CN202896880U

CN202896880U - 一种球形小型无人驾驶飞行器

Info

Publication number: CN202896880U
Application number: CN 201220512997
Authority: CN
Inventors: 张伟; 吕美平; 张凯; 张佳丽
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2022-10-08

Abstract

本实用新型提供了一种球形小型无人驾驶飞行器，机身由若干根半圆形支撑框架构成，各个框架的首尾分别固连于纵轴两端，四片舵面在与纵轴垂直的平面上相互垂直分布；螺旋桨位于纵轴的顶端，摆线桨位于飞行器纵轴的后端；电源系统为摆线桨、动力装置和舵面供电；控制系统接收遥控信号，控制摆线桨、动力装置和舵面，实现飞行姿态的调整。本实用新型重量轻结构强，有一定的弹性，能够减少碰撞对飞行器损坏。另外，本实用新型有效迎风面积小，透风性好，抗风能力强。

Description

一种球形小型无人驾驶飞行器

技术领域

本发明涉及一种无人驾驶飞行器。

背景技术

随着无人机在救灾等场合的进一步应用，需要小型无人驾驶飞行器进入楼道、洞穴等狭小空间进行搜救，但是现有的小型无人驾驶飞行器很难进入，因为旋翼、机翼会很容易碰撞到墙壁，从而造成飞行器坠毁。

发明内容

为了克服现有技术在狭小空间飞行时容易碰撞而造成坠毁的不足，本发明提供一种球形无人飞行器，可以在狭小空间飞行，即使与墙壁发生碰撞仍可以继续飞行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包含机身、舵面、摆线桨、动力装置、电源系统和控制系统；

所述的机身由若干根半圆形支撑框架构成，各个框架的首尾分别固连于一点，首端固连点和尾端固连点之间形成飞行器的纵轴；所述的舵面共四片，在与纵轴垂直的平面上相互垂直分布；所述的动力装置采用螺旋桨，位于飞行器纵轴的顶端，介于首端固连点和舵面之间；所述的摆线桨位于飞行器纵轴的后端，介于尾端固连点和舵面之间；摆线桨的转动轴线与相对两片舵面的展向与摆线桨垂直，与另两片舵面的展向平行；所述的电源系统为摆线桨、动力装置和舵面供电；所述的控制系统接收遥控信号，控制摆线桨、动力装置和舵面，实现飞行姿态的调整。

所述的机身由八根截面为椭圆形的支撑框架纵向首尾连接组合而成，各个支撑框架之间的夹角都是45°。

所述的机身在摆线桨与机身的连接处绕机身横向布置一个支撑框架。

所述的支撑框架采用碳纤维复合材料。

所述的电源系统采用可充电的锂电池。

本发明的有益效果是：由于采用碳纤维复合材料球形机身，重量轻结构强，且有一定的弹性。当飞行器重着陆撞上地面，它会以滚动的方式来吸收一部分撞击能量，尽量减少对飞行器损坏。另外，整个机身没有外蒙皮，只有镂空的框架，有效迎风面积小，透风性好，抗风能力强。在摆线桨与机身的连接处绕机身横向布置的框能够增强机身的稳定性和刚度。所述的动力装置在垂直起飞降落时能够克服重力，在飞行器水平飞行时提供推力。本发明工作时，舵面差动偏转，舵面产生的气动力平衡螺旋桨转动产生的附加扭矩。同时控制舵面可以使飞行器绕自身的轴线转动，调整自身姿态以便于向相应方向水平飞行。舵面同向偏转，舵面产生的气动力可以为飞行器平飞提供升力，同时产生的升力可以平衡摆线桨转动产生的力矩。

附图说明

图1：本发明的立体结构图；

图2：本发明的侧视结构图；

图3：本发明的俯视结构图；

图中，1-机身，2-舵面2，3-舵面3，4-动力装置，5-摆线桨，6-电源系统，7-控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明涉及一种无人驾驶飞行器，外形如球形。其球形框架内有操纵舵面，动力装置，摆线桨，电源系统和控制系统装置等。本发明克服了现有小型无人飞行器不能进入狭窄空间的缺点，具有飞行性能好，可进入狭小空间等优点。

该飞行器包含机身1、舵面2、舵面3、动力装置4、摆线桨5、电源系统6和控制系统7。下面对上述部分进行说明：

机身1，该飞行器球形的机身，由八根截面为椭圆形的框纵向首尾连接组合而成，框与框之间的夹角都是45°。为了增强机身的稳定性和刚度，在摆线桨与机身的连接处绕机身横向布置一个框。机身框采用碳纤维复合材料，这样设计的机身，重量轻结构强，且有一定的弹性。当飞行器重着陆撞上地面，它会以滚动的方式来吸收一部分撞击能量，尽量减少对飞行器损坏。另外，整个机身没有外蒙皮，只有镂空的框架，有效迎风面积小，透风性好，抗风能力强。

舵面，飞行器上共四片舵面呈相互垂直分布。四片舵面又分为两组，一组舵面2的展向与摆线桨转动轴线垂直；另一组舵面3的展向与摆线桨转动轴线平行。

舵面2差动偏转，舵面产生的气动力平衡螺旋桨转动产生的附加扭矩。同时控制舵面2可以使飞行器绕自身的轴线转动，调整自身姿态以便于向相应方向水平飞行。舵面3同向偏转，舵面产生的气动力可以为飞行器平飞提供升力，同时产生的升力可以平衡摆线桨转动产生的力矩。

动力装置4，该飞行器动力装置采用螺旋桨，位于飞行器的顶端，主要用来垂直起飞降落时克服重力，在飞行器水平飞行时提供推力。

摆线桨5，作为姿态调节和推进装置。

电源系统6，该飞行器采用可充电的锂电池作为动力能源。

控制系统7，飞控系统为遥控接收机，通过无线电遥控信号实现飞行姿态的调整。

下面结合飞行状态对本发明做进一步描述：

1.起飞

当飞行器要垂直起飞时，将舵面3调至零升攻角位置，启动螺旋桨，差动偏转舵面2来抵抗螺旋桨转动产生的扭矩。通过遥控慢慢加大螺旋桨转速，飞行器逐渐离开地面，此时起飞动作完成。

2.降落

垂直降落时，飞行器需要从平飞完成姿态的转变。先逐渐减小摆线桨的转速，同时加大螺旋桨的转速，此时适当调节舵面3来平衡摆线桨带来的变化力矩。当完全关闭摆线桨直到螺旋桨转动轴线垂直地面时，就可以缓慢减小螺旋桨的转速，实现降落。

3.水平飞行

当飞行器需要向前平飞时，首先控制舵面2，使机身转到相应平飞的方向，再开启摆线桨使飞行器慢慢低头，机身轴线与地平面呈锐角。这样螺旋桨的动力就会变成推力，此时的升力就由舵面2和摆线桨来提供。另外摆线桨产生的力还有一部分可作为推力，这样就会增加平飞的速度。

5.空中转弯飞行

要完成转弯动作时，必须完成从平飞到滚转再拉平飞行的过程。要实现转弯，首先调节舵面2，使飞行器机身沿自身轴线转动，在升力和摆线桨拉力的共同作用下，飞行器将偏离之前的航线，等飞行器转到相应角度时，再次调节舵面2，拉平飞行器。这样就完成了一次转弯飞行。

Claims

1.一种球形小型无人驾驶飞行器，包括机身、舵面、摆线桨、动力装置、电源系统和控制系统，其特征在于：所述的机身由若干根半圆形支撑框架构成，各个框架的首尾分别固连于一点，首端固连点和尾端固连点之间形成飞行器的纵轴；所述的舵面共四片，在与纵轴垂直的平面上相互垂直分布；所述的动力装置采用螺旋桨，位于飞行器纵轴的顶端，介于首端固连点和舵面之间；所述的摆线桨位于飞行器纵轴的后端，介于尾端固连点和舵面之间；摆线桨的转动轴线与相对两片舵面的展向与摆线桨垂直，与另两片舵面的展向平行；所述的电源系统为摆线桨、动力装置和舵面供电；所述的控制系统接收遥控信号，控制摆线桨、动力装置和舵面，实现飞行姿态的调整。

2.根据权利要求1所述的球形小型无人驾驶飞行器，其特征在于：所述的机身由八根截面为椭圆形的支撑框架纵向首尾连接组合而成，各个支撑框架之间的夹角都是45°。

3.根据权利要求1所述的球形小型无人驾驶飞行器，其特征在于：所述的机身在摆线桨与机身的连接处绕机身横向布置一个支撑框架。

4.根据权利要求1所述的球形小型无人驾驶飞行器，其特征在于：所述的支撑框架采用碳纤维复合材料。

5.根据权利要求1所述的球形小型无人驾驶飞行器，其特征在于：所述的电源系统采用可充电的锂电池。