CN109484636B - 用于油动无人机的导流罩的支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于油动无人机的导流罩的支撑结构，包括从无人机的旋翼的传动座向外放射性延伸的第一支撑杆，第二支撑杆以及第三支撑杆，所述第一支撑杆沿所述悬臂的延伸方向设置；所述第二支撑杆和第三支撑杆分别垂直于所述第一支撑杆设置；所述第一支撑杆，第二支撑杆，第三支撑杆以及悬臂设置从所述导流罩的底部支撑所述导流罩。本申请的导流罩的支撑结构设置从导流罩的底部支撑导流罩，使得支撑结构的支撑点位于导流罩的下方，因而连接部位的开口位于导流罩的下方，对于导流罩内部的流场基本上不会产生干扰，减少了支撑结构对旋翼的气流效率的不利影响，不会破坏导流通道的气动结构，导流效果更好。

Description

用于油动无人机的导流罩的支撑结构

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导流罩的支撑结构。

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。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。CN 106184754 A公开了一种多旋翼无人机，该无人机通过设置在机身内部的两轴输出的油动发动机对前后两对旋翼进行驱动，但是其采用的特制油动发动机的技术不成熟，发动机的输出功率有限，无法应用于大载荷的武装无人机。其传动结构特殊，无法采用现有成熟的大马力油动发动机驱动无人机。而且其采用的全对称机体结构，无法在较大范围的机身上灵活设置载荷，重心位置集中于一点，载荷布局受到极大的限制。

为解决上述现有技术的缺陷，本申请的申请人在之前申请的中国专利申请201711089265.3中，公开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。该现有技术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。

该现有技术有效克服了现有技术的缺陷，但是仍然存在改进的余地。尤其是该现有技术的导流罩的支撑结构设置不合理，对进气流的扰动和阻力都过大，需要进一步优化。

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导流罩的支撑结构，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导流罩的支撑结构，所述油动无人机包括机身、起落架以及安装在所述油动无人机的机身内部的发动机，所述机身具有一个纵向对称轴线，所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述纵向对称轴线布置的悬臂，每个所述悬臂均支撑有一个旋翼，每个旋翼均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩，其中：所述导流罩的支撑结构包括从所述旋翼的传动座向外放射性延伸的第一支撑杆，第二支撑杆以及第三支撑杆，所述第一支撑杆沿所述悬臂的延伸方向设置；所述第二支撑杆和第三支撑杆分别垂直于所述第一支撑杆设置；所述第一支撑杆，第二支撑杆，第三支撑杆以及悬臂设置从所述导流罩的底部支撑所述导流罩。

优选地，所述导流罩包括一个内环部分和一个外环部分，所述内环部分和外环部分之间等间隔设置有多个支撑肋板，所述内环部分和外环部分围绕形成的环形部分的横截面的形状为上部宽大下部缩小的翼型状。

优选地，所述内环部分具有朝向环形内侧圆滑内凸的形状。

优选地，所述外环部分具有朝向环形内侧圆滑内凸的形状。

优选地，所述支撑肋板沿着所述导流罩的中心放射性设置于所述内环部分和外环部分之间，所述支撑肋板具有上部宽大下部缩小的翼型状。

优选地，对应于所述第一支撑杆，第二支撑杆，第三支撑杆以及悬臂的位置的所述支撑肋板具有从所述导流罩内部向下伸出的支撑部，所述导流罩通过所述支撑部支撑在所述第一支撑杆，第二支撑杆，第三支撑杆以及悬臂的上方。

优选地，位于所述油动无人机的机身的同一侧的两个导流罩之间设置有连接杆。

优选地，所述连接杆连接在所述两个导流罩下方的相邻的第二支撑杆和第三支撑杆的支撑部之间。

本申请的导流罩的支撑结构设置从导流罩的底部支撑导流罩，使得支撑结构的支撑点位于导流罩的下方，因而连接部位的开口位于导流罩的下方，对于导流罩内部的流场基本上不会产生干扰，减少了支撑结构对旋翼的气流效率的不利影响，各个支撑杆即便发生变形，也不会影响导流罩的气动外形，不会破坏导流通道的气动结构，导流效果更好。

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显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图；

图3显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于油动无人机的旋翼的导流罩的分解示意图；

图4显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于油动无人机的导流罩的支撑结构的仰视示意图；

图5显示的是图4所示导流罩的支撑结构的俯视示意图；

图6显示的是包含两个导流罩的支撑结构的仰视结构示意图。

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。

正如背景技术所述，本发明针对现有技术中国专利申请201711089265.3中公开的油动四旋翼无人机的不足，提出了一种改进结构，以使该现有技术的无人机的导流罩具备更优化的结构和重量，同时可以获得更轻的结构重量，而且外形更加简洁，可以进一步降低外形阻力。

具体来说，本发明的油动无人机的机身承载结构是在201711089265.3的油动四旋翼无人机的基础上提出的进一步地改进，本申请全文引用该现有技术，本领域技术人员可以基于该现有技术公开的内容理解有关油动无人机的其它结构。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显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图。

参见图1-2，与现有技术相同，本申请的油动无人机同样包括机身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。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。机身1下方设置有光电吊舱7和武器发射筒8等载荷。机身1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99。机身1的前端设置有可挂载光电吊舱7的吊舱挂载结构，机身1的下方设置有可挂载武器发射筒8的挂载架。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。

前述背景技术引用的现有技术的导流罩，其由上下两个半圆环组合而成，导流罩的接合缝位于水平面上，气流经过导流罩的时候，必然会经过导流罩的结合缝。加工工艺决定结合缝表面不可能光滑，因而该现有技术的导流罩对进气流动扰动和阻力都很大，严重影响了旋翼的气流效率，削弱了旋翼的升力，增大了无人机的油耗，不利于无人机的长时间巡航。另外，该现有技术的导流罩的支撑结构连接于导流罩的内表面，连接部位的开口设置对流场的干扰较大，支撑点位置的变形对导流罩的内侧造成挤压，破坏了导流通道的气动结构，导流效果不佳。

为克服现有技术的缺陷，本申请提供了一种用于油动无人机的旋翼的导流罩，具体结构如图3所示，其中，图3显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于油动无人机的旋翼的导流罩的分解示意图。

如图，正如前述，本申请的油动无人机包括机身1、起落架2以及安装在油动无人机的机身1内部的发动机99，机身1具有一个纵向对称轴线6，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布置的悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个旋翼5。

在图示具体实施例中，本申请的油动无人机的每个旋翼5均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩4，与现有技术上下结构的导流罩不同，本申请的导流罩4包括一个内环部分41和一个外环部分42，内环部分41和外环部分42之间等间隔设置有多个支撑肋板43，内环部分41和外环部分42围绕形成的环形部分的横截面的形状为上部宽大下部缩小的翼型状。

本申请的导流罩4的环形流道部分形成有翼型状，当旋翼5运转的时候，气流在环形流道中可以获得预设的压缩和加速效果，因此气流通过的时候，对于导流罩的侧壁会形成气动作用，导致导流罩的内环部分41的主要部分(上部结构)存在向内变形的趋势，与内环部分41连接的外环部分42也会被牵扯。为了维持流道形状，本申请在内环部分和外环部分之间设置了支撑肋板43。现有技术的导流罩是简单的圆形截面，不具备气动加速功能，其侧壁变形小，与本申请存在较大的差异。另外，本申请的导流罩采用内环部分和外环部分组合而成，在气流路径上不存在接缝，尤其是构成进气道的内表面的内环部分是整体结构，完全避免了现有技术在气流通道的水平面上的接缝干扰问题，确保内环部分和外环部分形成的翼型状的通道内，气流可以依照设计流道顺畅流动，减少了气流扰动，降低了阻力，翼型状的流道截面具有可控的气流加速效果，具有现有技术不具备的导流效果。而且其内环和外环结构是经过优化后的翼型状结构，可以做到更小的截面尺寸，并具备更轻的重量。

在一个具体实施例中，构成本申请的导流罩4的内环部分41具有朝向环形内侧圆滑内凸的形状；外环部分42具有朝向环形内侧圆滑内凸的形状。由于内环部分的主要结构存在向内变形的趋势，因而内环部分设置成内凸的形状可以避免变形时表面褶皱，有利于维持既有的气动外形。外环部分在上下接缝位置受到拉扯作用，其设计成内凸的形状，可以在受到拉扯的时候向外伸展，通过支撑肋板可以将内环部分也向外拉扯，可以抵消内环部分的部分变形，也是有利于维持内环部分的既有气动外形的一种补偿设计形式。

进一步地，支撑肋板43沿着导流罩4的中心放射性设置于内环部分41和外环部分42之间，支撑肋板43具有上部宽大下部缩小的翼型状。此处支撑肋板的结构主要用于维持导流罩的气动外形，其翼型状的结构贴合内环部分和外环部分，可以用以通过前述实施例中的内凸形状补偿变形。

下面参照图4-6详细说明本申请的导流罩的支撑结构，其中，图4显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于油动无人机的导流罩的支撑结构的仰视示意图；图5显示的是图4所示导流罩的支撑结构的俯视示意图；图6显示的是包含两个导流罩的支撑结构的仰视结构示意图。

在图示具体实施例中，本申请的油动无人机的导流罩的支撑结构包括从旋翼5的传动座69向外放射性延伸的第一支撑杆51，第二支撑杆52以及第三支撑杆53，第一支撑杆51沿悬臂3的延伸方向设置；第二支撑杆52和第三支撑杆53分别垂直于第一支撑杆51设置；第一支撑杆51，第二支撑杆52，第三支撑杆53以及悬臂3设置从导流罩4的底部支撑导流罩4。

为了解决现有技术的支撑结构对导流罩流场的干扰问题，本申请的导流罩的支撑结构设置从导流罩4的底部支撑导流罩4，使得支撑结构的支撑点位于导流罩的下方，因而连接部位的开口位于导流罩4的下方，对于导流罩内部的流场基本上不会产生干扰，减少了支撑结构对旋翼的气流效率的不利影响。

在一个具体实施例中，对应于第一支撑杆51，第二支撑杆52，第三支撑杆53以及悬臂3的位置的支撑肋板43具有从导流罩4内部向下伸出的支撑部431，导流罩4通过支撑部431支撑在第一支撑杆51，第二支撑杆52，第三支撑杆53以及悬臂3的上方。在本具体实施例中，本申请的支撑结构通过用于维持导流罩的气动外形的支撑肋板进行连接，因而不用额外设置加强件，通过借用支撑肋板减少了结构部件。而支撑肋板的向下伸出的支撑部，确保支撑结构的连接点位于导流罩的下方，进一步明确了支撑点的位置不会位于导流罩的内表面，因而各个支撑杆即便发生变形，也不会影响导流罩的气动外形，不会破坏导流通道的气动结构，导流效果更好。

进一步地，在另一个具体实施例中，位于油动无人机的机身1的同一侧的两个导流罩4之间设置有连接杆54。更具体地，连接杆54连接在两个导流罩4下方的相邻的第二支撑杆52和第三支撑杆53的支撑部431之间。导流罩由于体积庞大，在气流中容易产生震颤，本申请特别设置了连接相邻导流罩的连接杆54，通过连接杆54将相邻导流罩4相互连接提高结构刚度，用以减轻震颤幅度，提高了机体的抗疲劳性能。

综上所述，本申请的导流罩的支撑结构设置从导流罩的底部支撑导流罩，使得支撑结构的支撑点位于导流罩的下方，因而连接部位的开口位于导流罩的下方，对于导流罩内部的流场基本上不会产生干扰，减少了支撑结构对旋翼的气流效率的不利影响，各个支撑杆即便发生变形，也不会影响导流罩的气动外形，不会破坏导流通道的气动结构，导流效果更好。

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 (5)

1.一种用于油动无人机的导流罩的支撑结构，所述油动无人机包括机身（1）、起落架（2）以及安装在所述油动无人机的机身（1）内部的发动机（99），所述机身（1）具有一个纵向对称轴线（6），所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述纵向对称轴线（6）布置的悬臂（3），每个所述悬臂（3）均支撑有一个旋翼（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），所述导流罩的支撑结构包括从所述旋翼（5）的传动座（69）向外放射性延伸的第一支撑杆（51），第二支撑杆（52）以及第三支撑杆（53），所述第一支撑杆（51）沿所述悬臂（3）的延伸方向设置；所述第二支撑杆（52）和第三支撑杆（53）分别垂直于所述第一支撑杆（51）设置；所述第一支撑杆（51），第二支撑杆（52），第三支撑杆（53）以及悬臂（3）设置从所述导流罩（4）的底部支撑所述导流罩（4）；其特征在于：所述导流罩（4）包括一个内环部分（41）和一个外环部分（42），所述内环部分（41）和外环部分（42）之间等间隔设置有多个支撑肋板（43），所述内环部分（41）和外环部分（42）围绕形成的环形部分的横截面的形状为上部宽大下部缩小的翼型状；所述内环部分（41）具有朝向环形内侧圆滑内凸的形状；所述外环部分（42）具有朝向环形内侧圆滑内凸的形状。

2.如权利要求1所述的导流罩的支撑结构，其特征在于，所述支撑肋板（43）沿着所述导流罩（4）的中心放射性设置于所述内环部分（41）和外环部分（42）之间，所述支撑肋板（43）具有上部宽大下部缩小的翼型状。

3.如权利要求1或2所述的导流罩的支撑结构，其特征在于，对应于所述第一支撑杆（51），第二支撑杆（52），第三支撑杆（53）以及悬臂（3）的位置的所述支撑肋板（43）具有从所述导流罩（4）内部向下伸出的支撑部（431），所述导流罩（4）通过所述支撑部（431）支撑在所述第一支撑杆（51），第二支撑杆（52），第三支撑杆（53）以及悬臂（3）的上方。

4.如权利要求1所述的导流罩的支撑结构，其特征在于，位于所述油动无人机的机身（1）的同一侧的两个导流罩（4）之间设置有连接杆（54）。

5.如权利要求4所述的导流罩的支撑结构，其特征在于，所述连接杆（54）连接在所述两个导流罩（4）下方的相邻的第二支撑杆（52）和第三支撑杆（53）的支撑部（431）之间。

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