CN113998126A - 一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置，活塞发动机的缸体(6)设置在无人机尾舱内，缸头(5)通过尾舱上的开舱结构(7)露出在尾舱外；风冷装置包括：可转导流板(3)、埋入式冷却口(2)、舱内导流板(10)、底部开口结构(9)及螺旋桨(11)；可转导流板(3)可转动设置在开舱结构(7)前端，形成缸头(5)冷却气流；埋入式冷却口(2)设置在尾舱上部；底部开口结构(9)设置在尾舱尾部；舱内导流板(10)设置在尾舱内；埋入式冷却口(2)、舱内导流板(10)和底部开口结构(9)形成尾舱内缸体(6)冷却气流通道；螺旋桨(11)设置在无人机底部。该装置冷却流道短，相对机体偏距小，占尾舱空间小，冷却效果好，减少飞行阻力。

Description

一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置。

背景技术

以风冷活塞发动机为动力装置的无人机，对发动机缸头和缸体肋片的冷却十分重要。冷却不充分或过度冷却，关系到发动机能否正常工作甚至造成空中停车事故，因此风冷活塞发动机需设计冷却装置。

活塞发动机风冷装置常采用风斗设计，利用捕获气流对活塞发动机进行冷却，冷却性能好。但风斗设计突出飞行器表面，飞行阻力大，冷却流管长、相对机体偏距大，占用尾舱空间大，不适合尾舱空间有限的小型无人机。因此，部分小型无人机采用发动机裸露设计，直接将活塞发动机气缸暴露在大气环境中。发动机裸露设计占用尾舱空间小，但由于气流急剧偏传，发生分离，冷却效果不佳，在无人机底部产生一个较大低压区，飞行阻力大。风斗设计和发动机裸露设计都难以满足小型无人机冷却装置冷却流道短，相对机体偏距小，占尾舱空间小，冷却效果好，减少飞行阻力的需求。同时，无人机在大速域、大空域条件下，随着飞行速度、飞行高度的变化，活塞发动机的冷却需求是不同的。

发明内容

本发明提供一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置，解决当前活塞发动机冷却装置风斗设计和发动机裸露设计难以满足小型无人机冷却装置冷却流道短，相对机体偏距小，占尾舱空间小，冷却效果好，减少飞行阻力，具有可调功能，能满足宽速域、大空域下活塞发动机冷却需要的要求的问题。

本发明提供一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置，活塞发动机的缸体6设置在无人机尾舱内，缸头5通过尾舱上的开舱结构7露出在尾舱外；所述风冷装置包括：可转导流板3、埋入式冷却口2、舱内导流板10、底部开口结构9及螺旋桨11；其中，

所述可转导流板3可转动设置在开舱结构7前端，形成缸头5冷却气流；

所述埋入式冷却口2设置在尾舱上部，所述底部开口结构9设置在尾舱尾部，所述舱内导流板10设置在尾舱内，所述埋入式冷却口2、所述舱内导流板10和所述底部开口结构9形成无人机尾舱内缸体6的冷却气流通道；

所述螺旋桨11设置在无人机底部。

可选的，所述无人机尾舱侧壁靠近尾部处设置有凹槽结构8。

可选的，埋入式冷却口2的前导流面18夹角C1为160°-165°，后导流面19夹角C2为65°-75°。

可选的，埋入式冷却口2前导流面18与尾舱蒙皮间采用变半径倒圆结构16，后导流面19和埋入式冷却口侧壁与尾舱蒙皮间采用小半径倒圆结构17。

可选的，舱内导流板10为内部带圆孔的平板结构。

可选的，所述无人机的折叠垂尾1采用类翼型剖面设计，后掠角A1为65°-75°，端部斜切角A2为15°-25°。

可选的，所述风冷装置还包括：安装支架13、电机14和摇杆机构15；可转导流板3包括：导流面22、耳片21及转动轴23；

所述安装支架13固定设置在开舱结构7前端，包括两个安装支架侧壁4；

所述两个安装支架侧壁4与可转导流板3的导流面22构成埋入式导流结构20；

所述耳片21转动连接在所述转动轴23上，所述转动轴23插入在所述两个安装支架侧壁4的圆孔24中；

所述耳片21固定设置在导流面22背面，并与摇杆机构15一端连接，摇杆机构15另一端与电机14的输出轴28连接，所述电机14带动所述导流面22转动。

可选的，所述导流板3的导流角B在7°-20°内转动。

本发明提供一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置，采用埋入式冷却口、舱内导流板，底部开口结构形成的缸体冷却气流对缸体进行冷却；采用修型折叠垂尾、可转导流板与安装支架侧壁构成的埋入式导流结构、开舱结构、凹槽结构形成的缸头冷却气流对缸头进行冷却。这种对缸体和缸头分别冷却的方式均为埋入式结构，冷却流道短，相对弹体偏距小，在满足活塞发动机缸头和缸体冷却需求同时，解决了风斗设计飞行阻力大，冷却流道长，相对机体偏距大，占用尾舱空间大，以及发动机裸露设计冷却性能差，飞行阻力大的问题。

附图说明

图1是本发明折叠无人机用活塞发动机风冷装置示意图；

图2是埋入式冷却口结构设计示意图；

图3是埋入式冷却口示意图；

图4是舱内导流板示意图；

图5是开舱结构和凹槽结构示意图；

图6是修型折叠垂尾示意图；

图7是导流板和安装支架侧壁形成的埋入式导流结构示意图；

图8可转导流板示意图；

图9是安装支架示意图；

图10为摇杆机构连杆示意图；

图11为电机输出轴示意图；

图12为是可转导流板安装示意图；

图13为可转导流板在电机驱动下随摇杆机构转动示意图；

附图标记说明：

1—折叠垂尾； 2—埋入式冷却口；

3—可转导流板； 4—安装支架侧壁；

5—缸头； 6—缸体；

7—开舱结构； 8—凹槽结构；

9—底部开口结构； 10—舱内导流板；

11—螺旋桨； 12—舱段转接框；

13—安装支架； 14—电机；

15—摇杆机构； 16—变半径倒圆结构；

17—小半径倒圆结构； 18—前导流面；

19—后导流面； 20—埋入式导流结构；

21—耳片； 22—导流面；

23—转动轴； 24—圆孔；

25—埋头孔； 26—连杆；

27—连杆； 28—输出轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的折叠无人机用活塞发动机风冷装置进行解释和说明。

请参照图1所示，本发明公开了一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置包括：埋入式冷却口2、舱内导流板10、底部开口结构9、修型折叠垂尾1，可转导流板3，安装支架13、开舱结构7，凹槽结构8、电机14、摇杆机构15及螺旋桨11组成。

请参照图2所示，埋入式冷却口前导流面18夹角C1为160°-165°，后导流面19夹角C2为65°-75°。

请参照图3所示，埋入式冷却口前导流面18与尾舱蒙皮间采用变半径倒圆结构16，后导流面19、埋入式冷却口2侧壁与尾舱蒙皮间采用小半径倒圆结构17。

请参照图4所示，舱内导流板10为内部带圆孔的平板结构。

请参照图5所示，无人机尾舱侧壁具有开舱结构7，靠近尾部处设置有凹槽结构8。

请参照图6所示，无人机折叠垂尾1采用类翼型剖面设计，后掠角A1为65°-75°，端部斜切角A2为15°-25°。

请参照图7所示，两个安装支架侧壁4与可转导流板3的导流面22构成埋入式导流结构20；

请参照图8所示，可转导流板3一端设有转动轴23，导流面22背部设有耳片21；

请参照图9所示，安装支架13具有埋头孔25，且安装支架侧壁4底部设有圆孔24。

请参照图10所示，摇杆机构具有连杆26和连杆27。

请参照图11所示，电机14一端具有输出轴28。

请参照图12所示，安装支架13固定在舱段转接框12上，可转导流板3转动轴23插入安装支架13的圆孔24中，可转导流板3的耳片21通过摇杆机构15与电机14的输出轴28连接。

请参照图13所示，电机14的输出轴28转动时，通过摇杆机构15带动导流板3，使得导流角B在7°-20°内转动。

不工作时，修型折叠垂尾1处于折叠状态，与弹身保持平行。如图1所示，折叠无人机飞行时，修型折叠垂尾1转动到与弹身垂直位置，无人机底部螺旋桨11转动。机身顶部缸体冷却气流在埋入式冷却口2的前导流面18、后导流面19及舱内导流板10作用下导向活塞发动机缸体6。在螺旋桨11抽吸作用下，对活塞发动机缸体6进行冷却，随后从无人机底部开口结构9流出。机身侧面缸头冷却气流经折叠垂尾1时不分离，并产生下偏气流。经可转导流板3的导流面22和安装支架侧壁4构成埋入式导流结构20时，被导向缸头5，同时在可转导流板3的导流面22和安装支架侧壁4相交处形成具较强冷却效果的侧棱涡。在螺旋桨11抽吸作用下，缸头冷却气流对活塞发动机缸头5进行冷却，随后从凹槽结构8流出。

活塞发动机缸头5安装有温度传感器监测活塞发动机气缸工作温度。如图13所示，当活塞发动机缸头5的温度传感器监测到活塞发动机气缸工作温度过低时，发动机控制器控制电机14输出轴28通过摇杆机构15减小可转导流板3的导流角B，降低气流冷却效果。当活塞发动机缸头5的温度传感器监测到活塞发动机气缸工作温度过高时，发动机控制器控制电机14输出轴28通过摇杆机构15增大可转导流板3的导流角B，增强气流冷却效果。通过调节可转导流板3导流角B的大小使得活塞发动机根据工作状态变化获得所需的冷却效果，工作在合适的温度范围内，满足无人机宽速域、大空域的飞行需要。

Claims (8)

1.一种折叠无人机用活塞发动机风冷装置，其特征在于，活塞发动机的缸体(6)设置在无人机尾舱内，缸头(5)通过尾舱上的开舱结构(7)露出在尾舱外；所述风冷装置包括：可转导流板(3)、埋入式冷却口(2)、舱内导流板(10)、底部开口结构(9)及螺旋桨(11)；其中，

所述可转导流板(3)可转动设置在开舱结构(7)前端，形成缸头(5)冷却气流；

所述埋入式冷却口(2)设置在尾舱上部，所述底部开口结构(9)设置在尾舱尾部，所述舱内导流板(10)设置在尾舱内，所述埋入式冷却口(2)、所述舱内导流板(10)和所述底部开口结构(9)形成尾舱内缸体(6)的冷却气流通道；

所述螺旋桨(11)设置在无人机底部。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无人机尾舱侧壁尾部设置有凹槽结构(8)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，埋入式冷却口(2)的前导流面(18)夹角C1为160°-165°，后导流面(19)夹角C2为65°-75°。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，埋入式冷却口(2)前导流面(18)与尾舱蒙皮间采用变半径倒圆结构(16)，后导流面(19)、埋入式冷却口侧壁与尾舱蒙皮间采用小半径倒圆结构(17)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，舱内导流板(10)为内部带圆孔的平板结构。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无人机的折叠垂尾(1)采用类翼型剖面设计，后掠角A1为65°-75°，端部斜切角A2为15°-25°。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风冷装置还包括：安装支架(13)、电机(14)和摇杆机构(15)；可转导流板(3)包括：导流面(22)、耳片(21)及转动轴(23)；

所述安装支架(13)固定设置在开舱结构(7)前端，包括两个安装支架侧壁(4)；

所述两个安装支架侧壁(4)与可转导流板(3)的导流面(22)构成埋入式导流结构(20)；

所述耳片(21)转动连接在所述转动轴(23)上，所述转动轴(23)插入在所述两个安装支架侧壁(4)的圆孔(24)中；

所述耳片(21)固定设置在导流面(22)的背面，并与摇杆机构(14)一端连接，摇杆机构(14)另一端与电机(14)的输出轴(28)连接，所述电机(14)带动所述导流面(22)转动。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导流板(3)的导流角B在7°-20°内转动。

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