CN110329519B - 一种飞行器的机舱结构、飞行器及飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，公开了一种飞行器的机舱结构，该结构包括：机舱壳体，舱口盖，对称设置在机舱壳体两侧的动力装置，对机舱壳体进行支撑并对机舱壳体内部进行区间划分的隔框，固定设置在机舱壳体中部的电池组，设置在机舱壳体的前后两端的散热装置，靠近动力装置设置的电机控制器，远离电机控制器设置的飞控装置；本发明将动力舱和设备舱一体化设计，避免了单独设置动力舱；将散热装置、电机控制器设置在机舱的前部与后部，远离设置在机舱中部的飞控装置，避免了电磁干扰；本发明节省重量，空间布局合理。同时本发明还公开了包括该机舱结构的飞行器及飞行汽车。

Description

一种飞行器的机舱结构、飞行器及飞行汽车

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种飞行器的机舱以及采用该机舱结构的飞行器及飞行汽车。

背景技术

现有技术中，飞行器的机舱包括：独立的动力舱、设备舱以及隔离舱。

由于动力舱内需安装发动机、离合器和减速箱等动力设备，因此动力舱内必须配备强硬的系统挂架和减震装置，同时还应备良好的隔音效果。

设备舱内根据功能被划分为若干独立的空间，空间内放置辅助动力系统、救生设备、应急设备等功能部件；设备舱内需保持较低的温度和较小的噪声振动。

飞控、导航定位系统、机载数据终端、光电载荷等设备通常设置在隔离舱内，各电磁设备之间需要保持一定的距离或者采取隔离措施，以避免发生电磁干扰。

以上设计导致飞行器的舱体结构较为复杂，间接导致飞行器空间大，重量大。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术的不足，本发明提供一种飞行器的机舱结构，通过合理布局机舱内各装置，令飞行器的机舱具有结构简单、轻量化、强度高的特点，另外本发明还提供一种基于该机舱结构的飞行器及飞行汽车。

本发明的一个技术方案是：一种飞行器的机舱结构，它包括：机舱壳体，舱口盖，对称设置在机舱壳体两侧的动力装置，机舱壳体内还设有隔框、电池组、电机控制器、飞控装置以及散热装置；

机舱壳体为横纵对称结构；机舱壳体的顶部设有大跨度舱口；舱口盖设置在舱口处；

动力装置包括分布在机舱壳体外周的至少两个涵道或旋翼；

隔框对机舱壳体内部进行区间划分并对机舱壳体进行支撑；

电池组设置在机舱壳体中部，并与机舱壳体的底板固定；电池组降低了整体重心，增加飞行器的稳定性；

电机控制器的数量与动力装置的数量相同，电机控制器靠近相对应的动力装置设置；

飞控装置远离电机控制器设置，减少电磁对飞控装置的干扰；

散热装置设置在机舱壳体的前后两端，在散热装置底面相对的机舱壳体处设有排气口。

飞机机舱通常采用硬壳式设计或半硬壳式设计，硬壳式机身采用框架、隔框形成机身的外形，而蒙皮承受主要的应力；半硬壳式机身广泛采用了金属蒙皮，并且将蒙皮与隔框、大梁、桁条牢固地铆接起来，成为一个受力的整体。在上述方案的基础上，进一步的，机舱壳体采用半硬壳式设计，并在内外侧的蒙皮之间设有蜂窝芯材，蒙皮与蜂窝芯材之间采用固化方式连接。

在上述方案的基础上，进一步的，动力装置的数量为4个或6个；与动力装置数量相等的电机控制器对称的设置在电池组的前后两侧；当前后两侧的电机控制器的数量为大于2时，每侧的电机控制器分为上下两层布置，分层布置不仅结构紧凑，也方便外侧的动力装置就近布线，同时能够实现电池组供电线路和散热装置水路的最优布局。

在上述方案的基础上，进一步的，机舱壳体的外侧设有安装接口，动力装置设有连接法兰；动力装置通过连接法兰与安装接口固定连接。更进一步的，安装接口设有贯通孔，机舱壳体设有连通孔，连接法兰中心设有法兰开孔，动力装置与连接法兰之间设有支撑连接管；动力装置的线路引出后依次通过支撑连接管、法兰开孔、贯通孔、连通孔引入机舱壳体内部，与电机控制器、飞控装置或散热装置连接。

在上述方案的基础上，进一步的，机舱壳体内侧或外侧对应安装接口的位置处设有加强结构，对机舱进行局部加强；加强结构包括：贴附在机舱壳体侧壁上的壁板以及与壁板连接且向下延伸的腹板；腹板向下延伸，将动力装置起降产生的拉力传递到机舱的下部，能够避免机舱上部开设舱口和设备安检口所造成的强度缺陷，同时避免机舱上部承受更大的载荷。

在上述方案的基础上，进一步的，飞控装置通过横向托架安装在电池组的上方；当动力装置的数量为2个或6个时，在飞控装置的两侧恰好设有一组动力装置，此时横向托架的左右两端分别与位于飞控装置两侧的加强结构相连，减缓机舱对舱口盖的挤压。

在上述方案的基础上，进一步的，隔框为倒U型结构并设置在舱口位置，在舱口处形成加强，弥补了机舱壳体上开设舱口导致的强度减弱和结构变形。更进一步的，隔框内至少设有一根托架立柱；托架立柱的一端与机舱壳体底板固定连接，另一端与隔框固定连接；托架立柱对隔框处进行加强，通过隔框与托架立柱互相支撑，形成支撑框架，增加隔框的稳定性和机舱的刚度，满足对各设备的支撑要求。

上述方案中，具体的，散热装置包括：散热水箱以及风扇；风扇位于散热水箱上方，并向下吹风，在风扇上方相对的机舱壳体上设有进气孔或格栅，便于气流进入风扇。进一步的，散热水箱通过水箱托架安装在机舱壳体内，水箱托架四周安装有隔热板，避免散热水箱内的热量扩散到机舱内其它位置。当动力装置的数量为6个时，散热装置的左右两侧恰好设有一组动力装置，为增强散热装置的结构稳定性，水箱托架的左右两端分别与位于散热装置两侧的加强结构相连。更进一步的，水箱托架朝向电机控制器的一侧设有支撑柱；支撑柱对电机控制器进行固定。

本发明的第二个技术方案是：一种飞行器，它包括如上所述的一种飞行器的机舱结构，同时该飞行器还包括：乘客舱或货舱；乘客舱或货舱设置在机舱壳体内，或者，乘客舱或货舱悬挂在机舱壳体底部。进一步的，该飞行器可以为无人驾驶也可以由驾驶员驾驶。

本发明的第三个技术方案是：一种飞行汽车，它包括如上所述的一种飞行器的机舱结构，同时该汽车还包括至少包含3个车轮的车辆底盘，车辆底盘设置在机舱壳体底部。

本发明的第四个技术方案是：一种飞行汽车，它包括如上所述的一种飞行器，同时该汽车还包括至少包含3个车轮的车辆底盘，当乘客舱或货舱设置在机舱壳体内时，车辆底盘设置在机舱壳体底部；当乘客舱或货舱悬挂在机舱壳体底部时，车辆底盘设置在乘客舱或货舱底部。

有益效果：本发明采用电驱模式，将动力舱和设备舱一体化设计，避免了单独设置动力舱；通过设置隔框对机舱壳体内部进行纵向区间划分，将散热装置、电机控制器设置在机舱的前部与后部，远离设置在机舱中部的飞控装置，避免了电磁干扰；机舱局部受载严重部位设有加强结构，使舱体具有足够的强度和刚度；本发明节省重量，空间布局合理，各功能部件的安装、拆卸和检修过程更加方便。

附图说明

图1为本发明所述机舱结构的俯视图；

图2为本发明所述机舱结构去除动力装置及舱口盖后的立体图；

图3为本发明所述机舱结构去除舱口盖后的俯视图；

图4为本发明所述机舱结构中机舱中部的结构布置示意图；

图5为本发明所述机舱结构中散热装置的结构示意图；

图6为本发明所述机舱结构中散热装置与周边的连接关系示意图；

图中：1-机舱壳体、2-舱口盖、3-动力装置、4-隔框、5-电池组、6-电机控制器、7-飞控装置、8-散热装置、9-安装接口、10-连接法兰、11-支撑连接管、12-托架立柱、13-加强结构、14-散热水箱、15-风扇、16-水箱托架、17-隔热板、18-支撑柱、19-横向托架、20-起落架。

具体实施方式

实施例1，参见附图1、2，一种飞行器的机舱结构，它包括：机舱壳体1，舱口盖2，对称设置在机舱壳体1两侧的动力装置3，在机舱壳体1内设置有隔框4、电池组5、电机控制器6、飞控装置7以及散热装置8。

机舱壳体1为横纵对称的结构，优选为长条形，具有流线型气动外形；机舱壳体1的顶部设有大跨度舱口；舱口盖2设置在舱口处；机舱壳体1的底部还可设有起落架20。

动力装置3包括分布在机舱壳体1外周的至少两个涵道或旋翼；涵道或旋翼的数量为偶数个，可以对称分布在长条形的机舱壳体1的左右两侧，通常四个涵道或旋翼即可满足使用要求。本例中，动力装置3优先采用六涵道，六涵道分别布置在机舱壳体1两侧的前、中、后部，每个涵道匹配相应的电机和桨叶；涵道或旋翼不仅要实现垂直起降，转向时也需要匹配各个涵道或旋翼的不同速度，调整飞行器的飞行姿态。

隔框4对机舱壳体1内部进行区间划分并对机舱壳体1进行支撑，本例中，沿机舱的前后方向设置了两个隔框4，将机舱壳体1内部分隔成前中后三个部分。

电池组5设置在机舱壳体1中部，并与机舱壳体1的底板固定；电池组5通常包括多块电池，整体铺设在机舱壳体1的底部，降低了整体重心，增加飞行器的稳定性。

电机控制器6的数量与动力装置3的数量相同，电机控制器6靠近相对应的动力装置3设置；本例中的电机控制器6的数量为6个，对称的设置在电池组5的前后两侧，每侧的3个电机控制器6分为上下两层布置，上层2个，下层1个，分层布置不仅结构紧凑，也方便外侧的动力装置3就近布线，同时能够实现电池组5供电线路和散热装置8水路的最优布局。

飞控装置7远离电机控制器6设置，减少电磁对飞控装置7的干扰；本例中，飞控装置7设置在电池组5的上方。

散热装置8设置在机舱壳体1的前后两端，在散热装置8底面相对的机舱壳体1处设有栅格式开口，使热气排往机舱外部。

实施例2，在实施例1的基础上，对所述机舱壳体1做进一步限定：

机舱为半硬壳式结构，半硬壳式结构包括局部骨架和能受力的机舱壳体1，半硬壳式结构的受力强度满足使用要求，而且质量不会太重，降低了能耗。机舱壳体1采用蜂窝夹层结构，即在内外侧的蒙皮之间设有蜂窝芯材，蒙皮与蜂窝芯材之间采用固化方式连接；蜂窝芯材可为纸质或铝质。本例中，所述蜂窝芯材优选为纸质，蜂窝芯材的厚度为4-15毫米，所述蒙皮的厚度为0.4-1毫米。根据不同位置的刚度和强度要求，机舱壳体1的不同位置可以采用不同厚度规格的蜂窝芯材。

参见附图2、3，机舱壳体1的外侧设有安装接口9，动力装置3设有连接法兰10；动力装置3通过连接法兰10与安装接口9固定连接。更进一步的，安装接口9设有贯通孔，机舱壳体1设有连通孔，连接法兰10中心设有法兰开孔，动力装置3与连接法兰10之间设有支撑连接管11；动力装置3的线路引出后依次通过支撑连接管11、法兰开孔、贯通孔、连通孔引入机舱壳体1内部，与电机控制器6、飞控装置7或散热装置8连接。

机舱壳体1内侧或外侧对应安装接口9的位置处设有加强结构13，对机舱进行局部加强；加强结构13包括：贴附在机舱壳体1侧壁上的壁板、以及与壁板连接且向下延伸的腹板；腹板向下延伸，将动力装置2起降产生的拉力传递到机舱的下部，能够避免机舱上部开设舱口和设备安检口所造成的强度缺陷，同时避免机舱上部承受更大的载荷。本实施例中，加强结构13均设置在机舱壳体1的内侧。

实施例3，在实施例1或2的基础上，对所述隔框4做进一步限定：

参见附图2，本例中，隔框4为倒U型结构，并设置在舱口位置，且分别靠近舱口的前后两端，在舱口处形成加强，弥补了机舱壳体1上开设舱口导致的强度减弱和结构变形。更进一步的，本例中，每个隔框4内对称的设有4根托架立柱12；托架立柱12的一端与机舱壳体1底板固定连接，另一端与隔框4固定连接；托架立柱12对隔框4处进行加强，通过隔框4与托架立柱12互相支撑，形成支撑框架，增加隔框4的稳定性和机舱的刚度，满足对各设备的支撑要求。

实施例4，在实施例1或2或3的基础上，对所述飞控装置7、所述散热装置8的布置做进一步限定：

参见附图4，飞控装置7通过横向托架19安装在电池组5的上方，横向托架19的左右两端分别与位于飞控装置7两侧的加强结构13相连，减缓机舱对舱口盖2的挤压。

参见附图5，散热装置8包括：散热水箱14以及风扇15；风扇15位于散热水箱14上方，并向下吹风；在风扇15上方相对的机舱壳体1上设有进气孔或格栅。

参见附图6，散热水箱14通过水箱托架16安装在机舱壳体1内，水箱托架16上安装有隔热板17，避免散热水箱14内的热量扩散到机舱内其它位置。为增强散热装置8的结构稳定性，水箱托架16的左右两端分别与位于散热装置8两侧的加强结构13相连。进一步的，水箱托架16朝向电机控制器6的一侧设有支撑柱18；支撑柱18对电机控制器6进行固定。

实施例5，一种飞行器，它包括如实施例1或2或3或4所述的一种飞行器的机舱结构，同时飞行器还包括：乘客舱或货舱；乘客舱或货舱设置在机舱壳体1内，或者，悬挂在所述机舱壳体1底部。进一步的，该飞行器可以为无人驾驶也可以由驾驶员驾驶。

实施例6，一种飞行汽车，它包括如实施例1或2或3或4所述的一种飞行器的机舱结构，同时该飞行汽车还包括至少设有三个车轮的车辆底盘；车辆底盘设置在机舱壳体1底部。

实施例7，一种飞行汽车，它包括如实施例5所述的一种飞行器，同时该飞行汽车还包括至少设有三个车轮的车辆底盘；当乘客舱或货舱设置在机舱壳体1内时，车辆底盘设置在机舱壳体1底部；当乘客舱或货舱悬挂在机舱壳体1底部时，车辆底盘设置在乘客舱或货舱底部。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种飞行器的机舱结构，它包括：机舱壳体(1)，舱口盖(2)，对称设置在所述机舱壳体(1)两侧的动力装置(3)，其特征在于：所述机舱壳体(1)内还设有隔框(4)、电池组(5)、电机控制器(6)、飞控装置(7)以及散热装置(8)；

所述机舱壳体(1)为横纵对称结构；所述机舱壳体(1)顶部设有舱口，所述舱口盖(2)设置在所述舱口处；

所述动力装置(3)包括分布在机舱壳体外周的至少两个涵道或旋翼；所述机舱壳体(1)的外侧设有安装接口(9)，所述动力装置(3)设有连接法兰(10)；所述动力装置(3)通过所述连接法兰(10)与所述安装接口(9)固定连接；

所述隔框(4)对所述机舱壳体(1)进行支撑并对所述机舱壳体(1)内部进行区间划分；

所述电池组(5)设置在所述机舱壳体(1)中部，并与所述机舱壳体(1)的底板固定；

所述电机控制器(6)的数量与所述动力装置(3)的数量相同，所述电机控制器(6)靠近相对应的所述动力装置(3)设置；

所述飞控装置(7)远离所述电机控制器(6)设置；

所述散热装置(8)设置在所述机舱壳体(1)的前后两端，在所述散热装置(8)底面相对的所述机舱壳体(1)处设有排气口；

所述机舱壳体(1)内侧或外侧对应所述安装接口(9)的位置处设有加强结构(13)；所述加强结构(13)包括：贴附在所述机舱壳体(1)侧壁上的壁板、以及与所述壁板连接且向下延伸的腹板；

所述散热装置(8)包括：散热水箱(14)以及风扇(15)；所述风扇(15)位于所述散热水箱(14)上方，并向下吹风；在所述风扇(15)上方相对的所述机舱壳体(1)上设有进气孔或格栅；所述散热水箱(14)通过水箱托架(16)安装在所述机舱壳体(1)内，所述水箱托架(16)四周安装有隔热板(17)；当所述动力装置(3)设置在所述散热装置(8)两侧时，所述水箱托架(16)的左右两端分别与位于所述散热装置(8)两侧的所述加强结构(13)相连。

2.如权利要求1所述的一种飞行器的机舱结构，其特征在于：所述飞控装置(7)通过横向托架(19)安装在所述电池组(5)的上方；当所述动力装置(3)设置在所述飞控装置(7)两侧时，所述横向托架(19)的左右两端分别与位于所述飞控装置(7)两侧的所述加强结构(13)相连。

3.如权利要求1所述的一种飞行器的机舱结构，其特征在于：所述电机控制器(6)对称的设置在所述电池组(5)的前后两侧；当前后两侧的所述电机控制器(6)的数量为大于2时，每侧的所述电机控制器(6)分为上下两层布置。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种飞行器的机舱结构，其特征在于：所述机舱壳体(1)包括蜂窝芯材、以及设置在蜂窝芯材内外侧的蒙皮。

5.一种飞行器，其特征在于：所述飞行器包括：

如权利要求1-4任一项所述的一种飞行器的机舱结构；

乘客舱或货舱；所述乘客舱或所述货舱设置在所述机舱壳体(1)内，或者，所述乘客舱或所述货舱悬挂在所述机舱壳体(1)底部。

6.一种飞行汽车，其特征在于：所述飞行汽车包括：

如权利要求1-4任一项所述的一种飞行器的机舱结构；

车辆底盘，所述车辆底盘设置在所述机舱壳体(1)底部，且所述车辆底盘设有至少三个车轮。

7.一种飞行汽车，其特征在于：所述飞行汽车包括：

如权利要求5所述的一种飞行器；

车辆底盘，所述车辆底盘设有至少三个车轮；

当所述乘客舱或所述货舱设置在所述机舱壳体(1)内时，所述车辆底盘设置在所述机舱壳体(1)底部；当所述乘客舱或所述货舱悬挂在所述机舱壳体(1)底部时，所述车辆底盘设置在所述乘客舱或所述货舱底部。