，增加了机体在竖直方向的刚度，提高了结构的承载效率。
2、为多旋翼飞行器设计提供了一种新的结构设计，当旋翼尺寸增加，结构承载及振动问题无法解决时，本发明提供了一种有效可靠的解决方案。
3、机体结构之间采用螺栓或者快拆结构连接，可以将机体拆解为独立的单杆，便于飞行器的拆装及转运。
4、在机体结构破损的情况下，只需替换损坏的杆件即可，可以实现快速维修。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1表示本发明空间桁架多旋翼飞行器的一种实例示意图；
图2表示本发明空间桁架多旋翼飞行器机体结构的示意图；
图中：1、电机旋翼系统，2、货舱，3、蒙皮，4、外伸杆，5、水平斜撑杆，6、竖直斜撑杆，7、中杆，8、第一板，9、起落架杆，10、冲击缓冲装置，11、货舱水平杆，12、货舱斜撑杆，13、第二板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明，所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明实施例的飞行器主要由起落架杆9，水平斜撑杆5，竖直斜撑杆6，中杆7，外伸杆4及安装于外伸杆4一端的电机旋翼系统1组成。
上述的外伸杆4的一端连接于中杆7下端，并以中杆7下端为圆心呈等间距布置，外伸杆4之间通过水平斜撑杆5相互支撑连接，可以增加结构的水平刚度。
上述的外伸杆4和水平斜撑杆5下部有第一板8，第一板8和第二板13均为碳纤维夹芯板，第一板8与杆件之间用金属件连接，其上方的正四棱锥构成的内部空间组成了设备舱，可用于装载飞控及能源等电控系统。
上述的竖直斜撑杆6的一端连接中杆7上端，并以中杆7上端为圆心呈等间距布置。竖直斜撑杆6的另一端连接到外伸杆4上，可以增加结构整体刚度，减少外伸杆变形量，提高结构承载能力。
上述的竖直斜撑杆6外有蒙皮3覆盖，用于保护电控系统，减少结构风阻，如图1所示。
上述的起落架杆9连接于外伸杆4上，底部有冲击减缓装置10。
同一套起落架杆9、水平斜撑杆5、竖直斜撑杆6与外伸杆4在同一点连接。
上述的起落架杆9之间有货舱斜撑杆12和货舱水平杆11，与起落架杆9以及下方的第二板13一起组成了飞行器的货舱2，货舱2可用于装载运输的货物。
上述杆件均采用碳纤维复合材料加工制作，连接件均采用金属加工制作，碳纤维杆件与金属接头之间采用树脂粘接，金属件之间采用螺栓或者快拆结构连接。
发明人从飞行器的初始方案设计到后期验证试验开展了大量的创造性工作。在前期的试制过程中，发明人发现单杆支撑的多旋翼结构形式，在增加了电机旋翼系统的数量(端头由一个变为两个)以及增大了旋翼尺寸以后，由于升力的增加和旋翼的振动，出现了单杆失效折断的情况，单杆方案无法满足使用要求。通过采用桁架的结构形式，可以完成上述方案的实施，不仅提高了结构承载刚度，满足结构振动要求和承载要求，还可以通过更换斜撑杆的尺寸及斜撑杆与外伸杆的连接位置，提高结构的承载能力，使得机体结构的可拓展性增强。
Claims (10)
1.一种空间桁架多旋翼飞行器，包括：
共面的四个外伸杆，其中相邻的外伸杆(4)相互垂直，各个外伸杆(4)内侧的端头汇聚于一点；
安装于各个外伸杆外侧端头的电机旋翼系统；
设置于外伸杆(4)所在平面上方的设备舱；
设置于外伸杆(4)所在平面下方的货舱。
2.如权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括一个中杆(7)，四个竖直斜撑杆(6)和四个水平斜撑杆(5)，
所述四个竖直斜撑杆(6)和四个水平斜撑杆(5)构成正四棱锥；
所述中杆(7)构成所述正四棱锥的高；
所述中杆(7)的下端和外伸杆(4)内侧的端头汇聚于一点；
所述正四棱锥的内部空间构成所述设备舱。
3.如权利要求1或2所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括设置于外伸杆(4)下方的第一板(8)，所述第一板(8)与各个外伸杆(4)及水平斜撑杆(5)之间用金属件连接。
4.如权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括四个竖直的起落架杆(9)和设置于起落架杆(9)下方并与之垂直的第二板(13)，所述第二板(13)与货舱水平杆(11)之间用金属件连接。
所述第二板(13)和所述起落架杆(9)构成正四棱柱，所述正四棱柱的内部空间构成所述货舱。
5.如权利要求4所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括位于相邻的起落架杆(9)之间的货舱斜撑杆(12)和货舱水平杆(11)。
6.如权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，各个外伸杆(4)外侧端头均安装两个电机旋翼系统(1)。
7.如权利要求3或4所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述第一板(8)和所述第二板(13)均为碳纤维夹芯板。
8.如权利要求2所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述正四棱锥的四个侧面有蒙皮(3)覆盖。
9.如权利要求4所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述起落架杆(9)的下端设有冲击减缓装置(10)。
10.如权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器的杆件为碳纤维复合材料，连接件为金属材料，杆件与连接件之间采用树脂粘接。
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