CN112874770A - 一种筒式发射旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

旋翼飞行器具有悬停、密闭空间飞行以及密集障碍物区域避障等优点。筒式形式具有存储、运输和维护的便利，以及在高速移动平台投放、灾后和战后复杂地形以及集群部署、快速释放的优点。本发明针对现有旋翼飞行器存储、运输和维护的不便，以及在高速移动平台、灾后和战后复杂地形以及集群部署投放困难的行业痛点，提出了一种适合单一和密集中大口径身管、发射筒平台投放的旋翼飞行器。本发明所公布的方法具有存储、运输和发射的便捷，广泛适用于各种中大口径单兵、机载和车载平台，以及复杂地形环境，能够快速集群部署。

Description

一种筒式发射旋翼飞行器

本发明属于飞行器技术领域，涉及一种筒式发射旋翼飞行器。

背景技术

旋翼飞行器具有悬停、密闭空间飞行以及密集障碍物区域避障等优点。常见的旋翼飞行器如共轴直升机、四旋翼飞行器以及多旋翼飞行器。旋翼飞行器在飞行部署前，通常，需要放置水平台面上，系统上电，螺旋桨旋转，产生升力，机体逐渐上升至特定高度后进行飞行作业。

因此，在特殊情况下，旋翼飞行器难以被释放或难以被便捷使用。这些情况包括：

1)高速移动平台部署问题

如在高速移动车辆和飞行器上，由于移动平台具有比较高的移动速度，会产生较强的横向气动作用力。旋翼飞行器零初始速度起飞，会受到移动车辆和飞行器的横向气动作用力而产生姿态扰动。随着车辆和飞行器移动速度的提升，这种扰动会逐渐加强，直至旋翼飞行器坠机。

2)灾后和战后复杂地形区域部署问题

灾后和战后的复杂地形区域，由于地面充满了建筑瓦砾等，不具备基本的平整度和水平度，难以找到合适的区域用于旋翼飞行器部署。

3)集群部署问题

现有大量旋翼飞行器进行集群表演部署时，需要找到一整块比较平整的场地。随着旋翼飞行器的尺寸和集群规模的持续增长，场地的规模也会随之增长，那么，不同区域的平整度和水平度就难以保证。平整度和水平度差异过大，会限制集群数量和旋翼飞行器的规模。

4)恶劣天气条件部署问题

大风天气，大雨等恶劣天气条件下，传统的方式难以进行旋翼飞行器的部署释放。

5)便携储、运、发问题

传统的多旋翼飞行器占据较大的横向空间，一般储存于箱体进行存储、运输，使用时，需要从存储箱中拿出。存在的问题是箱式存储占据较大的横向空间，使用过程比较耗时。尤其在大规模使用时，更是耗时耗力，非常不方便。

综合上述情况，在恶劣天气条件下，在野外，高速移动或高速运动的飞行器上，传统的旋翼飞行器存在单个和集群部署的困难。

为了解决现有旋翼飞行器存在的诸多问题，本发明公开了一种筒式发射旋翼飞行器。

发明内容

本发明公开了一种筒式发射旋翼飞行器。可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种筒式发射旋翼飞行器，包括下机体带，机体，旋翼杆，电机座，电机，桨毂，螺旋桨，展控杆，随动机构，止动件，风帽，机底，上机体带，连带杆,弹簧和消息触发机构。所述的多组螺旋桨各与桨毂连接，所述的桨毂各与电机连接，所述的电机各与电机座连接，所述的电机座各与旋翼杆连接，所述的旋翼杆与连带杆连接，所述的连带杆与随动机构连接，所述的随动机构与弹簧连接，所述的弹簧与展控杆连接，所述的展控杆与止动件连接，所述的止动件与消息触发机构连接，消息触发机构与机体连接，所述的机体顶端与风帽连接，所述的机体底端装有下机体带，所述的机体中部装有上机体带。

进一步地，旋翼飞行器装配完成，外力作用推动旋翼杆，旋翼杆带动连带杆，连带杆作用随动机构、弹簧和止动件，弹簧受压缩短至一定长度，消息触发机锁定随动机构，旋翼飞行器处于弹丸状态。

进一步地，发射时，下机体带和上机体带与发射筒紧密结合，旋翼飞行器机体能够保证中心定位以及与发射筒的闭气。

进一步地，发射时，发射筒产生高过载作用力，推动旋翼飞行器机体快速向前运动。

进一步地，出发射筒后，特定的时间、距离、速度、姿态范围内，旋翼飞行器以弹丸形态沿着近乎惯性弹道飞行。

进一步地，出发射筒后，消息触发机构获取特定的时间、距离、速度、姿态角、姿态角速率或角加速度等单一和多种环境条件，触发、释放随动杆，压缩弹簧在弹性作用力的作用下推动随动机构，依次推动连带杆，带动旋翼杆和电机以及螺旋桨展开到旋翼飞行状态，消息触发机构再次锁定随动杆。

进一步地，旋翼飞行器展开为飞行器状态后，旋翼开始转动产生向后的拉力，在惯性作用，螺旋气动阻力和旋翼飞行器机体重力集中作用点的作用下，旋翼飞行器一边向前飞行，一边减速，旋翼飞行器的机头向下反转，旋翼向上反转。

进一步地，旋翼飞行器的机头持续向下反转，旋翼持续向上反转，旋翼飞行器从惯性飞行状态转换为悬停状态，进而进行飞行作业。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)便于大批量携带、运输、维护和部署；

2)能够在恶劣大风、大雨等天气条件下发射；

3)能够在野外，灾后或战后积满建筑垃圾环境下发射；

4)能够在高速移动车辆和高速运动飞行器上发射；

5)能够满足密集集群快速部署要求。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的旋翼半展开图。

图3是本发明的旋翼收缩的剖面图。

图4是本发明的一个工作应用流程。

图中：1是下机体带，2是机体，3是旋翼杆，4是电机座，5是电机，6是桨毂，7是螺旋桨，8是展控杆，9是随动机构，10是止动件，11是风帽，12是机底，13是上机体带，14是连带杆，15是弹簧，16是消息触发机构。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如附图所示，一种筒式发射旋翼飞行器，包括：下机体带，机体，旋翼杆，电机座，电机，桨毂，螺旋桨，展控杆，随动机构，止动件，风帽，机底，上机体带，连带杆，弹簧，消息触发机构。

所述的多组螺旋桨各与桨毂连接，所述的桨毂各与电机连接，所述的电机各与电机座连接，所述的电机座各与旋翼杆连接，所述的旋翼杆与连带杆连接，所述的连带杆与随动机构连接，所述的随动机构与弹簧连接，所述的弹簧与展控杆连接，所述的展控杆与止动件连接，所述的止动件与消息触发机构连接，消息触发机构与机体连接，所述的机体顶端与风帽连接，所述的机体底端装有下机体带，所述的机体中部装有上机体带。

所述的一种筒式发射旋翼飞行器有装筒、发射、弹道飞行、弹机转换、旋翼作业五种特征过程。

装筒状态，旋翼飞行器装配完成，外力作用推动旋翼杆，旋翼杆带动连带杆，作用随动机构、止动件和弹簧，弹簧受压缩短，直至消息触发机构锁定随动机构，旋翼飞行器处于弹丸状态。

发射状态，下机体带和上机体带与发射筒紧密结合，旋翼飞行器机体能够保证中心定位，发射筒产生高过载推动作用力，旋翼飞行器机体克服重力，空气阻力，快速运动直至脱离发射筒。

弹道飞行状态，旋翼飞行器机体以弹丸形态按照特定的脱离发射筒参数以惯性形态飞行。

弹机转换状态，出发射筒后，消息触发机构获取机体脱离发射筒的时间、距离，以及机体的速度、姿态角、姿态角速率或角加速度等环境信息，触发、释放随动机构，处在压缩状态的弹簧在弹性作用力的作用下推动随动机构，依次推动连带杆和展控杆，带动旋翼杆、电机和螺旋桨展开到旋翼飞行状态，之后，消息触发机构锁定随动杆，而后，螺旋桨开始转动产生向后的拉力，在惯性作用，螺旋桨气动阻力和旋翼飞行器机体重力集中作用点的作用下，旋翼飞行器机体一边向前飞行，一边减速，旋翼飞行器的机体机头向下反转，螺旋桨向上反转，直至接近竖直转态。

旋翼作业状态，旋翼飞行器螺旋桨产生升力平衡机体重力，螺旋桨通过转速调节进行姿态，航迹等调节。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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等效物界定。

Claims (10)

1.一种筒式发射旋翼飞行器，包括：下机体带(1)，机体(2)，旋翼杆(3)，电机座(4)，电机(5)，桨毂(6)，螺旋桨(7)，展控杆(8)，随动机构(9)，止动件(10)，风帽(11)，机底(12)，上机体带(13)，连带杆(14)，弹簧(15)，消息触发机构(16)，所述的多组螺旋桨(7)各与桨毂(6)连接，所述的桨毂(6)各与电机(5)连接，所述的电机(5)各与电机座(4)连接，所述的电机座(4)各与旋翼杆(3)连接，所述的旋翼杆(3)与连带杆(14)连接，所述的连带杆(14)与随动机构(9)连接，所述的随动机构(9)与弹簧(15)连接，所述的弹簧(15)与展控杆(8)连接，所述的展控杆(8)与止动件(10)连接，所述的止动件(10)与消息触发机构(16)连接，消息触发机构(16)与机体(2)连接，所述的机体(2)顶端与风帽(11)连接，所述的机体(2)底端装有下机体带(1)，所述的机体(2)中部装有上机体带(13)。

2.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：电机座(4)，电机(5)，桨毂(6)，螺旋桨(7)成对出现，最小数量是2对，电机(5)和螺旋桨(7)的组合可以是单桨模式，也可以是共轴双桨模式。

3.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：外力作用可以推动旋翼杆(3)带动连带杆(14)、电机(5)、螺旋桨(7)、随动机构(9)作用弹簧(15)和止动件(10)，直至消息触发机构(16)锁定随动机构(9)，完成旋翼飞行器从飞行器展开状态折叠为弹丸状态。

4.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：消息触发机构(16)锁定随动机构(9)，压缩弹簧(15)作用止动件(10)和随动机构(9)，带动旋翼杆(3)、连带杆(14)、电机(5)和螺旋桨(7)，完成旋翼飞行器从弹丸状态展开为飞行器状态，消息触发机构(16)再次锁定随动机构(9)，确保旋翼飞行器的飞行状态结构稳定。

5.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：压缩弹簧(15)可以推动旋翼飞行器从弹丸状态展开为飞行器状态过程中，旋翼杆(3)、连带杆(14)、电机(5)和螺旋桨(7)部件在重力作用下加快旋翼飞行器从弹丸状态展开为飞行器状态。

6.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：消息触发机构(16)具有感知机体(2)脱离发射筒的时间、距离，以及感知机体(2)的速度、姿态角、姿态角速率和姿态角加速度等单一或多种环境信息的功能，以及综合上述环境信息进行触发、解锁随动机构(9)的功能，还具有记忆锁定随动机构(9)的功能。

7.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：消息触发机构(16)具有通过引线和无线方式接受外界指令消息的功能，引线方式包括UART，CAN等常规接口，无线包括4G、5G，蓝牙，Wi-Fi等常规形式，消息触发机构(16)可以组网同步，组网数量为1到无穷。

8.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：弹丸状态，旋翼飞行器质心距离弹丸最顶段的距离为1/3到2/3的弹丸长度，展开为飞行器状态，质心处于螺旋桨安装点±1/3的弹丸长度之内。

9.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：飞行器状态，消息触发机构(16)锁定随动机构(9)后，旋翼杆(3)带动电机座(4)，电机(5)和螺旋桨(7)产生的拉力线与过机体(2)轴线任意平面的最小投影夹角不大于±20°。

10.根据权利要求1所述的筒式发射旋翼飞行器，其特征在于：弹丸状态，机体(2)、下机体带(1)和上机体带(13)的最大外径尺寸为1-300mm，弹体(2)长度为下机体带(1)和上机体带(13)外径的1到52倍，下机体带(1)可以采用，但不限于导磁性材料和尼龙材料加工制作，机体(2)可以采用电磁发射方式，也可以采用，但不限于火药燃气、高压气体发射方式。

Images