CN107697309A - 用于油动无人机的散热结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于油动无人机的散热结构，用于安装在油动无人机的机身(1)上对发动机(99)进行散热，其中，所述散热结构包括设置在所述机身(1)的尾部上方的散热器(100)，所述散热器(100)的散热腔分别通过上水管(101)和下水管(102)与安装在所述机身(1)内部的发动机(99)的冷却水箱相连，所述冷却水箱设置有循环水泵。本申请通过设置在机身的外部的散热器，利用循环冷却水将设置在机身的内部的发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，因而无人机的机身上不用设置大型的散热口，发动机的噪音可以被机身很好的屏蔽起来，提高了无人机的隐蔽性能，降低了无人机的可探测性。

Description

用于油动无人机的散热结构

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼的油动无人机，特别涉及一种用于油动无人机的散热结构。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域应用广泛。

现有多旋翼无人机通常为电动无人机。多旋翼电动无人机的结构简单易于制造，电机重量轻、转动平稳，动力系统易于标准化，因而整机相对而言易于操控，且飞行噪音低，在短航程民用领域发展较为活跃。然而由于电池的能量密度远远低于燃油，电动无人机受到电池的限制，航程较短，载荷水平较低，无法应用于军用大载荷侦察和攻击领域。而现有长航程的燃油无人机通常采用固定翼结构，起飞降落受到机场的限制，无法悬停，造价高，操控繁琐，使用的灵活机动性不够。

CN 106697278A公开了一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，包括机身、动力系统、起落架和航电系统，所述的机身为全复材的一体化机身，所述的动力系统由发动机系统、变桨距系统、供油系统和旋翼系统组成。上述现有技术的油动无人机的六个旋翼等角度间隔地围绕机体设置，导致机体上搭载的应用载荷只能设置于机体正下方，且由于各方向都受到旋翼的阻挡，搭载的载荷只能向下开展作业，无法向斜上方发射武器或者进行观测，存在荷载水平低，结构布局不合理，难以发挥无人机的控制及安全优势的缺陷，限制了旋翼无人飞机在军事及监测领域的发展应用。

CN 205998123U公开了一种立式布局燃油动力四旋翼飞行平台，其组成包括机架、动力系统、导航与控制系统、电气系统和任务平台。四个相同的机臂两两对接在连接有起落架的硬壳式机身上组成机架；动力系统设置在每个机臂的末端，为飞行平台提供动力和能源；导航和控制系统感知和控制飞行平台的姿态、高度和位置；电气系统具有充电、供电和指示功能；任务平台用于安装不同的任务设备。该现有技术的油动无人机设置了四台独立的发动机，相邻旋翼相互之间的气流干扰难以排解，加大发动机的间距会进一步加大体积和重量。

上述现有技术的油动无人机，每个悬臂上均配置一台油动发动机，裸露的发动机加上旋翼的噪音，导致无人机几乎没法在城市空域使用，军用环境下使用也没有什么隐蔽性。另外，现有油动无人机基本上没有考虑发动机内置情况下的散热问题，往往只能依靠加大机身开口的方式进行被动散热，导致油动无人机的噪音很大，同时由于没有有效的散热设计很容易导致整个机身被加热形成巨大而醒目的红外目标，极易被发现和击落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于油动无人机的散热结构，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于油动无人机的散热结构，用于安装在油动无人机的机身上对发动机进行散热，其中，所述散热结构包括设置在所述机身的尾部上方的散热器，所述散热器的散热腔分别通过上水管和下水管与安装在所述机身内部的发动机的冷却水箱相连，所述冷却水箱设置有循环水泵。

优选地，所述上水管从所述机身的内部向上伸出所述机身，并从所述散热器的顶部前端与所述散热器的散热腔连通。

优选地，所述下水管从所述机身的内部向上伸出所述机身，并从所述散热器的底部后端与所述散热器的散热腔连通。

优选地，所述机身具有一个纵向对称轴线，所述机身的尾部上方设置有两个对称于所述对称轴线的所述散热器。

优选地，所述两个散热器的上水管并联后通过共用的管道与所述发动机的冷却水箱相连；所述两个散热器的下水管并联后通过共用的管道与所述发动机的冷却水箱相连。

优选地，所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述对称轴线布置的旋翼，每个所述旋翼均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩，所述两个散热器设置于机尾的两个所述导流罩之间。

优选地，所述散热器设置在位于其同侧的所述导流罩与机身之间，并位于其同侧的所述导流罩的内侧边缘上方。

优选地，所述散热器为圆弧形结构，所述散热器的圆弧中心位于其同侧的所述导流罩的纵轴线上。

优选地，所述散热器支撑在所述上水管上。

优选地，所述上水管的竖直管道从邻近所述散热器的中部的位置处向上延伸，所述散热器通过支撑件固定在所述上水管的竖直管道上。

本申请的用于油动无人机的散热结构通过设置在机身的外部的散热器，利用循环冷却水将设置在机身的内部的发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，设置在机身的外部的散热器可以通过无人机的飞行气流进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而无人机的机身上不用设置大型的散热口，发动机的噪音可以被机身很好的屏蔽起来，提高了无人机的隐蔽性能。另外，由于内部的热量被散发了出去，机身不会因为整体升温而形成醒目的红外目标，降低了无人机的可探测性。而且，由于本申请的散热结构将散热器优化设置于机身的尾部上方，从地面探测无人机时，散热器的红外特性可以被机身挡住，且尾部的散热器的红外信号也不容易从无人机的前方的攻击目标位置探测到，进一步降低了无人机的红外特性以及可探测性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；

图2显示的是图1所示油动无人机的后视图；

图3显示的是图1所示油动无人机的俯视图；

图4显示的是根据本发明的另一个具体实施例的用于油动无人机的散热结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如前述，现有油动无人机大多采用全对称布局，导致重心位置集中于一点，载荷布局受到极大的限制，且由于全对称布局的旋翼将无人机的各个方向都阻挡了，导致搭载的载荷无法向斜上方发射武器或者进行观测，限制了现有无人机的应用范围。另外相邻旋翼相互之间存在气流干扰，延长悬臂长度会增加整机重量，搭载有效载荷的能力受到极大的限制。

为解决上述缺陷，本申请提供了一种油动无人机，如图1-3所示，其中，图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；图2显示的是图1所示油动无人机的后视图；图3显示的是图1所示油动无人机的俯视图。图2中为了清晰显示本申请的散热结构，有些支撑件没有显示出来。

参见图1-3，本申请的油动无人机包括机身1、起落架2、四个悬臂3以及四个旋翼5，机身1连接四个悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个相同直径的旋翼5。与现有多轴无人机不同的是，本申请的油动无人机的机身1为左右对称结构的长条形，机身1具有一个纵向对称轴线6，机身1总体上呈长条形平行于所述对称轴线6设置。无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述对称轴线6布置的旋翼5。本申请的基本构思是，在油动无人机的机身1为长条形，机身1具有对称轴线6，四个旋翼5分别设置于对称轴线6的两侧，从而在机身1下方的纵向形成了一个无遮挡的通道，以利于设置光电吊舱7和武器发射筒(图中未示出)等载荷，避免观测和武器发射的时候与悬臂3和旋翼5等发生干涉，影响使用和作战效能，提高了无人机的应用范围。另外，由于设置了对称轴线6，则在无人机的纵向上就不会有升力结构，悬臂3及其上的旋翼5等结构只能分布在对称轴线6的两侧，由此可以在机身纵向获得更大范围的载荷挂载点，易于扩展载荷布局。

为了克服相邻旋翼气流干扰的问题，本申请中的每个旋翼5均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩4。导流罩4的设置使得旋翼5的直径可以最大化的进行扩展，只要不与机身1干涉即可，从而可以在无需延长悬臂3的长度的情况下，尽可能有效的提高无人机的升力，因而可以提高无人机的搭载能力。当然，为了便于计算和操控，优选四个悬臂3以垂直于对称轴线6的方式从机身1向外伸出。

进一步的，如图所示，本申请的油动无人机的机身大体上为长条状的梭形结构，机头和机尾的宽度缩窄，中部宽度最大便于设置发动机。梭形结构的机身也可以在前进和后退过程中降低飞行阻力，提高无人机的航程。另外，梭形结构的机身也可以为旋翼直径的最大化提供了空间。

进一步地，如图1所示，本申请的油动无人机在一个具体实施例中，机身1的前端设置有可挂载光电吊舱7的连接结构(图中未示出)。在另一个具体实施例中，机身1的下部可以设置挂载武器发射筒的连接结构(图中未示出)，例如，沿对称轴线6的长度方向可平行设置两个或两个以上武器发射筒，其中所述武器发射筒可以具体为导弹发射筒或者火箭弹发射筒，由于这类武器发射筒需要提供斜向上的仰角，如果其前方有旋翼等障碍物则难以发射导弹或者火箭弹(存在干涉的情况下无人机就坠毁了)，因此为便于载荷布置，机头和机尾的旋翼5与对称轴线6的距离相等设计，则武器发射筒可以直观地通过平行于载荷通道6的长度方向设置的方式实现无人机的载荷重心平衡，以便于无人机的操控，简化飞控软件的设计难度。

进一步地，如图1-4所示，在本申请的油动无人机的机身1的尾部设置有用于安装在油动无人机的机身1上的发动机99(参见图4)进行散热的散热结构，所述散热结构包括设置在机身1的尾部上方的散热器100，散热器100的散热腔分别通过上水管101和下水管102与安装在机身1内部的发动机99的冷却水箱(图中未示出)相连，当然，为了强制制冷，冷却水箱通常设置有循环水泵(图中未示出)。应当说明的是，无人机采购的发动机有些本身就带有冷却水箱和循环水泵，有些需要另行安装冷却设备，则适用于本申请的冷却设备应当具备冷却水箱和循环水泵。

本申请的用于油动无人机的散热结构通过设置在机身1的外部的散热器100，利用循环冷却水将设置在机身1的内部的发动机99的热量以强制水冷的方式散发出去，设置在机身1的外部的散热器100可以通过无人机的飞行气流进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而无人机的机身1上不用设置大型的散热口，发动机99的噪音可以被机身很好的屏蔽起来，提高了无人机的隐蔽性能。另外，由于内部的热量被散发了出去，机身不会因为整体升温而形成醒目的红外目标，降低了无人机的可探测性。而且，由于本申请的散热结构将散热器100优化设置于机身1的尾部上方，从地面探测无人机时，散热器100的红外特性可以被机身1挡住，且尾部的散热器100的红外信号也不容易从无人机的前方的攻击目标位置探测到，进一步降低了无人机的红外特性以及可探测性。

下面参照图4进一步详细说明本申请的散热结构的具体特点，其中图4显示的是根据本发明的另一个具体实施例的用于油动无人机的散热结构示意图。如图所示，本申请的散热结构中，上水管101从机身1的内部向上伸出机身1，并从散热器100的顶部前端与散热器100的散热腔连通。下水管102同样从机身1的内部向上伸出机身1，并从散热器100的底部后端与散热器100的散热腔连通。按照一般散热原理，对散热器100来说，上水管101一般为进水管，下水管102一般为出水管。当然，根据需要，也可以将上水管101定义为散热器的出水管，下水管102定义为散热器的进水管，只是这种情况下的散热效率会相对低一些，但并不影响使用。另外，设定散热器100的顶部前端连接上水管101，底部后端连接下水管102，这种设定的优点一方面便于利用重力让冷却水自然流动提高换热效率，另一方面可以使散热器100中的冷却路径最长，散热器的散热效果最好。另外，上水管101的温度最高，将其设置于散热器100的顶部前端可以更好利用来流冷空气进行换热。

在图示具体实施例中，机身1的尾部上方设置有两个对称于对称轴线6的散热器100。其中，两个散热器100的上水管101并联后通过共用的管道与发动机99的冷却水箱相连；类似的，两个散热器100的下水管102并联后通过共用的管道与发动机99的冷却水箱相连，通过并联后共用管道可以减少复线管道，可以减轻结构重量。

更进一步地，图示油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于对称轴线6布置的旋翼5，每个旋翼5均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩4，两个散热器100设置于机尾的两个导流罩4之间。通过导流罩4可以进一步遮蔽散热器100，进一步降低了散热器100的红外可探测性。

更具体来说，机身1的两侧各设置有一个散热器100和一个导流罩4，对同一侧的散热器100来说，每个散热器100均设置在位于其同侧的导流罩4与机身1之间，并位于其同侧的导流罩4的内侧边缘上方。这个位置的隐蔽性最好，而且更关键的是，散热器100设置在导流罩4的内侧边缘上方，可以充分利用导流罩4上方的吸入气流进行强制风冷，使得散热器100的散热效率得到极大的提高，毕竟本申请的这种油动多旋翼无人机的平飞速度不大，通过平飞产生的气流制冷效果有限，远不如导流罩4的上方吸入气流的对流换热效果。

进一步地，在一个优选实施例中，散热器100为圆弧形结构，该圆弧结构优选与导流罩4同轴布置，也就是散热器100的圆弧中心位于其同侧的导流罩4的纵轴线上，这种结构的散热器100向对导流罩4的上方吸入气流有效的风冷迎风面最大，因而风冷散热效果最佳。

更进一步地，为了减少结构重量，本申请的散热器100直接利用上水管101作为支撑，也就是散热器100直接支撑在上水管101上。更具体来说，如图所示，上水管101的竖直管道从邻近散热器100的中部的位置处向上延伸，散热器100通过支撑件固定在上水管101的竖直管道上。也就是说，在本申请的具体实施例中，上水管101的竖直管道设置在散热器100的中部位置，这样散热器100就是从其中部位置固定在上水管101上的，因而散热器100的支撑力和重心的位置大体上是重合的，支撑件的受力比较稳定，无需特别加强增加重量。

综上所述，本申请的用于油动无人机的散热结构通过设置在机身的外部的散热器，利用循环冷却水将设置在机身的内部的发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，设置在机身的外部的散热器可以通过无人机的飞行气流进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而无人机的机身上不用设置大型的散热口，发动机的噪音可以被机身很好的屏蔽起来，提高了无人机的隐蔽性能。另外，由于内部的热量被散发了出去，机身不会因为整体升温而形成醒目的红外目标，降低了无人机的可探测性。而且，由于本申请的散热结构将散热器优化设置于机身的尾部上方，从地面探测无人机时，散热器的红外特性可以被机身挡住，且尾部的散热器的红外信号也不容易从无人机的前方的攻击目标位置探测到，进一步降低了无人机的红外特性以及可探测性。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于油动无人机的散热结构，用于安装在油动无人机的机身(1)上对发动机(99)进行散热，其特征在于：所述散热结构包括设置在所述机身(1)的尾部上方的散热器(100)，所述散热器(100)的散热腔分别通过上水管(101)和下水管(102)与安装在所述机身(1)的内部的发动机(99)的冷却水箱相连，所述冷却水箱设置有循环水泵。

2.如权利要求1所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述上水管(101)从所述机身(1)的内部向上伸出所述机身(1)，并从所述散热器(100)的顶部前端与所述散热器(100)的散热腔连通。

3.如权利要求2所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述下水管(102)从所述机身(1)的内部向上伸出所述机身(1)，并从所述散热器(100)的底部后端与所述散热器(100)的散热腔连通。

4.如权利要求3所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述机身(1)具有一个纵向对称轴线(6)，所述机身(1)的尾部上方设置有两个对称于所述对称轴线(6)的所述散热器(100)。

5.如权利要求4所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述两个散热器(100)的上水管(101)并联后通过共用的管道与所述发动机(99)的冷却水箱相连；所述两个散热器(100)的下水管(102)并联后通过共用的管道与所述发动机(99)的冷却水箱相连。

6.如权利要求5所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述对称轴线(6)布置的旋翼(5)，每个所述旋翼(5)均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩(4)，所述两个散热器(100)设置于机尾的两个所述导流罩(4)之间。

7.如权利要求6所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述散热器(100)设置在位于其同侧的所述导流罩(4)与机身(1)之间，并位于其同侧的所述导流罩(4)的内侧边缘上方。

8.如权利要求7所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述散热器(100)为圆弧形结构，所述散热器(100)的圆弧中心位于其同侧的所述导流罩(4)的纵轴线上。

9.如权利要求1-8之一所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述散热器(100)支撑在所述上水管(101)上。

10.如权利要求9所述的用于油动无人机的散热结构，其特征在于，所述上水管(101)的竖直管道从邻近所述散热器(100)的中部的位置处向上延伸，所述散热器(100)通过支撑件固定在所述上水管(101)的竖直管道上。