CN107757883A - 一种油动无人机起落架 - Google Patents
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Abstract
一种油动无人机起落架，用于安装在油动无人机的机身的下方，所述油动无人机的机身具有一个纵向对称轴线。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。本申请的起落架的拱形件采用了对称结构，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，因而无需在机身上设置特别的对起落架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。
Description
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，特别涉及可用于油动无人机的起落架结构。
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 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，所述的起落架为滑橇式起落架，其上设置有柔性的吊装位，以固连不同的任务设备。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。另外上述现有技术的油动无人机的起落架都兼具了挂载功能，导致其难以拆除减小无人机的体积，同时由于需要考虑挂载，导致起落架的结构重量增加，使得无人机的死重过大，载荷的搭载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无人机起落架，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无人机起落架，用于安装在油动无人机的机身的下方，所述油动无人机的机身连接有四个悬臂，每个悬臂均支撑有一个相同直径的旋翼，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，其中，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，所述对称轴线垂直于所述两个拱形件的垂直平面。
优选地，所述拱形件的末端分别通过一个连接套管连接于所述横杆的两端。
优选地，所述连接套管为三通套管形式，其上端与所述拱形件连接，下端一侧与所述横杆相连，下端另一侧与一个上弯套管相连。
优选地，所述拱形件与所述横杆相连的端部与水平面形成有一个锐角β，所述锐角β的角度范围为50-70度。
优选地，所述起落架的拱形件围绕所述油动无人机的下部挂载空间弯曲了一个的弧度之后斜向下伸出。
优选地，所述横杆上套接有缓冲橡胶管。
本申请的起落架的拱形件采用了对称结构，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，因而无需在机身上设置特别的对起落架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。另外本申请采用单一功能的一体结构的拱形件的结构设计，起落架不兼做挂载平台，因而还可以进一步降低起落架的刚度，可以为无人机降落时提供一定的缓冲，避免机体损坏。
另外，除了将起落架的拱形件向斜下方伸展以加大挂载空间之外，还通过弧度设计，进一步让出了横向挂载空间，因而可以提供更宽的纵向挂载通道，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。同时拱形件的弯折弧度还避免了直线折角，提高了结构的耐疲劳特性。
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所示油动无人机的仰视图；
图3显示的是根据本发明的另一个具体实施例的油动无人机起落架的立体结构示意图；
图4显示的是图3所示油动无人机起落架的分解示意图。
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1-2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所示油动无人机的仰视图。
参见图1-2，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。
进一步地，如图1-2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3-4所示，其分别显示的是根据本发明的另一个具体实施例的油动无人机起落架的立体结构示意图和分解示意图，图中可见，本申请的起落架2用于安装在油动无人机的机身1的下方，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。拱形件21的末端分别通过一个连接套管212连接于横杆22的两端。
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。另外本申请采用单一功能的一体结构的拱形件的结构设计，起落架不兼做挂载平台，因而还可以进一步降低起落架的刚度，可以为无人机降落时提供一定的缓冲，避免机体损坏。
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(参见图2)。进一步优选地，对称轴线6垂直于两个拱形件21的垂直平面，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。
另外，如图所示，起落架2的拱形件21实际上并不是直线向外弯折伸出的，而是围绕无人机的下部挂载空间弯曲了一个的弧度之后斜向下伸出，以让出一定的空间以便于武器的挂载布置。亦即，本申请通过优化起落架的布局，除了将起落架2的拱形件21向斜下方伸展以加大挂载空间之外，还通过弧度设计，进一步让出了横向挂载空间，因而可以提供更宽的纵向挂载通道，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。同时拱形件21的弯折弧度还避免了直线折角，提高了结构的耐疲劳特性。
进一步地，由于油动无人机相对电动无人机来说其自重要大得多，因此本申请的起落架2还提供了降落缓冲设计。
下面参照图3-4进一步详细说明每个起落架2的具体结构。如图所示，在本申请的一个具体实施例中，起落架2的两个拱形件21的末端分别通过连接套管212连接于横杆22的两端，连接套管212为三通套管形式，其上端与拱形件21连接，下端一侧与横杆22相连，下端另一侧与一个上弯套管213相连。采用三通套管形式的连接套管212优选由便于加工的金属制成，例如由铝合金制成。且三通套管也便于通过螺钉连接拱形件21和横杆22，结构简单且易于制造和组装，降低了成本提高了无人机的生产效率。上弯套管213可以由非金属的玻璃钢或者炭纤维制成，用以在横杆22的两端形成滑橇结构，避免降落的时候横杆22嵌入软土中造成再次起飞困难。
在本申请的又一个具体实施例中，拱形件21与横杆22相连的端部与水平面形成有一个锐角β，优选所述锐角β的角度范围为50-70度。考虑到油动无人机相对电动无人机来说其自重要大得多，无人机降落时与地面的冲击力会很大。本申请将拱形件21的末端设计成与水平面呈锐角的形式，当无人机降落时，拱形件21可以很容易顺着锐角结构向外侧发生弹性变形，从而可以通过弹性变形降低拱形件21的高度，将降落时的冲击力吸收掉一部分。当然，如果锐角β过小，则拱形件21的高度太低，无人机的离地空间太小将不利于复杂地形的降落。并且过小的角度也会降低拱形件21的强度，使得其很容易发生疲劳断裂。
另外，正如前述，由于本申请的起落架设计了缓冲功能，需要尽量降低刚度以利于其弹性变形吸收降落时的冲击力，如果起落架兼做挂载平台则需要加强刚度以利于挂载，则起落架将会丧失其缓冲功能。因此本申请的起落架只适合于单一的起落功能，因而起落架的结构可以得到极致的简化，降低了结构重量，且一体结构的起落架设计有利于起落架的拆装，可以在运输和储藏的时候方便的将起落架拆下以减小无人机的体积。而连接有载荷的起落架拆装起来很困难，不便于无人机的运输和存放。
进一步地，横杆22上还可以套接缓冲橡胶管214(如图4外侧横杆所示)，用以在降落的时候提供缓冲以保护起落架，避免无人机结构变形。
综上所述，本申请的起落架的拱形件采用了对称结构，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，因而无需在机身上设置特别的对起落架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。另外本申请采用单一功能的一体结构的拱形件的结构设计，起落架不兼做挂载平台，因而还可以进一步降低起落架的刚度，可以为无人机降落时提供一定的缓冲，避免机体损坏。另外，除了将起落架的拱形件向斜下方伸展以加大挂载空间之外，还通过弧度设计，进一步让出了横向挂载空间，因而可以提供更宽的纵向挂载通道，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。同时拱形件的弯折弧度还避免了直线折角，提高了结构的耐疲劳特性。
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 (9)
1.一种油动无人机起落架，用于安装在油动无人机的机身(1)的下方，所述油动无人机的机身(1)连接有四个悬臂(3)，每个悬臂(3)均支撑有一个相同直径的旋翼(5)，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)，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)。
2.如权利要求1所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述两个横杆(22)平行于所述对称轴线(6)设置。
3.如权利要求2所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述两个拱形件(21)的垂直平面相互平行。
4.如权利要求3所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述对称轴线(6)垂直于所述两个拱形件(21)的垂直平面。
5.如权利要求4所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述拱形件(21)的末端分别通过一个连接套管(212)连接于所述横杆(22)的两端。
6.如权利要求5所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述连接套管(212)为三通套管形式，其上端与所述拱形件(21)连接，下端一侧与所述横杆(22)相连，下端另一侧与一个上弯套管(213)相连。
7.如权利要求6所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述拱形件(21)与所述横杆(22)相连的端部与水平面形成有一个锐角β，所述锐角β的角度范围为50-70度。
8.如权利要求7所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述起落架(2)的拱形件(21)围绕所述油动无人机的下部挂载空间弯曲了一个的弧度之后斜向下伸出。
9.如权利要求8所述的油动无人机起落架，其特征在于，所述横杆(22)上套接有缓冲橡胶管(214)。
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