CN114954935A - 飞行平台、固定翼无人机和旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了飞行平台，其采用无机身结构设计，并将飞行控制系统等飞行必须的部件集成在该飞行平台上，使得平台具备飞行功能；当需要执行飞行任务时，只需要将对应的机身安装在飞行平台上就可以立即使用，简单快速，可以针对不同的飞行任务挂载不同的机身，灵活性和通用性大幅提升，从而解决了目前无人机所存在的功能单一、通用性差的问题。实际操作中，根据飞行任务不同，飞行平台上可以更换不同的机身或者同时挂载多个机身，使用便捷。本发明还提出了固定翼无人机和旋翼无人机，二者均包含机身以及飞行平台；当需要更换不同的飞行任务时，只需要将对应的机身安装在飞行平台上就可以立即使用，简单快速，通用性强。

Description

飞行平台、固定翼无人机和旋翼无人机

技术领域

本发明涉及飞行器设计领域，特别是涉及一种飞行平台、固定翼无人机和旋翼无人机。

背景技术

现有无人机，比如固定翼无人机大多是由机身、机翼、尾翼等结构组合而成，机身用于装载动力装置、飞控、电台、油箱、电源等设备，机翼、尾翼等用于提供升力和平衡飞行姿态。

但是，目前的无人机一般仅具备单个机身，很难在一架飞机上集成多个功能，处理多个任务时，往往需要多架飞机同时作业，浪费了人力物力。在抢险救灾等紧急环境中，目前的无人机不具备根据需要快速响应的能力，大部分时间浪费在拆卸原有设备更换需用设备的过程上了。上述可知，目前的无人机存在功能单一、拆装费时繁琐且通用性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞行平台、固定翼无人机和旋翼无人机，其通过将飞行平台和机身设置为相互独立的系统，可以针对不同的任务挂载不同的机身，以解决上述现有无人机所存在的功能单一、通用性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

(一)本发明提供一种飞行平台，包括：

平台本体，所述平台本体为装配有机翼、舵面和尾翼的架体，所述平台本体能够与不同的机身可拆卸连接，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；

飞行单元，所述飞行单元包括飞行控制系统、舵机、电机和安装于所述平台本体上的螺旋桨，所述飞行控制系统、所述舵机和所述电机安装于所述平台本体内部，所述螺旋桨与所述电机电连接，所述电机和所述舵机均与所述飞行控制系统电连接，所述飞行控制系统能够控制所述平台本体的升降和飞行方向，以携带所述机身执行对应的所述飞行任务。

可选的，还包括供电单元和/或燃油供给单元，所述供电单元和/或所述燃油供给单元用于安装在每个所述机身内，以为所述飞行单元供能。

可选的，所述平台本体包括：

杆架；

左侧机翼，所述左侧机翼设置于所述杆架头部的一侧；

右侧机翼，所述右侧机翼设置于所述杆架头部的另一侧，并与所述左侧机翼对称布置；

所述尾翼，所述尾翼设置于所述杆架的尾部；

所述舵面，所述尾翼、所述左侧机翼和所述右侧机翼上均设置有所述舵面。

可选的，所述螺旋桨设置有三组，三组所述螺旋桨分别设置于所述杆架的中部、所述左侧机翼和所述右侧机翼上；任意一所述螺旋桨分别与一所述电机电连接。

可选的，所述平台本体与所述机身之间通过锁紧组件连接，所述锁紧组件包括：

凸块，所述凸块设置于所述平台本体和所述机身中的一者上，且所述凸块上设置有卡槽；

凹槽，所述凹槽开设于所述平台本体和所述机身中的另外一者上，用于容纳所述凸块；

锁紧件，所述锁紧件转动安装于所述凹槽内，且所述锁紧件连接有锁紧驱动件，所述锁紧驱动件能够驱动所述锁紧件转动，以使所述锁紧件卡入或脱离所述卡槽。

可选的，所述锁紧件为偏心轮，所述偏心轮设置于一转轴上；所述锁紧驱动件为锁紧电机，所述锁紧电机设置于所述凹槽内，并与所述转轴连接，用于驱动所述偏心轮转动。

可选的，所述锁紧电机为步进电机。

可选的，所述平台本体上同时安装多个所述机身；且任意一所述机身均通过所述锁紧组件与所述平台本体连接。

本发明提出一种固定翼无人机，包括机身和上述飞行平台；所述机身设置有多个，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；所述飞行平台上挂载不同的所述机身，以执行不同的飞行任务。

不同的所述机身上分别装载摄像机或探测器等。

(二)本发明还提出另一种飞行平台，包括：

平台本体，所述平台本体为装配有多个旋翼的架体，所述平台本体能够与不同的机身可拆卸连接，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；

飞行单元，所述飞行单元包括飞行控制系统、舵机和电机，所述飞行控制系统、所述电机和所述舵机安装于所述平台本体内部，任意一所述旋翼均与一所述电机电连接，所述电机和所述舵机均与所述飞行控制系统电连接，所述飞行控制系统能够控制所述平台本体的升降和飞行方向，以携带所述机身执行对应的所述飞行任务。

可选的，还包括供电单元和/或燃油供给单元，所述供电单元和/或所述燃油供给单元用于安装在每个所述机身内，以为所述飞行单元供能。

可选的，所述平台本体包括杆架和多组所述旋翼，每个所述旋翼均安装在所述杆架上。

可选的，所述平台本体与所述机身之间通过锁紧组件连接，所述锁紧组件包括：

凸块，所述凸块设置于所述平台本体和所述机身中的一者上，且所述凸块上设置有卡槽；

凹槽，所述凹槽开设于所述平台本体和所述机身中的另外一者上，用于容纳所述凸块；

锁紧件，所述锁紧件转动安装于所述凹槽内，且所述锁紧件连接有锁紧驱动件，所述锁紧驱动件能够驱动所述锁紧件转动，以使所述锁紧件卡入或脱离所述卡槽。

可选的，所述锁紧件为偏心轮，所述偏心轮设置于一所述转轴上；所述锁紧驱动件为锁紧电机，所述锁紧电机设置于所述凹槽内，并与所述转轴连接，用于驱动所述偏心轮转动。

可选的，所述锁紧电机为步进电机。

可选的，所述平台本体上同时安装多个所述机身；且任意一所述机身均通过所述锁紧组件与所述平台本体连接。

本发明还提出一种多旋翼无人机，包括机身和如上所述飞行平台；所述机身设置有多个，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；所述飞行平台上挂载不同的所述机身，以执行不同的飞行任务。

不同的所述机身上分别装载摄像机或探测器等。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的飞行平台，采用无机身结构设计，并将动力装置、飞行控制系统等飞行必须的部件集成在该飞行平台上，使得平台具备飞行功能；当需要执行飞行任务时，只需要将对应的机身安装在飞行平台上就可以立即使用，简单快速，可以针对不同的飞行任务挂载不同的机身，灵活性和通用性大幅提升，从而解决了目前无人机所存在的功能单一、通用性差的问题。实际操作中，根据飞行任务不同，飞行平台上可以更换不同的机身或者同时挂载多个机身，使用便捷。现有无人机在结构上未将机身与飞行平台区分开来，导致无人机在发生碰撞等情况下发生一个地方的损坏时，整个无人机都需要报废，使用成本高；本发明通过将飞行平台独立于机身设置，可以实现飞行平台与机身的独立更换维修，大大降低了无人机的使用成本。

另外，本发明的飞行平台具有设置机翼的固定翼飞行平台构型和设置旋翼的旋翼飞行平台构型两种形式，形式多样，能够满足目前无人机的使用需求。

在本发明公开的一些技术方案中，将供电单元和/或燃油供给单元安装在每个机身内，既能够保障飞行单元的正常运行，又能够实现飞行基础部件的合理分配，将供电单元和/或燃油供给单元安装在每个机身内，既能够节省飞行平台内的安装空间，又可以避免将其安装在飞行平台内，给飞行平台带来的额外增重。机身和飞行平台一旦结合，便能够供给飞行平台足够的能源，确保飞行平台内飞行单元的正常飞行功能。

本发明还提出了分别包含上述固定翼飞行平台构型和旋翼飞行平台构型的两种无人机，当需要更换不同的飞行任务时，只需要将对应的机身安装在固定翼飞行平台或多旋翼飞行平台上就可以立即使用，简单快速，通用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的固定翼飞行平台的结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的固定翼飞行平台与机身之间的组装示意图；

图3为本发明实施例所公开的固定翼飞行平台与机身之间连接结构的剖面图；

图4为本发明实施例所公开的固定翼飞行平台与机身之间的组装原理图；

图5为本发明实施例所公开的固定翼无人机的俯视图；

图6为本发明实施例所公开的机身的结构示意图；

图7为本发明实施例所公开的平台本体与机身之间所用锁紧组件的示意图。

其中，附图标记为：

100、固定翼飞行平台构型；200、机身；201、第一机身；202、第二机身；203、第三机身；300、固定翼无人机；

1、杆架；2、左侧机翼；3、右侧机翼；4、尾翼；5、螺旋桨；6、凸块；7、卡槽；8、凹槽；9、偏心轮；10、飞行控制系统；11、步进电机；12、油箱；13、电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的之一是提供一种具有机翼的飞行平台，其将飞行平台和机身设置为相互独立的系统，可以针对不同的任务挂载不同的机身，以解决现有无人机所存在的功能单一、通用性差的问题。

本发明的另一目的还在于提供一种固定翼无人机，其包含上述具有机翼的飞行平台。

本发明的再一目的还在于提供一种具有旋翼的飞行平台，其将飞行平台和机身设置为相互独立的系统，可以针对不同的任务挂载不同的机身，以解决现有无人机所存在的功能单一、通用性差的问题。

本发明的还一目的在于提供一种旋翼无人机，其包含上述具有旋翼的飞行平台。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图7所示，本实施例提供一种飞行平台，具体为一种固定翼飞行平台构型100，其包括平台本体和飞行单元，平台本体为装配有机翼、舵面和尾翼4的架体，平台本体上设置有能够与不同的机身可拆卸连接的连接部，且不同的机身用于执行不同的飞行任务；飞行单元包括飞行控制系统10、舵机、电机和安装于平台本体上的螺旋桨5，飞行控制系统10、舵机和电机安装于平台本体内部，任意一螺旋桨5均与一电机电连接，任意电机和舵机均与飞行控制系统10电连接，飞行控制系统10能够控制平台本体的升降和飞行方向，以携带机身执行对应的飞行任务。

本实施例中，飞行平台还配置了供电单元和/或燃油供给单元，其中的供电单元可以为电池13，燃油供给单元可以为油箱12。作为优选方式，供电单元和燃油供给单元同时配置，二者可以同时装配在飞行平台上，或同时装配在机身200内，供电单元和燃油供给单元还可以一者装配在飞行平台上，另一者装配在机身200内。作为进一步的优选方式，将供电单元和燃油供给单元同时装配在机身200内，且每个机身200内均配置有供电单元和燃油供给单元，以为飞行单元供能。上述的飞行控制系统10、舵机、供电单元以及燃油供给单元均为无人机领域常规的飞行组件，在此不再赘述。

本实施例中，如图1所示，作为固定翼飞行平台构型100的平台本体，其包括杆架1、左侧机翼2、右侧机翼3、尾翼4和舵面，左侧机翼2设置于杆架1头部的一侧，右侧机翼3设置于杆架1头部的另一侧，并与左侧机翼2对称布置；尾翼4则设置于杆架1的尾部；左侧机翼2、右侧机翼3和尾翼4上分别设置有一舵面。上述舵面和舵机均为常规的无人机飞行部件，其具体结构和工作原理在此不再赘述。

本实施例中，螺旋桨5优选设置有三组，三组螺旋桨5分别设置于杆架1的中部顶部、左侧机翼2的顶部和右侧机翼3的顶部。杆架1的头部底部、左侧机翼2的底部和右侧机翼3的底部均可用来搭载机身200。

本实施例中，平台本体与机身200之间通过锁紧组件连接，锁紧组件包括凸块6、凹槽8和锁紧件，凸块6设置于平台本体和机身200中的一者上，且凸块6上设置有卡槽7；凹槽8开设于平台本体和机身200中的另外一者上，用于容纳凸块6，以和凸块6凹凸配合；锁紧件转动安装于凹槽8内，且锁紧件连接有锁紧驱动件，锁紧驱动件能够驱动锁紧件转动，以使锁紧件卡入或脱离卡槽7，实现平台本体与机身200之间连接和拆卸。

本实施例中，作为优选方式，上述锁紧件为偏心轮9，偏心轮9设置于一转轴上；锁紧驱动件为锁紧电机，锁紧电机设置于凹槽8内，并与转轴连接，锁紧电机转动能够带动转轴转动，再由转轴带动偏心轮9转动，进而实现偏心轮9与上述卡槽7之间的卡接与分离。其中，锁紧电机可为步进电机11；偏心轮9的一端通过键连接或过盈配合等方式固定于前述转轴上，偏心轮9的另一端则作为卡接端来与前述的卡槽7配合。

作为进一步地优选方式，凸块6设置于机身200上，凸块6的两侧均开设有一条形的卡槽7，任意一条形的卡槽7均贯穿凸块6设置，从而形成接近“工字型”的凸块6；相对应的，凹槽8开设在平台本体上，具体位置可以是杆架1的头部底部、左侧机翼2的底部和右侧机翼3的底部均可用来搭载机身200，凹槽8的开设以不破坏平台本体的整体平衡性为前提。为了与前述“工字型”的凸块6相匹配，可在凹槽8的两侧均设置可转动的偏心轮9，位于凹槽8两侧的偏心轮9分别与凸块6两侧的卡槽7相适配，从而形成双侧锁紧的结构，有利于提升机身200与平台本体之间连接的可靠性。凹槽8每侧设置偏心轮9的数量可以根据需求调节，通过电机转动偏心轮9的方式实现机身200与平台本体的拆卸，操作便捷可靠。

本实施例中，平台本体上可在不破坏其平衡性的基础上同时安装多个机身200；且任意一机身200均通过前述的锁紧组件与平台本体连接。下面以在平台本体上设置三个机身200为例，对本实施例中上述固定翼飞行平台构型100的工作原理作具体说明。其中，三个机身200分别为第一机身201、第二机身202和第三机身203，第一机身201、第二机身202和第三机身203分别安装在杆架1的头部底部、左侧机翼2的底部和右侧机翼3的底部，形成对称分布。以第一机身201与杆架1的连接方式为例，当第一机身201与杆架1连接时，飞行控制系统10控制步进电机11带动偏心轮9转动使其全部隐藏在凹槽8内，第一机身201上凸块6可以平滑的进入凹槽8内部，待第一机身201上凸块6完全嵌入凹槽8的内部后，飞行控制系统10控制步进电机11带动偏心轮9旋转90度以卡入凸块6上的卡槽7内，从而锁死第一机身201和杆架1，在分离第一机身201和杆架1时，只需飞行控制系统10控制步进电机11带动偏心轮9反向旋转90度，使偏心轮9从卡槽7脱离出来即可解除锁定，达到快速安装和拆除机身的目的。第二机身202和第三机身203的安装拆除方法与上述第一机身201的相同，在此不再赘述。根据任务不同，可更换不同的机身或者同时挂载多个机身。

本实施例提出的固定翼飞行平台构型100，将动力装置(螺旋桨)、飞控(即飞行控制系统10)、电台、天线等飞行必须的设备布置在平台本体中，机身200内安装任务载荷(即能够执行不同任务的设备，如摄像机、传感器等)、燃油供给单元或者供电单元，燃油供给单元或者供电单元用于给动力装置(螺旋桨)等提供能源，根据任务需要，平台本体前部可以任意搭载一个或者多个机身200，以完成对应的飞行任务。此时机身200和平台本体是独立的系统，可以保证针对不同的任务采用不同的机身200。上述固定翼无人机飞行平台采用无机身设计，多个机身200可以通过统一机械安装接口安装在平台本体下部，该平台具有兼容性高、重心配平方便等优点。

实施例二

本实施例提出一种固定翼无人机300，其包括机身200和上述实施例一中给出的飞行平台；机身200设置有多个，且不同的机身200内设置有用于执行不同飞行任务的装备，飞行平台上挂载不同的机身200，以执行不同的飞行任务。

本实施例中，不同的机身200上分别装载摄像机或探测器等装备。

本实施例中，每个机身200内均同时装配供电单元和燃油供给单元，其中的供电单元可以为电池13，燃油供给单元可以为油箱12，均用于为飞行平台内的飞行单元供能。

本实施例提出的固定翼无人机300，当需要更换不同的飞行任务时，只需要将对应的机身200安装在飞行平台上就可以立即使用，简单快速，通用性强。

实施例三

本实施例提出另一种飞行平台，即旋翼飞行平台构型，其与实施例一的区别在于仅在于该旋翼飞行平台构型采用多组旋翼替代了实施例一中的机翼和螺旋桨。飞行单元、锁紧组件等其他组件的结构、原理以及使用效果均与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例四

本实施例提出一种旋翼无人机，其包括机身200和上述实施例三中给出的飞行平台；机身200设置有多个，且不同的机身200内设置有用于执行不同飞行任务的装备，飞行平台上挂载不同的机身200，以执行不同的飞行任务。

本实施例中，不同的机身200上分别装载摄像机或探测器等装备。

本实施例中，每个机身200内均同时装配供电单元和燃油供给单元，其中的供电单元可以为电池13，燃油供给单元可以为油箱12，均用于为飞行平台内的飞行单元供能。

本实施例提出的旋翼无人机，当需要更换不同的飞行任务时，只需要将对应的机身200安装在飞行平台上就可以立即使用，简单快速，通用性强。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种飞行平台，其特征在于，包括：

平台本体，所述平台本体为装配有机翼、舵面和尾翼的架体，所述平台本体能够与不同的机身可拆卸连接，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；

飞行单元，所述飞行单元包括飞行控制系统、舵机、电机和安装于所述平台本体上的螺旋桨，所述飞行控制系统、所述舵机和所述电机安装于所述平台本体内部，所述螺旋桨与所述电机电连接，所述电机和所述舵机均与所述飞行控制系统电连接，所述飞行控制系统能够控制所述平台本体的升降和飞行方向，以携带所述机身执行对应的所述飞行任务。

2.根据权利要求1所述的飞行平台，其特征在于，还包括供电单元和/或燃油供给单元，所述供电单元和/或所述燃油供给单元用于安装在每个所述机身内，以为所述飞行单元供能。

3.根据权利要求1所述的飞行平台，其特征在于，所述平台本体包括：

杆架；

左侧机翼，所述左侧机翼设置于所述杆架头部的一侧；

右侧机翼，所述右侧机翼设置于所述杆架头部的另一侧，并与所述左侧机翼对称布置；

所述尾翼，所述尾翼设置于所述杆架的尾部；

所述舵面，所述尾翼、所述左侧机翼和所述右侧机翼上均设置有所述舵面。

4.根据权利要求3述的飞行平台，其特征在于，所述螺旋桨设置有三组，三组所述螺旋桨分别设置于所述杆架的中部、所述左侧机翼和所述右侧机翼上；任意一所述螺旋桨分别与一所述电机电连接。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的飞行平台，其特征在于，所述平台本体与所述机身之间通过锁紧组件连接，所述锁紧组件包括：

凸块，所述凸块设置于所述平台本体和所述机身中的一者上，且所述凸块上设置有卡槽；

凹槽，所述凹槽开设于所述平台本体和所述机身中的另外一者上，用于容纳所述凸块；

锁紧件，所述锁紧件转动安装于所述凹槽内，且所述锁紧件连接有锁紧驱动件，所述锁紧驱动件能够驱动所述锁紧件转动，以使所述锁紧件卡入或脱离所述卡槽。

6.根据权利要求5所述的飞行平台，其特征在于，所述锁紧件为偏心轮，所述偏心轮设置于一转轴上；所述锁紧驱动件为锁紧电机，所述锁紧电机设置于所述凹槽内，并与所述转轴连接，用于驱动所述偏心轮转动。

7.根据权利要求5所述的飞行平台，其特征在于，所述平台本体上同时安装多个所述机身；且任意一所述机身均通过所述锁紧组件与所述平台本体连接。

8.一种固定翼无人机，其特征在于，包括机身和如权利要求1～7任意一项所述飞行平台；所述机身设置有多个，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；所述飞行平台上挂载不同的所述机身，以执行不同的飞行任务。

9.一种飞行平台，其特征在于，包括：

平台本体，所述平台本体为装配有多个旋翼的架体，所述平台本体能够与不同的机身可拆卸连接，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；

飞行单元，所述飞行单元包括飞行控制系统、舵机和电机，所述飞行控制系统、所述电机和所述舵机安装于所述平台本体内部，任意一所述旋翼均与一所述电机电连接，所述电机和所述舵机均与所述飞行控制系统电连接，所述飞行控制系统能够控制所述平台本体的升降和飞行方向，以携带所述机身执行对应的所述飞行任务。

10.一种旋翼无人机，其特征在于，包括机身和如权利要求9所述飞行平台；所述机身设置有多个，且不同的所述机身用于执行不同的飞行任务；所述飞行平台上挂载不同的所述机身，以执行不同的飞行任务。

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