CN115489725A - 一种可脱落式起落架结构 - Google Patents

Abstract

一种可脱落式起落架结构，包括起落架接口结构、电磁铁、可脱落式起落架，所述起落架接口结构顶端与飞机主梁粘接，起落架接口底端端面与飞机蒙皮贴合安装，起落架接口底端安装有扭簧口盖，可脱落式起落架设置于起落架接口结构顶端处，顶端连接安装有电磁铁，打开扭簧口盖，将可脱落式起落架插入起落架接口结构，电磁铁启动并与飞机主梁吸附固定，当飞机起飞完成后，通过无线控制器将电磁铁关闭，起落架受自身重力脱落，脱落时打开降落伞，保护起落架安全触地，达到重复使用的目的，脱落式起落架能够降低无人机结构重量，可以有效提高无人机的性能及任务载荷能力。

Description

一种可脱落式起落架结构

技术领域

本发明涉及一种可脱落式起落架结构，属于太阳能无人机及大展弦比低载轻质无人机设计领域。

背景技术

太阳能无人机具有大展弦比低载轻质的结构特点，受限于目前能源发电效率及储能电池技术瓶颈，为达到太阳能无人机长久续航及挂载有效载荷的目的，在满足结构强度要求前提下需减轻无人机结构重量。目前无人机起降使用的起落架形式有两种，一种为固定式起落架，此形式存在气动阻力大的缺点；另一种为可收放起落架形式，此形式起落架存在机构复杂、结构形式重及控制收放存在风险的问题。以上起落架形式多用于燃油发动机类无人机，不适用于太阳能无人机。针对太阳能无人机的应用场景，在不破坏飞机气动外形前提下需考虑降低起落架结构重量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统无人机采取的固定式及可收放式起落架结构形式，容易出现的气动阻力增大及无人机起结构较重的问题，提出了一种可脱落式起落架结构。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种可脱落式起落架结构，包括起落架接口结构、电磁铁、可脱落式起落架，所述起落架接口结构顶端与飞机主梁粘接，起落架接口底端端面与飞机蒙皮贴合安装，起落架接口底端安装有扭簧口盖，可脱落式起落架顶端连接安装有电磁铁，扭簧口盖弹开后，带动电磁铁插入起落架接口结构，电磁铁通过无线遥控打开，可脱落式起落架与起落架接口结构连接，飞机静止时可脱落式起落架顶端受力，滑跑时可脱落式起落架变形后与起落架接口结构接口侧壁接触承受侧向载荷，当飞机起飞完成后，通过无线遥控将电磁铁关闭，可脱落式起落架受自重脱落，可脱落式起落架的伞盒内设降落伞打开，以确保可脱落式起落架安全着陆，回收后进行重复使用。

所述起落架接口结构内预埋有金属钢片，通过环氧树脂与飞机主梁粘接，电磁铁启动后与金属钢片吸附完成与飞机主梁的吸附固定。

所述可脱落式起落架底端设置有电源及无线控制器，用于为电磁铁供电，当可脱落式起落架安装至起落架接口结构内的指定位置时，无线控制器控制电源为电磁铁供电实现吸附固定。

所述可脱落式起落架与起落架接口结构配合面设置有双锥面结构，两处锥面分别设置于可脱落式起落架与起落架接口结构配合的顶部与根部，飞机停机状态下，可脱落式起落架对飞机主梁进行轴向支撑，飞机滑跑状态下，可脱落式起落架的双锥面结构发生变形后接触，代替飞机主梁承受侧向载荷。

飞机起飞后，所述可脱落式起落架通过无线控制器将电磁铁断电，可脱落式起落架于自重下脱落，并通过双锥面间隙配合防止可脱落式起落架与起落架接口结构卡死。

所述可脱落式起落架外包裹有海绵防止落地损害，同时设置有降落伞，起落架脱落后，降落伞弹出伞包以减缓起落架降落速度，并确保起落架降落时电磁铁及起落架接口结构配合面朝上，使可脱落式起落架的轮胎触地以达到保护目的。

所述可脱落式起落架与起落架接口结构配合面的双锥面间隙配合，锥度1:10，间隙为0.1毫米。

所述起落架接口结构采用碳纤维材料，可脱落式起落架采用铝合金材料。

所述可脱落式起落架遥控脱落后，扭簧口盖将起落架接口结构自动封闭以恢复飞机气动外形。

所述电磁铁通过无线控制接收器控制，为电池供电的供电电池及无线控制接收器布置于可脱落式起落架内部，无线控制接收器通过天线实现信号接收。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明提供的一种可脱落式起落架结构，通过起落架接口结构、电磁铁、可脱落式起落架的结构设计，能够简化并降低太阳能无人机的结构重量，提高无人机的跨昼夜飞行能力，同时能够降低无人机飞行过程中的阻力，通过双锥面间隙配合能够有效防止起落架卡死，并通过回收设计，可重复使用脱落式起落架，节省成本的同时，能够有效提高无人机的性能，提高无人机的任务载荷能力。

附图说明

图1为发明提供的可脱落式起落架结构示意图；

图2为发明提供的起落架脱落后降落伞及回收机构示意图；

图3为发明提供的起落架结构双锥面配合示意图；

具体实施方式

一种可脱落式起落架结构，适用于无人机领域，能够降低太阳能无人机的飞行阻力及结构重量，可以有效提高无人机的性能，提高无人机的任务载荷能力，主要结构包括起落架接口结构、电磁铁、可脱落式起落架，其中：

起落架接口结构顶端与飞机主梁粘接，起落架接口底端端面与飞机蒙皮贴合安装，起落架接口底端安装有扭簧口盖，可脱落式起落架设置于起落架接口结构顶端外，顶端连接安装有电磁铁，当飞机起飞完成后，扭簧口盖弹开，可脱落式起落架带动电磁铁插入起落架接口结构，可脱落式起落架底端插入至与飞机蒙皮平齐位置，电磁铁启动并与飞机主梁吸附固定；

当扭簧口盖弹开，可脱落式起落架带动电磁铁插入起落架接口结构，顶端连接安装有电磁铁，通过无线遥控将电磁铁打开，起落架与起落架接口结构连接，飞机静止时起落架顶端受力，滑跑时起落架变形后与结构接口侧壁接触承受侧向载荷，当飞机起飞完成后，通过无线遥控将电磁铁关闭，起落架受自重脱落，伞盒内降落伞打开，确保起落架安全着陆，达到起落架重复使用的目的。

起落架接口结构内预埋有金属钢片，通过环氧树脂与飞机主梁粘接，电磁铁启动后与金属钢片吸附完成与飞机主梁的吸附固定；

可脱落式起落架底端设置有电源及无线控制器，用于为电磁铁供电，当可脱落式起落架下降至起落架接口结构内的指定位置时，无线控制器控制电源为电磁铁供电实现吸附固定；

可脱落式起落架与起落架接口结构配合面设置有双锥面结构，两处锥面分别位于可脱落式起落架与起落架接口结构配合的顶部与根部，双锥面结构设计有3个功能：1)方便可脱落式起落架装入起落架接口；2)飞机起飞后起落架脱落式能有效防止卡死现象出现；3)锥面配合处存在0.1毫米间隙，飞机停机状态下，可脱落式起落架对飞机主梁进行轴向支撑，飞机滑跑状态下，可脱落式起落架的双锥面结构发生变形后接触，代替飞机主梁承受侧向载荷；

飞机起飞后，所述可脱落式起落架通过无线控制器将电磁铁断电，可脱落式起落架于自重下脱落，并通过双锥面间隙配合防止可脱落式起落架与起落架接口结构卡死；

可脱落式起落架外包裹有海绵防止落地损害，同时设置有降落伞，起落架脱落后，降落伞弹出减缓起落架降落速度，同时确保起落架降落时电磁铁及结构配合面朝上，使起落架轮胎触地达到保护起落架的目的。

可脱落式起落架与起落架接口结构配合面的双锥面间隙配合，锥度1:10，间隙为0.1毫米；

可脱落式起落架待起落架遥控脱落后，其扭簧口盖能将起落架结构接口自动封闭，恢复飞机气动外形。

下面根据具体实施例进行进一步说明：

在当前实施例中，如图1所示，起落架接口结构3与飞机主梁1粘接，起落架接口结构3内预埋金属钢片2，起落架接口结构3下端面与飞机蒙皮7贴合，起落架接口结构3上安装有扭簧口盖6；

可脱落式起落架5顶端安装电磁铁4，电磁铁4的供电电源及无线控制器8固定在可脱落式起落架5内，如图3所示，起落架接口结构3与起落架5配合面为双锥面间隙配合，锥度1:10，间隙为0.1毫米；

进一步的，起落架接口结构3使用碳纤维材料，里面预埋金属钢片2，通过环氧树脂与飞机主梁1粘接，使其下端面与飞机蒙皮7贴合；

起落架5使用铝合金材料，顶端安装电磁铁4，电源及无线控制器8为电磁铁供电；将扭簧口盖6打开露出起落架接口结构，插入起落架5至接口顶端，使用无线遥控打开电磁铁4开关，将两者依靠磁力吸附在一起，达到使用状态；

无人机在停机状态时，起落架5提供轴向支撑，当无人机滑跑时，起落架内部双锥面发生变形后接触，使其能够承受侧向载荷；

无人机起飞后，通过无线控制器将电磁铁4断电，起落架5受自重脱落，双锥面间隙配合能够防止起落架5与起落架接口结构3卡死，使其能够顺利脱落；

起落架5脱落后，扭簧口盖6自动弹回，将起落架接口结构3封闭，恢复无人机的气动外形；起落架脱落后降落伞9弹开，确保起落架接口朝上，起落架轮胎朝下，起落架5外壳包裹海绵10后可防止其落地时损坏，达到重复使用的目的。

如图2所示，为起落架降落伞打开形式，当起落架脱落后，降落伞9-2从伞盒9-1中弹出展开，减缓起落架下降速度，同时确保起落架接口朝上，起落架轮胎朝下降落，使起落架轮胎首先触地，触地后倾倒，起落架外柔性海绵10保护起落架主体不会损坏，达到回收及重复使用的目的。

脱落式起落架原理具体为：

将起落架降落伞收到伞盒内，打开扭簧口盖将起落架主体插入起落架结构接口，顶端接触后通过无线遥控控制电磁铁打开，使起落架与结构接口内预埋钢片吸附，此时起落架伞盒上端被飞机蒙皮压住，防止降落伞弹出打开；单个起落架重量约8千克，选用吸力为20千克电磁铁，电磁铁尺寸为30(外径)×18，工作电压为24v，功率为3W，供电电池及无线控制接收器布置在起落架内部，露出无线控制接收器天线，实现无线控制电磁铁开关功能；无人机停机状态起落架顶端受力，滑跑阶段受轮胎摩擦力影响发生变形，与起落架结构接口接触承受侧向载荷，部件接触区域为双锥面设计，锥度均为1:10，但上下锥面起始直径不同，上端锥面直径小，此种设计在承受侧向载荷的同时能够避免起落架变形卡死的问题；飞机起飞任务完成后通过无线控制器关闭电磁铁，起落架受重力自行脱落，脱落时伞盒内部降落伞弹出打开，确保起落架脱落时结构接口朝上，落地时轮胎着地，起落架支杆外包裹柔性海绵，达到保护起落架的目的，实现脱落式起落架重复使用。

针对太阳能无人机低载轻质的结构特点，脱落式起落架相对于收放起落架具有重量轻、结构形式简单、可靠性高的优势；相对于固定式起落架其能够减小无人机的飞行阻力，更大限度的匹配无人机理论气动外形，提高无人机性能，增大无人机的载荷能力。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

包括起落架接口结构、电磁铁、可脱落式起落架，所述起落架接口结构顶端与飞机主梁粘接，起落架接口底端端面与飞机蒙皮贴合安装，起落架接口底端安装有扭簧口盖，可脱落式起落架顶端连接安装有电磁铁，扭簧口盖弹开后，带动电磁铁插入起落架接口结构，电磁铁通过无线遥控打开，可脱落式起落架与起落架接口结构连接，飞机静止时可脱落式起落架顶端受力，滑跑时可脱落式起落架变形后与起落架接口结构接口侧壁接触承受侧向载荷，当飞机起飞完成后，通过无线遥控将电磁铁关闭，可脱落式起落架受自重脱落，可脱落式起落架的伞盒内设降落伞打开，以确保可脱落式起落架安全着陆，回收后进行重复使用。

2.根据权利要求1所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述起落架接口结构内预埋有金属钢片，通过环氧树脂与飞机主梁粘接，电磁铁启动后与金属钢片吸附完成与飞机主梁的吸附固定。

3.根据权利要求2所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述可脱落式起落架底端设置有电源及无线控制器，用于为电磁铁供电，当可脱落式起落架安装至起落架接口结构内的指定位置时，无线控制器控制电源为电磁铁供电实现吸附固定。

4.根据权利要求3所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述可脱落式起落架与起落架接口结构配合面设置有双锥面结构，两处锥面分别设置于可脱落式起落架与起落架接口结构配合的顶部与根部，飞机停机状态下，可脱落式起落架对飞机主梁进行轴向支撑，飞机滑跑状态下，可脱落式起落架的双锥面结构发生变形后接触，代替飞机主梁承受侧向载荷。

5.根据权利要求4所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

飞机起飞后，所述可脱落式起落架通过无线控制器将电磁铁断电，可脱落式起落架于自重下脱落，并通过双锥面间隙配合防止可脱落式起落架与起落架接口结构卡死。

6.根据权利要求5所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述可脱落式起落架外包裹有海绵防止落地损害，同时设置有降落伞，起落架脱落后，降落伞弹出伞包以减缓起落架降落速度，并确保起落架降落时电磁铁及起落架接口结构配合面朝上，使可脱落式起落架的轮胎触地以达到保护目的。

7.根据权利要求6所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述可脱落式起落架与起落架接口结构配合面的双锥面间隙配合，锥度1:10，间隙为0.1毫米。

8.根据权利要求7所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述起落架接口结构采用碳纤维材料，可脱落式起落架采用铝合金材料。

9.根据权利要求8所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述可脱落式起落架遥控脱落后，扭簧口盖将起落架接口结构自动封闭以恢复飞机气动外形。

10.根据权利要求1所述的一种可脱落式起落架结构，其特征在于：

所述电磁铁通过无线控制接收器控制，为电池供电的供电电池及无线控制接收器布置于可脱落式起落架内部，无线控制接收器通过天线实现信号接收。

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