CN109911189A - 一种基于3d打印的横列式双旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，包括：所述主机架上安装有双垂尾、起落架，且主机架两侧旋翼支臂上设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机、电机座、驱动电机、旋翼桨叶，且旋翼支臂上开设有用于安装倾转舵机的槽孔；所述电机座与倾转舵机的输出轴相连，且电机座上架设有贯穿旋翼支臂外端的销轴，通过倾转舵机实现电机座绕销轴的倾转调整；所述驱动电机安装于电机座上，且旋翼桨叶与驱动电机驱动连接。本发明能够通过3D打印技术来完成大多零部件的制造，结构简单，成本较低，具有较好斜爬升率和良好操纵性，简化了周期变距操纵控制，适用于小区域、山谷或者复杂地形的侦察和搜集有用的信息。

Description

一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机

技术领域

本发明涉及一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，属于航空飞行器技术领域。

背景技术

早期无人机的战术意义在于为雷达和火炮提供目标，而随着现代战争复杂化升级，对于无人机的需求从战术级别提升到了战略级别。与载人的飞行器相比，无人机的体积小、研发与生产周期低，实用方便，对战灵活，精准打击。当前无人机机最多的是单旋翼带尾桨构型的直升机，该构型机构复杂，维护成本高。

针对该无人机，本领域技术人员致力于开发一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机来满足未来战场的需求，用于小区域、山谷或者复杂地形的侦察和搜集有用的信息，且大多零部件可以通过3D打印技术来完成。本发明受到江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX18_0095)赞助。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，能够通过3D打印技术来完成大多零部件的制造，结构简单，成本较低，具有较好斜爬升率和良好操纵性，适用于小区域、山谷或者复杂地形的侦察和搜集有用的信息。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，包括主机架及连接于主机架两侧的旋翼支臂；

其中，所述主机架上安装有双垂尾、起落架，且两侧旋翼支臂上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机、电机座、驱动电机、旋翼桨叶，且旋翼支臂上开设有用于安装倾转舵机的槽孔；所述电机座与倾转舵机的输出轴相连，且电机座上架设有贯穿旋翼支臂外端的销轴，通过倾转舵机实现电机座绕销轴的倾转调整；所述驱动电机安装于电机座上，且旋翼桨叶与驱动电机驱动连接。

进一步的，所述旋翼桨叶通过自锁螺帽安装于驱动电机上。

进一步的，所述电机座绕销轴的倾转调整范围为向前或向后倾转45°～+45°，使得飞行器具有较好斜爬升率和良好操纵性。

进一步的，所述主机架为采用3D打印制造的碳纤维结构，高强度，质量轻，力学性能好，且主机架上设置有控制电路板及用于保护控制电路板的飞行器外罩，起到收纳飞行器设备与保护的作用。

进一步的，所述主机架的腹部壳腔内设置有电池，且主机架的头部设置有针孔摄像头，捕捉前方的情况，用来避障，其左右两侧设置有强照明灯，提供夜里巡查和观测。

进一步的，所述双垂尾、起落架均采用紧固螺钉实现与主机架的固定，双垂尾对称安放在主机架轴线附近，用来调整飞行的平稳性。

进一步的，所述起落架采用后三点式起落架，其包括两个前轮和一个尾轮，结构简单轻巧，适合低速飞行器。

有益效果：本发明提供的一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，相对于现有技术，具有以下优点：1：能够通过3D打印技术来完成大多零部件的制造，结构简单，成本较低，适合大规模生产；2：简化了周期变距操纵控制，直接通过执行电机控制旋翼旋转平面，从而改变飞行的方向；3：两旋翼间距大，既保证了无人机的机动性，也能使得气动干扰小，安全性好；4：双旋翼相逆旋转，产生的反扭矩互相抵消，不需要起平衡作用的尾桨，有效利用功率，适合陆空多区域行动作战，实现多任务作业。

附图说明

图1为本发明一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机的结构示意图；

图2为本发明中倾转旋翼机构的结构示意图；

图3为本发明一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机的主视图；

图4为本发明一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机机体的结构示意图；

图中包括：1、主机架，2、旋翼支臂，3、双垂尾，4、倾转舵机，5、电机座，6、驱动电机，7、旋翼桨叶，8、槽孔，9、销轴，10、自锁螺帽，11、控制电路板，12、飞行器外罩，13、电池，14、针孔摄像头，15、强照明灯，16、紧固螺钉，17、前轮，18、尾轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，包括主机架1及连接于主机架1两侧的旋翼支臂2；

其中，所述主机架1上安装有双垂尾3、起落架，且两侧旋翼支臂2上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机4、电机座5、驱动电机6、旋翼桨叶7，且旋翼支臂2上开设有用于安装倾转舵机4的槽孔8；

如图2所示，所述电机座5与倾转舵机4的输出轴相连，且电机座5上架设有贯穿旋翼支臂2外端的销轴9，通过倾转舵机4实现电机座5绕销轴9的倾转调整；所述驱动电机6安装于电机座5上，且旋翼桨叶7与驱动电机6驱动连接。

本实施例中，所述旋翼桨叶7通过自锁螺帽10安装于驱动电机6上，所述双垂尾3、起落架均采用紧固螺钉16实现与主机架1的固定；所述起落架采用后三点式起落架，其包括两个前轮17和一个尾轮18。

所述电机座5绕销轴9的倾转调整角度范围为-45°～+45°，当驱动电机6的中心轴竖直向上时为0°，向前倾转为正，向后倾转为负。

本发明中，所述主机架1为采用3D打印制造的碳纤维结构，且主机架1上设置有控制电路板11及用于保护控制电路板11的飞行器外罩12，用于收纳飞行器设备并提供保护，抵抗外界恶劣的环境；所述主机架1的腹部壳腔内设置有电池13，可采用聚合物锂电池，质量相对较轻，且主机架1的头部设置有针孔摄像头14，捕捉前方的情况，用来避障，其左右两侧设置有强照明灯15，提供夜里巡查和观测。

本发明采用横列式布局，简化了设计结构，减轻了重量，气动干扰弱。飞行器利用双桨反转来抵消对机身的反扭矩，取消了尾桨功率的消耗，并通过控制两侧的桨盘倾转的角度调整，能快速准确实现飞行器前飞后退、悬停等状态变化。通过控制两个旋翼桨盘平面，一个向前倾倒、另一个向后倾倒，从而两个旋翼升力一个前倾、另一个后倾，形成偏航力矩，飞行器产生偏航运动。通过电机的转速来实现桨叶转速的改变，来达到整体动态平衡的目的。

本发明的具体实施例一种横列式无人机体长为220mm，展长320mm，离地高度可达80mm，最大起飞重量为2.5kg，2个旋翼，前飞速度5m/s，单次续航时间20分钟。

本发明设计的一种横列式无人机，能满足多区域多用途的作战和侦察中，在总体布局设计的过程中，主要针对满足其功能的基础上，同时也保证了气动和结构方面的力学性能要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，包括主机架(1)及连接于主机架(1)两侧的旋翼支臂(2)；

其中，所述主机架(1)上安装有双垂尾(3)、起落架，且两侧旋翼支臂(2)上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机(4)、电机座(5)、驱动电机(6)、旋翼桨叶(7)，且旋翼支臂(2)上开设有用于安装倾转舵机(4)的槽孔(8)；所述电机座(5)与倾转舵机(4)的输出轴相连，且电机座(5)上架设有贯穿旋翼支臂(2)外端的销轴(9)，通过倾转舵机(4)实现电机座(5)绕销轴(9)的倾转调整；所述驱动电机(6)安装于电机座(5)上，且旋翼桨叶(7)与驱动电机(6)驱动连接。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼桨叶(7)通过自锁螺帽(10)安装于驱动电机(6)上。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述电机座(5)绕销轴(9)的倾转调整角度范围为-45°～+45°，当驱动电机(6)的中心轴竖直向上时为0°，向前倾转为正，向后倾转为负。

4.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述主机架(1)为采用3D打印制造的碳纤维结构，且主机架(1)上设置有控制电路板(11)及用于保护控制电路板(11)的飞行器外罩(12)。

5.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述主机架(1)的腹部壳腔内设置有电池(13)，且主机架(1)的头部设置有针孔摄像头(14)、强照明灯(15)。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述双垂尾(3)、起落架均采用紧固螺钉(16)实现与主机架(1)的固定。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述起落架采用后三点式起落架，其包括两个前轮(17)和一个尾轮(18)。