CN110155313A - 一种多旋翼载人飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多旋翼载人飞行器，该飞行器包括动力模块、电池仓、座舱和起落架四部分，所述的动力模块与所述的电池仓直接相连，且两者布置在同一高度，形成一个飞行平台；所述的座舱固定在所述的电池仓下方，所述的起落架安装在所述的座舱底部。本发明的多旋翼载人飞行器力学性能好、长航时、载重大、安全性更好。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种大载重的多旋翼载人飞行器。
背景技术
多旋翼载人飞行器在低空交通领域有广阔的应用前景。市面上的多旋翼载人飞行器在整机设计上多为四轴八桨的形式，比如CN205311899U，这在航时和载重上均有较大限制，而且动力冗余度不足，存在较大安全隐患。在飞行器的布局架构层面，CN205311899U的乘客座舱位于机身主体上部，这意味着整机重心会高于桨平面，这不仅不利于飞行器姿态的稳定，而且使得乘客存在被射桨伤害的风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种多旋翼载人飞行器，该飞行器力学性能好、长航时、载重大、安全性更好。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述的飞行器包括动力模块、电池仓、座舱和起落架四部分，所述的动力模块与所述的电池仓直接相连，且两者布置在同一高度，形成一个飞行平台；所述的座舱固定在所述的电池仓下方，所述的起落架安装在所述的座舱底部。
进一步地，所述的动力模块有四个，分别固定在所述的电池仓的四个直角处，所述的动力模块包括动力组件和机臂组件，所述的机臂组件包括Y型连接件以及连接在所述的Y型连接件上的两个机臂管，每个机臂管的端部固定一套动力组件，所述的动力组件包括电机座、电机、电调和螺旋桨，所述的电机座固定在所述的机臂管的端部，所述的电机座内部安装所述的电调，所述的电机座的上下端面分别安装一电机，每个电机带动一个螺旋桨，从而配置成八轴十六桨的形式。
进一步地，所述的Y型连接件与所述的机臂管为可折叠连接。
进一步地，所述的机臂管由碳纤维复合材料制成。
进一步地，所述的Y型连接件的两个分叉的夹角为α，其中45°≤α≤135°。
本发明的有益效果如下：
本发明在多旋翼载人飞行器的动力架构和结构布局上实现上长航时和大载重的兼容，同时又具有到一定的安全性能和姿态稳定性能；在结构设计上通过Y型折叠机臂+田字型金属骨架的结构设计，兼容了结构紧凑性和力学性能的要求，同时做到模块化布局，维修简便，具有很高的工程实现价值。
附图说明
图1是本发明的多旋翼载人飞行器的整机结构示意图；
图2是本发明的多旋翼载人飞行器的整机结构侧视图；
图3是机臂向下折叠后的结构示意图；
图4是电池仓的结构示意图；
图5是电池仓在电池盖板打开后的状态示意图；
图6是电池仓田字型骨架的结构示意图；
图中，1-动力模块，2-电池仓，3-座舱，4-起落架，11-动力组件，12-机臂组件，21-上层可翻盖盖板，22-骨架上层边缘基板，23-分电模块，24-田字型金属骨架，25-电池模组，26-飞控模块，27-下层基板，31-座椅，111-电机座，112-电机，113-电调，114-螺旋桨，121-机臂管，122-Y型连接件，241-骨架侧板，242-骨架纵梁，243-骨架横梁，244-十字架，245-骨架挂耳，246-电池安装位
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，多旋翼载人飞行器包括动力模块1、电池仓2、座舱3和起落架4四部分，动力模块1与电池仓2直接相连，在布局上位于同一高度，形成一个飞行平台；座舱3位于电池仓2的下方，起落架4安装在座舱3的下方。这样的整机布局使得桨平面位于座舱的上方，避免了潜在的桨叶射出带来的伤害；同时，这可以使得整机重心低于桨平面，有利于飞行姿态的稳定；另外，这还可以缩短动力线缆的长度，具有模块化设计和维修方便等优点。
如图1和2所示，动力模块1有四个，分别固定在电池仓2的四个直角处，动力模块1包括动力组件11和机臂组件12，机臂组件12包括Y型连接件122以及连接在Y型连接件122两个分叉上的两个机臂管121，每个机臂管121的端部固定一套动力组件11，动力组件11包括电机座111、电机112、电调113和螺旋桨114，电机座111固定在机臂管121的端部，电机座111内部安装电调113，电机座111的上下端面分别安装一电机112，每个电机112带动一个螺旋桨114，从而配置成八轴十六桨的形式。通过在每一组动力组件11末端采用了上下共轴安装两套电机螺旋桨的形式，使得在飞行器的有限设计尺寸范围内带来航时和载重的较大提升，同时做到了动力系统的安全冗余。
为了便于飞行器的收纳和运输，如图3所示，Y型连接件122的两个分叉上连接的两个机臂管121相对于Y型连接件122可向下折叠。在机臂展开时飞行器处于飞行状态，在机臂向下折叠时飞行器处于收纳状态，折叠后整机尺寸大大缩小，便于在地面的包装运输。两个机臂管121之间的夹角与整机轴距、机臂长度、桨叶直径等设计参数相关，优选角度45°≤α≤135°。为了保持刚强度，同时兼顾轻量化要求，机臂管121由碳纤维复合材料制成。
本发明的飞行器的电池仓2与动力模块1和座舱3直接相连，它不仅需要承担动力模块1产生的巨大弯矩，而且还受承受电池的自重和座舱及乘客的重量，同时还需满足飞行器设计的轻量化要求，同时兼顾操作便捷性。
如图4-6所示，电池仓2包括上层可翻盖盖板21、骨架上层边缘基板22、分电模块23、田字型金属骨架24、电池模组25、飞控模块26和下层基板27，上层可翻盖盖板21和骨架上层边缘基板22设置在田字型金属骨架24上表面，下层基板27固定在所述的田字型金属骨架24下表面，上层可翻盖盖板21、骨架上层边缘基板22、田字型金属骨架24和下层基板27围成四象限的内部空间，四组电池模组23分别固定安装在每个象限的内部空间，每组电池模组23对应的上层可翻盖盖板21上固定安装两个分电模块23，每个分电模块上设置有导电铜排，上层可翻盖盖板21与田字型金属骨架24的两侧通过合页可转动连接，当上层可翻盖盖板21翻下后，导电铜排即可与分电模块23上的导电铜排通过螺钉连通，进行电池模组25与外部电机的导电汇流；飞控模块26固定在下层基板27的下表面，便于从座舱3中对其进行检修。
本发明的电池仓2的上层边缘基板22、下层基板27和田字型金属骨架24均参与受力，需承担动力模块1产生的巨大弯矩、电池的自重、座舱及乘客的重量，具备一定的刚强度，同时又要满足飞行器轻量化的要求，因此，田字型金属骨架24由铝合金、镁铝合金、碳钢等制成，上层边缘基板22、下层基板27采用碳纤维复合材料制成。上层可翻盖盖板21的设计也便于电池模组25的取放。
田字型金属骨架24由外围一圈的骨架侧板241、骨架纵梁242、骨架横梁243和十字架244组成，采用拆分部件的形式，为了便于固定安装下方的座舱3，骨架侧板241的内侧面上均匀设置若干个骨架挂耳245，从而将座舱3和乘客的重量均匀地分布田字型金属骨架22上，同时座舱3本身的机舱结构也可对电池仓2进行刚度加强；为了便于固定电池模组25，骨架侧板241的内表面和十字架244侧面若干个电池安装位246，防止电池模组25在飞行器飞行过程中发生晃动。
座舱3内安装座椅，座舱3的顶面即为电池仓2的下表面，起落架4对称安装在座舱3的两侧。
在本发明的实施过程中，结构设计结合有限元仿真分析，对电池仓2在受力情况下进行刚强度的仿真。结合有限元分析的结果，设计时可将材料尽量堆积在受力较大的部分和关键的能量传递路径上，对剩下的部位做掏空处理，以达到轻量化的目标。
本发明在多旋翼载人飞行器的动力架构和结构布局上实现上长航时和大载重的兼容，同时又具有到一定的安全性能和姿态稳定性能；在结构设计上通过Y型折叠机臂+田字型金属骨架的结构设计，兼容了结构紧凑性和力学性能的要求，同时做到模块化布局，维修简便，具有很高的工程实现价值。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述的飞行器包括动力模块(1)、电池仓(2)、座舱(3)和起落架(4)四部分，所述的动力模块(1)与所述的电池仓(2)直接相连，且两者布置在同一高度，形成一个飞行平台；所述的座舱(3)固定在所述的电池仓(2)下方，所述的起落架(4)安装在所述的座舱(3)底部。
2.根据权利要求1所述的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述的动力模块(1)有四个，分别固定在所述的电池仓(2)的四个直角处，所述的动力模块(1)包括动力组件(11)和机臂组件(12)，所述的机臂组件(12)包括Y型连接件(122)以及连接在所述的Y型连接件(122)上的两个机臂管(121)，每个机臂管(121)的端部固定一套动力组件(11)，所述的动力组件(11)包括电机座(111)、电机(112)、电调(113)和螺旋桨(114)，所述的电机座(111)固定在所述的机臂管(121)的端部，所述的电机座(111)内部安装所述的电调(113)，所述的电机座(111)的上下端面分别安装一电机(112)，每个电机(112)带动一个螺旋桨(114)，从而配置成八轴十六桨的形式。
3.根据权利要求2所述的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述的Y型连接件(122)与所述的机臂管(121)为可折叠连接。
4.根据权利要求2所述的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述的机臂管(121)由碳纤维复合材料制成。
5.根据权利要求2所述的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述的Y型连接件(122)的两个分叉的夹角为α，其中45°≤α≤135°。
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