CN111114764A

CN111114764A - 无人机抛弃式螺旋桨变换装置

Info

Publication number: CN111114764A
Application number: CN202010084850.XA
Authority: CN
Inventors: 甄文强; 龚志斌; 关晓辉; 李潘; 李波; 邓坤; 丁志伟; 曾飞; 陈强洪; 唐其琴; 赵平; 周欢
Original assignee: General Engineering Research Institute China Academy of Engineering Physics
Current assignee: General Engineering Research Institute China Academy of Engineering Physics
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: CN111114764B

Abstract

本发明公开了无人机抛弃式螺旋桨变换装置，包括电机、循环机构、起飞机构；电机轴的上端侧壁设置有螺纹；单向轴承内圈固定套装在电机轴上，巡航螺旋桨的旋转中心固定套装在单向轴承的外圈上；巡航螺旋桨为反桨；起飞机构与电机轴螺纹连接，起飞螺旋桨为正桨；本申请使用两个螺旋桨共轴安装的方式，通过电机的正反转实现在起飞时候起飞结构转动工作，而在起飞后对起飞机构进行脱离，让循环机构工作，使起飞螺旋桨和巡航螺旋桨进行工作变换，使得无人机动力系统可以兼顾起飞大推力需求和巡航高效率需求，对于减小电机功率需求，提高无人机的巡航时间有重要作用。

Description

无人机抛弃式螺旋桨变换装置

技术领域

本发明属于无人机螺旋桨技术领域，具体涉及无人机抛弃式螺旋桨变换装置。

背景技术

目前，螺旋桨是中小型无人机动力系统的重要组成部分，相对于其他推进方式，螺旋桨动力系统具有系统简单、可靠性高维护方便等优点。螺旋桨作为直接产生推进力的部件，其工作特性对无人机的飞行性能影响较大，螺旋桨的功率需求在不同的速度下差异较大，需要与无人机的发动机进行性能匹配设计。

对于大型无人机或者载人飞机，一般使用变桨距螺旋桨，通过改变螺旋桨的桨距适应不同的工况，可以有效减小发动机的功率需求，可以兼顾起飞状态和巡航状态。但是，螺旋桨的变桨距机构一般较为复杂，难以应用在中小型无人机的小尺寸螺旋桨上，因此，中小型无人机一般使用固定桨距螺旋桨，选择螺旋桨时需要兼顾起飞和巡航的特性需求，使得螺旋桨的巡航性能无法处于最优状态，进而导致无人机的巡航效率降低、功耗增大、巡航时间缩短，对于追求长航时指标的无人机是一个不容忽视的问题。

因此，针对上述问题，需要一种无人机抛弃式螺旋桨变换装置，分别适应起飞和巡航状态，能够满足中小型无人机起飞大推力和巡航高效率的需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供无人机抛弃式螺旋桨变换装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

无人机抛弃式螺旋桨变换装置，包括：

电机；电机通过电机轴进行动力输出；电机轴的上端侧壁设置有螺纹；

循环机构；循环机构包括巡航螺旋桨、单向轴承，单向轴承内圈固定套装在电机轴上，巡航螺旋桨的旋转中心固定套装在单向轴承的外圈上；巡航螺旋桨为反桨；

起飞机构；起飞机构包括起飞螺旋桨，起飞机构与电机轴螺纹连接，起飞螺旋桨为正桨；在起飞过程中，电机工作，电机轴沿第一方向旋转，起飞螺旋桨工作，巡航螺旋桨在气流作用下自由转动；完成起飞后，电机刹车，起飞螺旋桨在惯性作用下继续旋转，带动起飞机构相对于电机轴旋转脱出；起飞螺旋桨脱离后，电机反转，在单向轴承作用下，巡航螺旋桨开始工作。

具体地，起飞机构还包括：

紧固螺母；

固定套筒；固定套筒的第一端侧壁设置有外螺纹，固定套筒的第二端侧壁设置有内螺纹；固定套筒的第一端穿过起飞螺旋桨的旋转中心后与紧固螺母旋接，起飞螺旋桨被卡紧安装在紧固螺母与固定套筒之间，固定套筒的第二端与电机轴旋接。

具体地，循环机构还包括E型挡圈，E型挡圈安装在巡航螺旋桨内部，并用于对单向轴承的轴向限位。

优选地，起飞机构还包括分离弹簧，在起飞机构未脱离无人机时，分离弹簧被压缩置于固定套筒内部与巡航螺旋桨内部之间，分离弹簧的一端抵紧固定套筒，分离弹簧的另一端抵紧E型挡圈。

本发明的有益效果在于：

本申请使用两个螺旋桨共轴安装的方式，通过电机的正反转实现在起飞时候起飞结构转动工作，而在起飞后对起飞机构进行脱离，让循环机构工作，使起飞螺旋桨和巡航螺旋桨进行工作变换，使得无人机动力系统可以兼顾起飞大推力需求和巡航高效率需求，对于减小电机功率需求，提高无人机的巡航时间有重要作用。

附图说明

图1为本申请的分解示意图；

图2为本申请的起飞状态的示意图；

图3为本申请的巡航状态的示意图。

图中：1-紧固螺母，2-起飞螺旋桨，3-固定套筒，4-分离弹簧，5-E型挡圈，6-单向轴承，7-巡航螺旋桨，8-电机轴，9-电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-3所示，无人机抛弃式螺旋桨变换装置，包括：

电机9；电机9通过电机轴8进行动力输出；电机轴8的上端侧壁设置有螺纹；

循环机构；循环机构包括巡航螺旋桨7、单向轴承6，单向轴承6内圈固定套装在电机轴8上，巡航螺旋桨7的旋转中心固定套装在单向轴承6的外圈上；巡航螺旋桨7为反桨；

起飞机构；起飞机构包括起飞螺旋桨2，起飞机构与电机轴8螺纹连接，起飞螺旋桨2为正桨；在起飞过程中，电机9工作，电机轴8沿第一方向旋转，起飞螺旋桨2工作，巡航螺旋桨7在气流作用下自由转动；完成起飞后，电机9刹车，起飞螺旋桨2在惯性作用下继续旋转，带动起飞机构相对于电机轴8旋转脱出；起飞螺旋桨2脱离后，电机9反转，在单向轴承6作用下，巡航螺旋桨7开始工作。

如图1所示，起飞机构还包括：

紧固螺母1；

固定套筒3；固定套筒3的第一端侧壁设置有外螺纹，固定套筒3的第二端侧壁设置有内螺纹；固定套筒3的第一端穿过起飞螺旋桨2的旋转中心后与紧固螺母1旋接，起飞螺旋桨2被卡紧安装在紧固螺母1与固定套筒3之间，固定套筒3的第二端与电机轴8旋接。

如图1所示，循环机构还包括E型挡圈5，E型挡圈5安装在巡航螺旋桨7内部，并用于对单向轴承6的轴向限位。E型挡圈5是横向固定安装在巡航螺旋桨7内部。

如图1所示，起飞机构还包括分离弹簧4，在起飞机构未脱离无人机时，分离弹簧4被压缩置于固定套筒3内部与巡航螺旋桨7内部之间，分离弹簧4的一端抵紧固定套筒3，分离弹簧4的另一端抵紧E型挡圈5。

在一些实施例中分离弹簧4的一端与固定套筒3固定连接，优选可以采用焊接。

在本实施例中，使用分离弹簧4作为起飞机构分离的动力源，可以让起飞机构与无人机本体进行很好的分离。

本申请中，起飞螺旋桨2为正桨，巡航螺旋桨7为反桨，电机轴8上的连接螺纹为左旋螺纹。

本申请中，螺旋桨变换装置应用于前拉式的动力系统布局。

具体的，紧固螺母1、起飞螺旋桨2、固定套筒3和分离弹簧4安装为一个整体，并在巡航时候解脱脱离无人机主体。

如图2所示，在起飞前及起飞过程中，此时，电机9带动电机轴8及起飞螺旋桨2顺时针旋转，起飞螺旋桨2处于工作状态，提供起飞拉力，巡航螺旋桨7在气流作用下自由转动，不提供拉力；完成起飞后，电机9刹车停止转动，起飞螺旋桨2在惯性作用下继续旋转，固定套筒3从电机轴8前端的螺旋处脱出，在分离弹簧4及自身气动拉力的作用下，起飞螺旋桨2向前飞出脱离无人机；

如图3所示，起飞螺旋桨2脱离后，电机9反转，巡航螺旋桨7在电机轴8的带动下逆时针转动，提供巡航阶段的拉力。

在本申请中，起飞螺旋桨2和巡航螺旋桨7的中心处均轴向设置有圆形通孔，E型挡圈5、单向轴承6均设置在巡航螺旋桨7的圆形通孔内，固定套筒3、分离弹簧4的一部分设置在巡航螺旋桨7的圆形通孔内，固定套筒3、分离弹簧4的另一部分设置在起飞螺旋桨2的圆形通孔内，电机轴8的一端穿过单向轴承6内部、分离弹簧4中部后与固定套筒3旋接。

本申请中，紧固螺母1、起飞螺旋桨2、固定套筒3、分离弹簧4、单向轴承6、巡航螺旋桨7和电机轴8均同轴心线设置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims

1.无人机抛弃式螺旋桨变换装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人机抛弃式螺旋桨变换装置，其特征在于，起飞机构还包括：

紧固螺母；

3.根据权利要求2所述的无人机抛弃式螺旋桨变换装置，其特征在于，循环机构还包括E型挡圈，E型挡圈安装在巡航螺旋桨内部，并用于对单向轴承的轴向限位。

4.根据权利要求3所述的无人机抛弃式螺旋桨变换装置，其特征在于，起飞机构还包括分离弹簧，在起飞机构未脱离无人机时，分离弹簧被压缩置于固定套筒内部与巡航螺旋桨内部之间，分离弹簧的一端抵紧固定套筒，分离弹簧的另一端抵紧E型挡圈。