CN107719655A - 一种油动四旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

一种油动四旋翼无人机，包括机身、起落架以及由四个连接在机身上的悬臂支撑的四个旋翼，其中，所述机身具有一个纵向对称轴线，每个悬臂末端均支撑有一个围绕旋翼的导流罩；无人机的机头和机尾各设置有两个对称于对称轴线布置的旋翼，对称轴线的同一侧的两个旋翼距离对称轴线的距离相等；所述无人机的机头的两个旋翼的中心距S与导流罩的外径D的差值小于机身的最大宽度L。本申请的油动四旋翼无人机通过在每个旋翼设置一个导流罩，可以避免相邻旋翼的气流干扰，而且使得旋翼的直径最大化的进行扩展，可以在无需延长悬臂的长度的情况下，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。

Description

一种油动四旋翼无人机

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，特别涉及一种具有四个旋翼的油动无人机。

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 106697278 A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 205998123 U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。悬臂长度和重量的平衡，使得油动发动机的选择面很小，每台发动机的功率不能太大，升力有限，搭载有效载荷的能力受到极大的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种油动四旋翼无人机，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种油动四旋翼无人机，包括机身、起落架以及由四个连接在所述机身上的悬臂支撑的四个相同直径的旋翼，其中，所述机身具有一个纵向对称轴线，所述悬臂以垂直于所述对称轴线的方式从所述机身向外伸出，每个所述悬臂末端均支撑有一个围绕所述旋翼的形状相同的圆环形的导流罩；所述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所述旋翼，所述对称轴线的同一侧的两个旋翼距离所述对称轴线的距离相等；所述无人机的机头的两个所述旋翼的中心距S与所述导流罩的外径D的差值小于所述机身的最大宽度L。

优选地，所述对称轴线的同一侧的两个旋翼的中心距P与所述无人机的机头的两个所述旋翼的中心距S相等。

优选地，所述无人机的机头的两个所述旋翼的悬臂位于同一直线上。

优选地，所述无人机的机尾的两个所述旋翼的悬臂位于同一直线上。

优选地，所述起落架包括两个相同的拱形件和两个相同的横杆，所述无人机的机头和机尾的下部分别设置有一个所述拱形件，所述拱形件具有相对于所述对称轴线对称的结构，位于所述对称轴线的同一侧的两个所述拱形件的末端连接有一个所述横杆。

优选地，所述两个横杆平行于所述对称轴线设置。

优选地，所述两个拱形件的垂直平面相互平行。

优选地，所述两个拱形件的垂直平面平行于任一所述悬臂。

本申请的油动四旋翼无人机通过在每个旋翼设置一个导流罩，可以避免相邻旋翼的气流干扰，而且使得旋翼的直径最大化的进行扩展，可以在无需延长悬臂的长度的情况下，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。

本申请所提供的油动四旋翼无人机的结构，使得该无人机具备更好的布局结构和适用性，并且可以更好的进行载荷设置。另外，本申请所提供的油动四旋翼无人机可以针对不同应用场景，无论需要哪种大小的油动四旋翼无人机，只要遵循本申请的这种特征设计，都可以很好的与载荷配合，便于操作使用，因此，本申请的这种设计方案具备更好的通用性。

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四旋翼无人机的立体结构示意图；

图2显示的是图1所示油动四旋翼无人机的前视图；

图3显示的是图1所示油动四旋翼无人机的侧视图；

图4显示的是图1所示油动四旋翼无人机的仰视图。

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四旋翼无人机，如图1-4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四旋翼无人机的立体结构示意图；图2显示的是图1所示油动四旋翼无人机的前视图；图3显示的是图1所示油动四旋翼无人机的侧视图；图4显示的是图1所示油动四旋翼无人机的仰视图。

参见图1-4，本申请的油动四旋翼无人机包括机身1、起落架2以及由四个连接在机身1上的悬臂3支撑的四个相同直径的旋翼5。与现有多轴无人机不同的是，本申请的油动四旋翼无人机的机身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，在油动四旋翼无人机的机身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，本申请中的每个悬臂3的末端均支撑有一个围绕旋翼5的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，在优选设计形式中，对称轴线6的同一侧的两个旋翼5距离对称轴线6的距离相等，如图4所示，也就是机头和机尾的旋翼相对对称轴线6对称布局，同一侧的旋翼5距离轴线相等，则四个旋翼5距离对称轴线6的距离全部相等，因而在最大化旋翼5的直径的设计构思下，无人机的机头的两个旋翼5的中心距S与导流罩4的外径D的差值小于机身1的最大宽度L，当然，同样的，无人机的机尾的两个旋翼5的中心距与导流罩4的外径的差值也是小于机身1的最大宽度的。

从上述具体实施方案可见，本申请的油动四旋翼无人机沿着对称轴线6的两侧对称设置的四个旋翼5，其距离对称轴线6的距离相等，则用于飞控软件的计算可以大大加以简化。而且，基于上述结构的优化设计，使得本申请所提供的油动四旋翼无人机具备更好的布局结构和适用性，并且可以更好的进行载荷设置。另外，本申请所提供的油动四旋翼无人机可以针对不同应用场景，无论需要哪种大小的油动四旋翼无人机，只要遵循本申请的这种特征设计，都可以很好的与载荷配合，便于操作使用，因此，本申请的这种设计方案具备更好的通用性。

进一步地，如图1-4所示，本申请的油动四旋翼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4所示，为了进一步优选布局和设计，在另一个优选实施例中，对称轴线6的同一侧的两个旋翼5的中心距P与无人机的机头的两个旋翼5的中心距S基本相等，当然，同一侧的两个旋翼5的中心距P也与机尾的两个旋翼5的中心距S基本相等。即，本优选实施例的设计中，四个旋翼5实际上基本构成了一个正方形，从而在操控上可以形成各个方向的动力平衡，向前后左右四个方向的飞行动力情况完全相等，因而可以灵活控制无人机的飞行方向。更进一步的，为了简化设计提高操控性能，优选无人机的机头的两个旋翼5的悬臂3位于同一直线上；同样优选无人机的机尾的两个旋翼5的悬臂3位于同一直线上。

进一步地，如图所示，起落架2包括两个相同的拱形件21和两个相同的横杆22，无人机的机头和机尾的下部分别设置有一个拱形件21，所述拱形件21具有相对于对称轴线6对称的结构，位于对称轴线6的同一侧的两个拱形件21的末端连接有一个横杆22。

本申请的起落架2的拱形件21采用了对称结构，而且是左右连接为一体的，因而使得无人机两侧的起落架其实是连接成一体的结构，一体结构的起落架本身就具备了加强性能，因而无需在机身1上设置特别的对起落架2的连接点进行加强的结构，降低了无人机的结构重量，提高了无人机的载荷水平。进一步的，优选两个横杆22平行于对称轴线6设置，从而使得分散到两个横杆22上的支撑力相等且易于计算。另外，为了更优化的利用拱形件21的刚度以减轻结构重量，优选两个拱形件21的垂直平面相互平行。且由于前述优化的无人机结构设计，每个悬臂3都是垂直于对称轴线6的，都是相互平行的，因此，优选两个拱形件21的垂直平面平行于任一悬臂3，因而每个拱形件21都是垂直于纵向平面，拱形件21直接受到纵向压力，侧向力由横杆22提供拉力进行平衡，整个起落架2的结构重量可以设计得很小，降低了无人机的死重，进一步提高了无人机的载荷水平。

综上所述，本申请的油动四旋翼无人机通过在每个旋翼设置一个导流罩，可以避免相邻旋翼的气流干扰，而且使得旋翼的直径最大化的进行扩展，可以在无需延长悬臂的长度的情况下，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。

本申请所提供的油动四旋翼无人机的结构，使得该无人机具备更好的布局结构和适用性，并且可以更好的进行载荷设置。另外，本申请所提供的油动四旋翼无人机可以针对不同应用场景，无论需要哪种大小的油动四旋翼无人机，只要遵循本申请的这种特征设计，都可以很好的与载荷配合，便于操作使用，因此，本申请的这种设计方案具备更好的通用性。

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 (8)

1.一种油动四旋翼无人机，包括机身(1)、起落架(2)以及由四个连接在所述机身(1)上的悬臂(3)支撑的四个相同直径的旋翼(5)，其特征在于：所述机身(1)具有一个纵向对称轴线(6)，所述悬臂(3)以垂直于所述对称轴线(6)的方式从所述机身(1)向外伸出，每个所述悬臂(3)的末端均支撑有一个围绕所述旋翼(5)的形状相同的圆环形的导流罩(4)；所述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)布置的所述旋翼(5)，所述对称轴线(6)的同一侧的两个旋翼(5)距离所述对称轴线(6)的距离相等；所述无人机的机头的两个所述旋翼(5)的中心距S与所述导流罩(4)的外径D的差值小于所述机身(1)的最大宽度L。

2.如权利要求1所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述对称轴线(6)的同一侧的两个旋翼(5)的中心距P与所述无人机的机头的两个所述旋翼(5)的中心距S相等。

3.如权利要求2所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述无人机的机头的两个所述旋翼(5)的悬臂(3)位于同一直线上。

4.如权利要求3所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述无人机的机尾的两个所述旋翼(5)的悬臂(3)位于同一直线上。

5.如权利要求4所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述起落架(2)包括两个相同的拱形件(21)和两个相同的横杆(22)，所述无人机的机头和机尾的下部分别设置有一个所述拱形件(21)，所述拱形件(21)具有相对于所述对称轴线(6)对称的结构，位于所述对称轴线(6)的同一侧的两个所述拱形件(21)的末端连接有一个所述横杆(22)。

6.如权利要求5所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述两个横杆(22)平行于所述对称轴线(6)设置。

7.如权利要求6所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述两个拱形件(21)的垂直平面相互平行。

8.如权利要求7所述的油动四旋翼无人机，其特征在于，所述两个拱形件(21)的垂直平面平行于任一所述悬臂(3)。