CN109941429A - 无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机，包括罩壳，所述罩壳的中心设有推力涵道，沿罩壳中心呈圆周分布在其的前侧、后侧、左侧和右侧均设有转向涵道，推力涵道内设有推力旋翼装置、推力导风组件，转向涵道内设有水平旋翼装置，且位于前后两侧的转向涵道内设有转向导风组件。本发明速度快、航行稳定、能够实现各种飞行状态。

Description

无人机

技术领域

本发明涉及飞行技术领域，特别是涉及一种无人机。

背景技术

现有无人机领域中，分为固定翼无人机、旋翼无人机。其中，固定翼无人机续航里程长，载重量相对较大，速度快，但是无法垂直起飞；旋翼无人机续航里程较短，载重量相对较小，但是速度慢，无法长时间航行。而且，固定翼无人机与旋翼无人机的抗风能力弱，影响无人机的正常航行，其中，固定翼无人机依靠两翼获得升力，同时空气的上下流动也会对无人机两翼产生扰动；旋翼无人机依靠旋翼风从侧面吹动的时候，会对旋翼产生影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种速度快、航行稳定、能够实现各种飞行状态的无人机。

本发明一种无人机，包括罩壳，所述罩壳的中心设有推力涵道，沿所述罩壳中心呈圆周分布在其的前侧、后侧、左侧和右侧均设有转向涵道，所述推力涵道内设有推力旋翼装置、推力导风组件，所述转向涵道内设有水平旋翼装置，且其中两个以所述罩壳中心对称的转向涵道内设有转向导风组件；

所述推力旋翼装置包括第一旋翼组件、第二旋翼组件，所述第一旋翼组件与第二旋翼组件上下相对设置且旋转方向相反，所述第一旋翼组件、第二旋翼组件固定在连接组件上，所述连接组件与罩壳固定，所述推力导风组件设置在第二旋翼组件的下方，所述推力导风组件包括第一正反电机、推力导风板、第一转轴、拉杆，所述推力导风板沿罩壳径向等距分布有多个，所述第一转轴设置在推力导风板的中部，所述第一转轴的两端与罩壳转动连接，所述第一正反电机的输出轴与第一转轴平行设置，所述第一正反电机的输出轴与其中一个推力导风板上的第一转轴连接，相邻所述推力导风板之间通过拉杆连接；

所述水平旋翼装置包括第三旋翼组件，所述第三旋翼组件固定在连接组件的上部，所述转向导风组件设置在第三旋翼组件的下方，所述转向导风组件包括第二正反电机、转向导风板、第二转轴，所述推力导风板沿罩壳径向设置，所述第二转轴设置在推力导风板的中部，所述第二转轴的两端与罩壳转动连接，所述第二正反电机的输出轴与第二转轴的一端连接，所述第二正反电机的输出轴通过驱动第二转轴以带动转向导风板正反转动。

优选的是，所述水平旋翼装置还包括第四旋翼组件，所述第四旋翼组件设置在所述第三旋翼组件与转向导风组件之间，所述第四旋翼组件固定在连接组件的下部，所述第三旋翼组件与第四旋翼组件上下相对设置且旋转方向相反。

在上述任一方案优选的是，所述第一旋翼组件、第二旋翼组件、第三旋翼组件、第四旋翼组件均包括电机、桨叶，所述电机固定在连接组件上，所述电机的输出端与桨叶连接。

在上述任一方案优选的是，所述第一旋翼组件与第二旋翼组件的桨叶长度大于所述第三旋翼组件与第四旋翼组件的桨叶长度。

在上述任一方案优选的是，所述连接组件包括十字交叉设置的第一连接杆、第二连接杆，所述第一连接杆、第二连接杆的两端分别穿过推力涵道并延伸至与其位置对应的转向涵道内，且与所述罩壳连接。

在上述任一方案优选的是，所述罩壳包括可拆卸连接的上罩体和底板，所述上罩体的中心为平面，所述上罩体的外周为与平面连接的坡面，所述坡面的外周与底板连接，所述推力涵道、转向涵道设置在所述上罩体上。

在上述任一方案优选的是，所述罩壳的底部设有底盘支架。

在上述任一方案优选的是，所述罩壳的内部或罩壳顶部中心处设有控制盒，所述控制盒内设有蓄电池、飞行控制系统、控制器。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

(1)推力旋翼装置与水平旋翼装置均采用双层旋翼结构，旋翼面积增加，增大与空气的接触面积，第一旋翼组件与第二旋翼组件以及第三旋翼组件与第四旋翼组件在高速旋转时所产生的升力和动力能够抵消无人机自身的重力，以提高无人机的航行惯性，进而提高无人机的抗风能力，保证无人机快速垂直起飞和正常航行，以及无人机的载重量。

(2)推力涵道与转向涵道的设置，使无人机在上升或航行时，空气从上至下提供升力，空气分别经推力涵道、转向涵道进入各旋翼装置所在区域内，推力涵道、转向涵道能够将无人机周边空气与罩壳内的空气阻隔开，减小罩壳外周侧风对各旋翼装置的影响，使各旋翼装置各方向的风力均匀，提高无人机的抗风能力以及提升无人机的提升动力。

(3)罩壳整体上部为坡面，下部为水平面，空气沿着弧形表面向四周流动，减小空气对无人机的上升阻力，提高无人机的上升速度与上升升力。罩壳将各旋翼装置封闭在内部，对各旋翼装置具有保护作用。

(4)无人机机体能够实现各种状态的飞行，其中，控制机体悬停是通过各旋翼组件的旋转速度相同实现的，控制机体垂直上升或水平飞行时，转向导风板均处于垂直状态，对于水平飞行而言，能够转向导风板的垂直状态能够保证机体左右不产生偏差，保证平稳飞行；通过控制前后两侧转向导风板的转向以及角度，并与推力导风板的状态相组合，能够实现悬停旋转、旋转垂直上升、水平斜飞等多种状态，适用于各个领域，尤其是物流领域、军用领域、飞行表演等。

下面结合附图对本发明的无人机作进一步说明。

附图说明

图1为本发明无人机的立体图；

图2为本发明无人机中罩壳的结构图；

图3为本发明无人机中推力导风组件与转向导风组件的结构图；

图4为本发明无人机中推力导风组件的安装结构图；

图5为本发明无人机中第一、第二、第三、第四旋翼组件的安装结构图；

图6为本发明无人机中底盘支架的结构图；

其中：1、罩壳；2、推力涵道；3、转向涵道；4、第一旋翼组件；5、第二旋翼组件；6、推力导风组件；61、第一正反电机；62、推力导风板；63、第一转轴；64、拉杆；7、第三旋翼组件；8、第四旋翼组件；9、转向导风组件；91、第二正反电机；92、转向导风板；93、第二转轴；10、第一连接杆；11、第二连接杆；12、电机；13、桨叶；14、底盘支架。

具体实施方式

如图1-图6所示，本发明一种无人机，包括罩壳1，罩壳1的中心设有推力涵道2，沿罩壳1中心呈圆周分布在其的前侧、后侧、左侧和右侧均设有转向涵道3，推力涵道2内设有推力旋翼装置、推力导风组件6，转向涵道3内设有水平旋翼装置，且位于前后两侧的转向涵道3内设有转向导风组件9。

推力旋翼装置包括第一旋翼组件4、第二旋翼组件5，第一旋翼组件4与第二旋翼组件5上下相对设置且旋转方向相反，第一旋翼组件4、第二旋翼组件5固定在连接组件上，连接组件与罩壳1固定；水平旋翼装置包括第三旋翼组件7，第三旋翼组件7固定在连接组件的上部。

水平旋翼装置还包括第四旋翼组件8，第四旋翼组件8设置在第三旋翼组件7与转向导风组件9之间，第四旋翼组件8固定在连接组件的下部，第三旋翼组件7与第四旋翼组件8上下相对设置且旋转方向相反。

水平旋翼装置中第三旋翼组件7或者第三旋翼组件7与第四旋翼组件8的组合设置根据机体实际载重量而定，且水平旋翼装置中优选的结构为第三旋翼组件7与第四旋翼组件8的组合结构设置。

推力旋翼装置位于罩壳1中心，主要用于控制机体垂直起飞、水平飞行；位于前后两侧的水平旋翼装置通过改变其前后两侧旋翼的旋转速度，使前后两侧的水平旋翼装置产生速度差，控制机体俯仰飞行；位于左右两侧的水平旋翼装置通过改变其左右两侧旋翼的旋转速度，使左右两侧的水平旋翼装置产生速度差，控制机体横向滚动飞行。

此外，第一旋翼组件4与第二旋翼组件5、各方向的第三旋翼组件7与第四旋翼组件8的速度相同，无人机为悬停状态。

推力旋翼装置与水平旋翼装置均采用双层旋翼结构，旋翼面积增加，增大与空气的接触面积，第一旋翼组件4与第二旋翼组件5以及第三旋翼组件7与第四旋翼组件8在高速旋转时所产生的升力和动力能够抵消无人机自身的重力，以提高无人机的航行惯性，进而提高无人机的抗风能力，保证无人机快速垂直起飞和正常航行，以及无人机的载重量。

推力涵道2与转向涵道3的设置，使无人机在上升或航行时，空气从上至下提供升力，空气分别经推力涵道2、转向涵道3进入各旋翼装置所在区域内，推力涵道2、转向涵道3能够将无人机周边空气与罩壳1内的空气阻隔开，减小罩壳1外周侧风对各旋翼装置的影响，使各旋翼装置各方向的风力均匀，提高无人机的抗风能力以及提升无人机的提升动力。

进一步的，第一旋翼组件4、第二旋翼组件5、第三旋翼组件7、第四旋翼组件8均包括电机12、桨叶13，电机12固定在连接组件上，电机12的输出端与桨叶13连接。桨叶13在电机12的作用下高速旋转。

进一步的，第一旋翼组件4与第二旋翼组件5的桨叶13长度大于第三旋翼组件7与第四旋翼组件8的桨叶13长度。

进一步的，连接组件包括十字交叉设置的第一连接杆10、第二连接杆11，第一连接杆10、第二连接杆11的两端分别穿过推力涵道2并延伸至与其位置对应的转向涵道3内，且与罩壳1连接。

推力导风组件6设置在第二旋翼组件5的下方，推力导风组件6包括第一正反电61、推力导风板62、第一转轴63、拉杆64，推力导风板62沿罩壳1径向等距分布有多个，第一转轴63设置在推力导风板62的中部，第一转轴63的两端与罩壳1转动连接，第一正反电61的输出轴与第一转轴63平行设置，第一正反电61的输出轴与其中一个推力导风板62上的第一转轴63连接，相邻推力导风板62之间通过拉杆64连接，通过第一正反电机61、拉杆64以带动推力导风板62正反转动；转向导风组件9设置在第四旋翼组件8的下方，转向导风组件9包括第二正反电机91、转向导风板92、第二转轴93，推力导风板62沿罩壳1径向设置，第二转轴93设置在推力导风板62的中部，第二转轴93的两端与罩壳1转动连接，第二正反电机91的输出轴与第二转轴93的一端连接，第二正反电机91的输出轴通过驱动第二转轴93以带动转向导风板92正反转动。

通过设置推力导风组件6与转向导风组件9以实现无人机的航行推力或阻力以及无人机航行方向的改变。具体的，推力旋翼装置通过改变推力导风组件6的旋转角度，控制机体垂直起飞、水平飞行；推力导风组件6通过利用推力导风板62正反向旋转，增加水平推动力，以及使无人机能够实现垂直起降，与常规的旋翼无人机相比，速度明显提升。推力导风板62的旋转角度小于90度，推力导风板62的转动角度根据无人机的航行状态而定，其中，无人机在上升时，推力导风板62与竖直面的夹角为0度，此时，推力导风板62为竖直状态，无人机竖直上升，保证无人机的上升动力与上升速度无人机在上升至一定高度后进行水平航行时，推力导风板62与竖直面之间的角度越大，空气对无人机的水平推动力越大，此时，通过第一正反电61驱动推力导风板62转动，优选的，水平航行时，推力导风板62的旋转角度范围为0～45度。

通过位于前后两侧的转向涵道3内的转向导风组件9控制机体实现转向、旋转、拐弯、斜飞的飞行状态，其中，当机体悬停飞行状态或水平飞行时，转向导风板92竖直，当前后两侧的转向导风板92异向旋转时，机体实现转向、拐弯、旋转飞行状态，当前后两侧的转向导风板92同向旋转时，机体实现斜飞状态。

需要说明的是，本实施例中的无人机机体能够实现各种状态的飞行，其中，控制机体悬停是通过各旋翼组件的旋转速度相同实现的，控制机体垂直上升或水平飞行时，转向导风板92均处于垂直状态，对于水平飞行而言，能够转向导风板92的垂直状态能够保证机体左右不产生偏差，保证平稳飞行；通过控制前后两侧转向导风板92的转向以及角度，并与推力导风板62的状态相组合，能够实现悬停旋转、旋转垂直上升、水平斜飞等多种状态，适用于各个领域，尤其是物流领域、军用领域、飞行表演、消防领域、抗震救灾领域等。

进一步的，推力导风板62以第一转轴63中心对称设置，转向导风板92以第二转轴93中心对称设置，使推力导风板62以及转向导风板92在旋转时正反力矩抵消为零，保证无人机运行平稳。

进一步的，拉杆组件包括第一拉杆64、第二拉杆65，第一拉杆64的中部与第一正反电61的输出轴连接，第一拉杆64的两端分别与第二拉杆65的端部转动连接，第一拉杆64的内侧与位于中间的推力导风板62上的第一转轴63固定连接，第二拉杆65与位于两侧的推力导风板62上的第一转轴63固定连接。第一正反转电机12将动力依次驱动第一拉杆64、第二拉杆65，第二拉杆65带动推力导风板62实现正反转。

进一步的，罩壳1包括可拆卸连接的上罩体和底板，上罩体的中心为平面，上罩体的外周为与平面连接的坡面，坡面的外周与底板连接，推力涵道、转向涵道设置在上罩体上。其中，推力涵道2设置在上罩体的中心平面处，转向涵道3设置在坡面上。罩壳1整体上部为坡面，下部为水平面，空气沿着弧形表面向四周流动，减小空气对无人机的上升阻力，提高无人机的上升速度与上升升力。罩壳1将各旋翼装置封闭在内部，对各旋翼装置具有保护作用。

进一步的，罩壳1的底部设有底盘支架14。

进一步的，罩壳1的内部或者罩壳1的顶部中心设有控制盒，控制盒内设有蓄电池、飞行控制系统、控制器。

无人机在航行时，空气首先经推力涵道2以及各转向涵道3进入各旋翼装置所在区域内，然后经各导风组件导出。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无人机，其特征在于：包括罩壳，所述罩壳的中心设有推力涵道，沿所述罩壳中心呈圆周分布在其的前侧、后侧、左侧和右侧均设有转向涵道，所述推力涵道内设有推力旋翼装置、推力导风组件，所述转向涵道内设有水平旋翼装置，且位于前后两侧的转向涵道内设有转向导风组件；

所述推力旋翼装置包括第一旋翼组件、第二旋翼组件，所述第一旋翼组件与第二旋翼组件上下相对设置且旋转方向相反，所述第一旋翼组件、第二旋翼组件固定在连接组件上，所述连接组件与罩壳固定，所述推力导风组件设置在第二旋翼组件的下方，所述推力导风组件包括第一正反电机、推力导风板、第一转轴、拉杆，所述推力导风板沿罩壳径向等距分布有多个，所述第一转轴设置在推力导风板的中部，所述第一转轴的两端与罩壳转动连接，所述第一正反电机的输出轴与第一转轴平行设置，所述第一正反电机的输出轴与其中一个推力导风板上的第一转轴连接，相邻所述推力导风板之间通过拉杆连接；

所述水平旋翼装置包括第三旋翼组件，所述第三旋翼组件固定在连接组件的上部，所述转向导风组件设置在第三旋翼组件的下方，所述转向导风组件包括第二正反电机、转向导风板、第二转轴，所述推力导风板沿罩壳径向设置，所述第二转轴设置在推力导风板的中部，所述第二转轴的两端与罩壳转动连接，所述第二正反电机的输出轴与第二转轴的一端连接，所述第二正反电机的输出轴通过驱动第二转轴以带动转向导风板正反转动。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于：所述水平旋翼装置还包括第四旋翼组件，所述第四旋翼组件设置在所述第三旋翼组件与转向导风组件之间，所述第四旋翼组件固定在连接组件的下部，所述第三旋翼组件与第四旋翼组件上下相对设置且旋转方向相反。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于：所述第一旋翼组件、第二旋翼组件、第三旋翼组件、第四旋翼组件均包括电机、桨叶，所述电机固定在连接组件上，所述电机的输出端与桨叶连接。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于：所述第一旋翼组件与第二旋翼组件的桨叶长度大于所述第三旋翼组件与第四旋翼组件的桨叶长度。

5.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于：所述连接组件包括十字交叉设置的第一连接杆、第二连接杆，所述第一连接杆、第二连接杆的两端分别穿过推力涵道并延伸至与其位置对应的转向涵道内，且与所述罩壳连接。

6.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于：所述罩壳包括可拆卸连接的上罩体和底板，所述上罩体的中心为平面，所述上罩体的外周为与平面连接的坡面，所述坡面的外周与底板连接，所述推力涵道、转向涵道设置在所述上罩体上。

7.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于：所述罩壳的底部设有底盘支架。

8.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于：所述罩壳的内部或罩壳顶部中心处设有控制盒，所述控制盒内设有蓄电池、飞行控制系统、控制器。