CN108945417A - 一种涵道式无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涵道式无人机，包括外壳和设置在所述外壳内的涵道风扇，所述外壳的纵向尺寸大于其自身的横向尺寸。相比于现有技术而言，本发明中所公开的涵道式无人机由于其外壳的纵向尺寸大于其自身的横向尺寸，因此该涵道式无人机能够在狭长空间内飞行，从而更好的适应复杂低空环境，保证无人机整体的飞行安全。

Description

一种涵道式无人机

技术领域

本发明涉及无人机设计生产技术领域，特别涉及一种涵道式无人机。

背景技术

与传统螺旋桨外置的无人机相比，涵道式无人机由于螺旋桨在壳体内部而不容易碰触到外周的物体，其安全性更好，对环境的适应能力强，并且易于存储，方便运输和携带，因此越来越广泛的被使用。

传统的涵道式飞行器为单涵道或双涵道构型，一般需要采用辅助舵面控制系统，这导致无人机的姿态控制系统繁琐，技术较为复杂。

为了简化构造，降低成本，涵道式无人机逐渐产生了用多个涵道来代替单一涵道进行矢量控制的趋势，目前的多涵道无人飞行器通常呈圆形，多个涵道分布在同一圆周上，然而，涵道式无人飞行器通常被应用于复杂低空环境中，狭长空间在低空环境中非常常见，由于目前的多涵道无人飞行器的横向尺寸较大，在这种狭长空间中飞行危险系数较高。

发明内容

为了使涵道式无人机能够安全在复杂的低空环境中运行，尤其是在狭长空间内安全飞行，本发明中公开了一种涵道无人机，该涵道无人机包括外壳和设置在所述外壳内的涵道风扇，所述外壳的纵向尺寸大于其自身的横向尺寸。

优选的，所述外壳呈长方形平板状，所述涵道风扇的转轴平行于所述外壳的厚度方向，与所述涵道风扇相对应的涵道贯通所述外壳厚度方向上的顶面和底面。

优选的，所述涵道包括多个，多个所述涵道至少形成一排平行于所述外壳纵向的涵道队列，且所述涵道队列关于所述外壳的纵向中轴线对称。

优选的，所述涵道形成多排所述涵道队列，且任意一排所述涵道队列中的所述涵道均关于所述外壳的横向中轴线对称。

优选的，所述涵道共包括六个，且所述涵道形成两排所述涵道队列，两排所述涵道队列分别位于所述纵向中轴线的两侧；任意一排所述涵道队列中，位于中间的所述涵道的中心位于所述外壳的横向中轴线上，或者靠近所述外壳的横向中轴线设置，其余两个所述涵道分置在所述横向中轴线的两侧。

优选的，所述涵道的直径为D，在任意一排所述涵道队列中，相邻两个所述涵道的中心之间的距离为L₁，其中，21D/20≤L₁≤3D/2。

优选的，相邻两排所述涵道队列之间的距离为L₂，其中，21D/20≤L₂≤3D/2。

优选的，任意一所述涵道的中心与和自身临近的所述外壳的边缘之间的距离为L₃，其中，11D/20≤L₃≤3D/5。

优选的，所述外壳包括上侧发泡外壳，和与所述上侧发泡外壳扣合的下侧发泡外壳。

优选的，且所述上侧发泡外壳和所述下侧发泡外壳通过紧固件连接。

优选的，所述涵道进风口和/或出风口处还罩设有涵道保护罩。

优选的，还包括设置在所述外壳侧面上的红外照明灯和摄像头。

优选的，所述上侧发泡外壳的侧面设置有上开口，所述下侧发泡外壳的侧面对应位置设置有下开口，所述上侧发泡外壳和所述下侧发泡外壳扣合后，所述上开口和所述下开口组合形成供所述红外照明灯和所述摄像头安装的安装口。

相比于现有技术而言，本发明中所公开的涵道式无人机由于其外壳的纵向尺寸大于其自身的横向尺寸，因此该涵道式无人机能够在狭长空间内飞行，从而更好的适应复杂低空环境，保证无人机整体的飞行安全。

附图说明

图1为本发明实施例中所公开的涵道式无人机一种角度的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中所公开的涵道式无人机另一种角度的整体结构示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图2中前侧面的结构示意图；

图5为图2中左侧面的结构示意图。

其中，1为外壳，2为涵道，3为涵道保护罩，4为红外照明灯，5为摄像头，11为上侧发泡外壳，12为下侧发泡外壳。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种涵道式无人机，以便能够使无人机安全的在复杂的低空环境中运行，尤其是使无人机能够在狭长空间内安全飞行。

本发明中所公开的涵道式无人机，包括外壳1和设置在外壳1内的涵道风扇，外壳1上相应设置于涵道风扇对应的涵道2，以便供气流流动，相比于现有技术而言，本发明中的涵道式无人机的外壳1的纵向尺寸大于其横向尺寸，以使其适应于狭长空间的飞行。

需要说明的是，本发明实施例中的纵向具体是指无人机前进方向，横向是指与纵向垂直的方向。为了较好的适应狭长空间，本发明实施例中外壳1的纵向尺寸优选的为横向尺寸的1.5倍以上，如此设计后整个外壳1呈狭长状，本领域技术人员能够理解的是，狭长状的外壳1可具体为水滴状、三角形状或矩形状等，只要保证外壳1的纵向尺寸显著大于横向尺寸即可，本文中对于外壳1可能采用的其他的形状不再一一列举。

从生产和设计成本角度考虑，本实施例中公开了一种外壳1呈长方形平板状的涵道式无人机，如图1至图3中所示，涵道风扇的转轴平行于外壳的厚度方向，或者与外壳1的厚度方向存在较小的夹角，例如夹角不大于5°，各个涵道风扇的转轴均相互平行设置，与涵道风扇对应设置的涵道2贯通外壳厚度方向上的顶面和底面。

应当说明，通常情况下，涵道2与涵道风扇是一一对应设置的，根据无人机的具体规格，载重量和飞行速度要求，涵道2以及涵道风扇可设置一个或者多个，本实施例中为了提高无人机的推进能力和载重能力，涵道风扇设置有多个，与此相应的，涵道2也就设置有多个，多个涵道2至少形成一排平行于外壳纵向的涵道队列，为了保证飞行的平稳性，涵道队列应当关于外壳1的纵向中轴线对称设置。所谓外壳的纵向中轴线就是指该中轴线平行于外壳1的纵向，并且过外壳1的中心。

当然，由涵道2所构成的涵道队列可能为一排也可能为多排，本实施例中所公开的涵道式无人机中，涵道2构成多排涵道队列，当涵道队列数为奇数时，中间的一排涵道队列应当正好位于外壳1的纵向中轴线上，其余的涵道队列对称的分置在纵向中轴线的两侧；当涵道队列为偶数时，所有涵道队列均对称的分置在纵向中轴线的两侧。

为了进一步提高无人机飞行时的平稳性，本实施例中的无人机中，任意一排涵道队列中的涵道2均关于外壳1的横向中轴线对称，这样设计的无人机，其涵道2在横向和纵向上均实现了对称，整个无人机的飞行平稳性得到了很大的提升。参照纵向中轴线的解释可知，横向中轴线具体是指该中轴线平行于外壳1的横向，并且过外壳1的中心。

请参考图1至图3，本实施例中所公开的涵道式无人机的涵道总共包括六个，每个涵道2内对应设置有一个涵道风扇(涵道螺旋桨)，这六个涵道2共形成两排涵道队列，两排涵道队列分别位于纵向中轴线的两侧，并且在任意一排涵道队列中，中间的涵道的中心位于外壳1的横向中轴线上，或者中间的涵道的中心靠近外壳1的横向中轴线设置，该任意一排涵道中的其余两个涵道对称的分置在横向中轴线的两侧。

请参考图3，在矩形的外壳上，任意一涵道2的直径为D，并且在任意一排涵道队列中，相邻两个涵道2的中心之间的距离为L₁其中，21D/20≤L₁≤3D/2，相邻两排涵道队列之间的距离为L₂，其中，21D/20≤L₂≤3D/2，任意一涵道2的中心与和自身临近的外壳1的边缘之间的距离为L₃，其中，11D/20≤L₃≤3D/5，也就是说，每排涵道队列中的相邻两个涵道2大致彼此相切或者彼此相距不超过1D/2，相邻两排涵道队列中的对应涵道2彼此相切或者彼此相距也不超过1D/2，每个涵道2与外壳1的边缘无论是在纵向上还是在横向上均相距不超过1D/10，并且外壳1的四角部位被圆化，以降低飞行过程中的风阻，并提高无人机的美观性。

该种设计实际是最大化的利用了外壳1的空间来布置涵道，在壳体体积一定的情况下，布置的涵道2数量达到了最大，优化了壳体的空间利用率，涵道数目的增加，意味着原始外壳1中的实体部分被去除，外壳1重量也就相应的降低，降低的重量可以用来增加电池，从而提高了无人机的续航能力和载重能力。

请参考图1至图5，外壳1实际上包括上侧发泡外壳11和下侧发泡外壳12，上侧发泡外壳11和下侧发泡外壳12相互扣合连接，两者之间可以采用螺栓、螺钉等连接件紧固连接，也可采用卡扣结构相互扣合连接，甚至还可以采用胶水粘接。

为了保护涵道风扇，避免扇叶与外界物体产生碰撞，同时也防止沙尘、杂物等飞行物进入涵道2内，本实施例中还在涵道2的进风口和出风口中设置了涵道保护罩3，涵道保护罩3与外壳1的顶面和底面大致平齐，当然，涵道保护罩3也可仅设置在涵道2的进风口或出风口中。

除了涵道2之外，外壳1上还设置有用于进行图像采集的摄像头5以及为摄像头5采集图像进行照明的红外照明灯4，摄像头5和红外照明灯4的数量、设置位置等均不受限制，可以根据无人机的实际用途进行适应性设计，在本实施例中，红外照明灯4和摄像头5设置在外壳1的侧面，如图5中所示，摄像头5靠近纵向中轴线设置或者位于纵向中轴线上，红外照明灯4具体为两个，分别位于摄像头5的两侧，摄像头可以采用伸缩式摄像头、旋转式摄像头来满足不同位置和不同高度的图像采集需求。

上侧发泡外壳11的侧面设置有上开口，下侧发泡外壳12的侧面对应位置设置有下开口，上侧发泡外壳11和下侧发泡外壳12扣合之后，上开口和下开口组合形成供红外照明灯4和摄像头5安装的安装口，如图5中所示。当然，安装口也可仅开设在上侧发泡外壳11或下侧发泡外壳12上，安装口的形状与红外照明灯4和摄像头5适配即可。

以上对本发明所提供的涵道式无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种涵道式无人机，包括外壳(1)和设置在所述外壳(1)内的涵道风扇，其特征在于，所述外壳(1)的纵向尺寸大于其自身的横向尺寸。

2.根据权利要求1所述的涵道式无人机，其特征在于，所述外壳(1)呈长方形平板状，所述涵道风扇的转轴平行于所述外壳(1)的厚度方向，与所述涵道风扇相对应的涵道(2)贯通所述外壳(1)厚度方向上的顶面和底面。

3.根据权利要求2所述的涵道式无人机，其特征在于，所述涵道(2)包括多个，多个所述涵道(2)至少形成一排平行于所述外壳(1)纵向的涵道队列，且所述涵道队列关于所述外壳(1)的纵向中轴线对称。

4.根据权利要求3所述的涵道式无人机，其特征在于，所述涵道(2)形成多排所述涵道队列，且任意一排所述涵道队列中的所述涵道(2)均关于所述外壳(1)的横向中轴线对称。

5.根据权利要求3所述的涵道式无人机，其特征在于，所述涵道(2)共包括六个，且所述涵道(2)形成两排所述涵道队列，两排所述涵道队列分别位于所述纵向中轴线的两侧；任意一排所述涵道队列中，位于中间的所述涵道(2)的中心位于所述外壳(1)的横向中轴线上，或者靠近所述外壳(1)的横向中轴线设置，其余两个所述涵道(2)分置在所述横向中轴线的两侧。

6.根据权利要求5所述的涵道式无人机，其特征在于，所述涵道(2)的直径为D，在任意一排所述涵道队列中，相邻两个所述涵道(2)的中心之间的距离为L₁，其中，21D/20≤L₁≤3D/2。

7.根据权利要求6所述的涵道式无人机，其特征在于，相邻两排所述涵道队列之间的距离为L₂，其中，21D/20≤L₂≤3D/2。

8.根据权利要求6或7所述的涵道式无人机，其特征在于，任意一所述涵道(2)的中心与和自身临近的所述外壳(1)的边缘之间的距离为L₃，其中，11D/20≤L₃≤3D/5。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的涵道式无人机，其特征在于，所述外壳(1)包括上侧发泡外壳(11)，和与所述上侧发泡外壳(11)扣合的下侧发泡外壳(12)。

10.根据权利要求9所述的涵道式无人机，其特征在于，且所述上侧发泡外壳(11)和所述下侧发泡外壳(12)通过紧固件连接。

11.根据权利要求2-7任意一项所述的涵道式无人机，其特征在于，所述涵道进风口和/或出风口处还罩设有涵道保护罩(3)。

12.根据权利要求9所述的涵道式无人机，其特征在于，还包括设置在所述外壳(1)侧面上的红外照明灯(4)和摄像头(5)。

13.根据权利要求12所述的涵道式无人机，其特征在于，所述上侧发泡外壳(11)的侧面设置有上开口，所述下侧发泡外壳(12)的侧面对应位置设置有下开口，所述上侧发泡外壳(11)和所述下侧发泡外壳(12)扣合后，所述上开口和所述下开口组合形成供所述红外照明灯(4)和所述摄像头(5)安装的安装口。