CN203996876U - 四轴飞行器碳纤维支架系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四轴飞行器碳纤维支架系统，该支架系统包括两组支架，每组支架包括：一个连接件、两只左右完全对称的支撑臂和缓冲脚，两只支撑臂的顶端均与连接件相连，末端均向远离飞行器主体的方向延伸，并设置缓冲脚，两个相对布置的缓冲脚尺寸一致，由TPU材料制成，且两个缓冲脚共面；支撑臂为管状结构，包括外壁层和内部填充层，外壁层为碳纤维骨架层，内部填充层为PU发泡材料层；所述支架系统设置于四轴飞行器主体底部左右两侧，对飞行器主体形成四点支撑；根据本实用新型提供的四轴飞行器碳纤维支架系统具有机械强度大，弹性缓冲能力强，节约材料，降低成本，制造简便等特点。

Description

四轴飞行器碳纤维支架系统

技术领域

本实用新型涉及四轴飞行器领域，尤其涉及一种四轴飞行器的支架系统。

背景技术

四轴飞行器，是一种具有四个螺旋桨旋转轴且旋转轴呈十字形交叉分布的飞行器，它是一种微型飞行器，也是一种智能机器人，最初由航空模型爱好者自制成功，后来很多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极参于研制。

四轴飞行器利用作为飞行引擎进行空中飞行，它的尺寸较小、重量较轻、适合携带，并能够携带一定的任务载荷，同时，四轴飞行器具备自主导航飞行能力，能够在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务，此外，四轴飞行器也可以用于娱乐，如弹奏钢琴曲等。

四轴飞行器的支架用于支撑四轴飞行器的主体，使飞行器主体与地面保持恒定的距离，避免四轴飞行器携带的设备与地面接触而发生损坏，同时，支架具有减震功能，使飞行器可以平稳着陆，避免其上携带设备稳定，因此，支架的机械强度和减震能力大小对飞行器的性能来讲至关重要。

目前，现有技术中应用于四轴飞行器的支架通常为直杆式支架，即将滑板或直杆通过一根或两根连接杆与飞行器主体固定连接，在直杆两端设置减震装置，该减震装置的外径大于直杆外径，即直杆式支架仅有减震装置与落地面接触，因此，对直杆的机械强度要求很高，否则容易造成直杆弯折导致支架损坏。

同时，上述支架的直杆、连接杆与飞行器主体间均需要单独设计、加工，需要多套模具，生产成本高；而且，直杆式支架的弹性差，因此，其缓冲能力差，当其落地时，极易造成飞行器携带设备的损坏；此外，直杆式支架在落地面崎岖不平的条件下不能完全与地面接触，而使飞行器在落地时无法停稳，容易造成飞行器的倾倒。

此外，现有技术中飞行器的支架系统还存在如支架系统的减震性能不够，支架的结构设置不够合理，不能保证飞行器的安全平稳着陆等问题。

由于上述问题的存在，本发明人对现有的技术进行研究和改进，以期研制出加工方便，所用模具少，兼具机械强度和弹性，同时能满足不同地形需求，特别是落地面为崎岖不平地面的飞行器支架。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：将四轴飞行器的支架系统设计为四点支撑结构，即，在飞行器主体底部设置两组支架，两组支架结构形状一致，每组支架包括一个连接件、两只支撑臂和两个缓冲脚，所述支撑臂顶端均与连接件相连，其末端沿一定的弧度向外向下延伸，即向着远离飞行器主体的方向延伸，并固定安装底部为椭球形缓冲脚，所述支撑臂为管状，包括外壁层和内部填充层，其中，外壁层为碳纤维骨架层，内部填充层为聚氨基甲酸酯层，每组支架中的连接件、两只支撑臂的外壁层一体成型，以连接件的中心线为对称轴左右对称，该支架系统可以使飞行器在落地时，尤其在崎岖落地而上提供缓冲，起到减震的作用，另外，飞行器主体包括飞行器主体和四个悬臂，所述起落架安装在飞行器主体的底部，而且每个悬臂远离飞行器主体的一端上都安装有两个马达和两个螺旋桨，即飞行器具有四个旋转轴、八个马达和八个螺旋桨，使从而完成本发明。

本实用新型目的在于提供以下方面：

第一，四轴飞行器支架系统，其特征在于，该支架系统包括两组相同的支架，每组支架都包括：连接件1、两只支撑臂2和设置于支撑臂末端的缓冲脚3，其中，

每组支架中的两只支撑臂2顶端均与连接件1相连，每只支撑臂(2)自顶端至末端外径逐渐减小，每只支撑臂(2)末端均向外向下延伸；在每只支撑臂2的末端都分别固定安装有缓冲脚3，所述缓冲脚3的底部为椭球形，且每个缓冲脚(3)尺寸一致，每个缓冲脚底面(3)最低位置都在同一个平面上；

所述支撑臂2呈管状，包括外壁层和内部填充层，其中，外壁层为碳纤维骨架层，内部填充层为PU发泡材料层，

缓冲脚3由具有弹性的TPU材料制成。

第二，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，每组支架中的连接件顶端1顶端与两只支撑臂顶端2顶端的外壁层一体注塑成型。

第三，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，所述支撑臂顶端2顶端中外壁层的厚度为1.0～1.2mm。

第四，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，在竖直方向上，飞行器主体的重心与四个缓冲脚围成的平面图形的几何中心在同一条直线上。

第五，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，所述四个缓冲脚围成的平面图形为矩形。

第六，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，分别位于飞行器主体左右两侧并且相邻的两个缓冲脚3之间的距离为飞行器主体宽度的1.5～3倍。

第七，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，所述支架系统中的支架分别设置于四轴飞行器主体底部的左右两侧，通过连接件顶端1顶端与四轴飞行器主体固定连接。

第八，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，在所述连接件1上开设有凹槽4，凹槽4与四轴飞行器主体底部设置的安装凸台相匹配。

第九，根据上述的四轴飞行器支架系统，其特征在于，四轴飞行器包括飞行器主体和分布在主体周围的四个悬臂，每个悬臂一端与飞行器主体相连，每个悬臂另一端上固定安装有飞行器动力装置，所述飞行器动力装置包括两个马达，且每个马达上都安装有螺旋桨。

根据本实用新型提供的四轴飞行器支架系统，具有如下有益效果：

(1)支架系统中两组支架为全对称结构，每组支架中两个支撑臂也为全对称结构，左右支架只需一套模具，成本降低；

(2)支撑臂为管状结构，外壁层为碳纤维骨架层，具有较强的抗张强度，内部填充层为PU发泡材料层，具有较大的机械强度，以克服碳纤维骨架层的可变形性，其与缓冲脚结合使用，在提高支撑强度的同时增加支架系统的缓冲功能；

(3)支架系统中四个支撑臂形成的四点支撑，使飞行器在落地时能够适应不同地形，特别是在落地面崎岖不平的情况下，飞机可以停稳。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的一组支架的结构示意图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的飞行器支架系统整体结构示意图；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的一组支架的侧视图；

图4示出根据本实用新型一种优选实施方式的飞行器支架系统整体结构仰视图(该飞行器支架系统位于XY直角坐标系的第一象限内)。

附图标号说明：

1-连接件

2-支撑臂

3-缓冲脚

4-凹槽

具体实施方式

下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型公开的是一种结构完全对称、便于制造，并且能够适应不同地形落地的四轴飞行器的支架系统。

在根据本实用新型的一个优选实施方式中，如图1和图2中所示，提供一种四轴飞行器的支架系统，该支架系统包括：两组支架，每组支架包括一个连接件1、两只支撑臂2和两个缓冲脚3，两组支架分别设置于四轴飞行器主体底部的左右两侧，通过连接件1与飞行器主体固定连接。

在一个优选的实施方式中，如图1所示，在每组支架中，所述两只支撑臂2关于连接件1的对称轴对称。

在一个优选的实施方式中，如图1所示，在每组支架中，所述连接件1和两只支撑臂2的外壁层碳纤维骨架层一体成型，其中，连接件1上设置凹槽4，该凹槽4与飞行器主体底部两侧设置的安装凸台相配合，并且在凹槽4底部设置穿透凹槽4底部的安装孔，将支架与飞行器主体固定连接。

在进一步优选的实施方式中，支撑臂2具有弧度，其末端向外向下延伸，即向着远离飞行器主体的方向延伸，如图4所示，飞行器主体位于以XY轴建立的直角坐标系的第一象限内，Y轴方向上的长度大于X轴方向上的长度，记X轴方向上的长度为飞行器主体宽度，X轴正方向为飞行器主体的右侧，X轴负方向为飞行器主体的左侧，则飞行器主体左右两侧相邻的两个缓冲脚3之间的距离为飞行器主体宽度的1.5～3倍，优选为2倍，使四轴飞行器可以平稳静止在地面上，不会轻易因受外力而倾倒。

在进一步优选的实施方式中，支撑臂2的外表面为平滑柱状，优选为椭圆柱状，椭圆柱状支撑臂可以减小四轴飞行器在飞行时的阻力，并且减小在四轴飞行器与其它物体意外碰撞时支撑臂2所承受的应力，从而减小四轴飞行器损坏的可能性。

支撑臂2自顶端至末端外径逐渐减小，，使支撑臂2的重量和飞行器主体的重量分布集中于四轴飞行器的几何中心上，从而可以增加四轴飞行器在落地时的平稳性。

在进一步优选的实施方式中，支撑臂2为管状结构，包括外壁层和内部填充层，其中，外壁层为碳纤维骨架层，所述碳纤维是指由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维，在一个优选的实施方式中，选择碳纤维骨架层的壁厚为1.0～1.2mm，该壁厚范围既可以为支撑臂2提供足够的抗拉强度，但其仍具有一定的弹性，容易发生形变；支撑臂2的内部填充层为PU发泡材料层，其中，PU是指聚氨基甲酸酯，如德国巴斯夫生产的PU聚氨酯工程塑料，该层所用的PU发泡材料在固化后具有较大的硬度，即机械强度，因此，在碳纤维骨架层内部填充聚氯基甲酸酯层，可以增加支撑臂2的机械强度，使支撑臂2兼具较大的抗拉强度和机械强度；此外，由于碳纤维成本高，减少碳纤维用量可以大大降低成本，并提高支撑臂2的性能。

在一个优选的实施方式中，支撑臂2末端固定连接缓冲脚3，如图3所示，该缓冲脚3的底部为椭球形，从而可以增加四轴飞行器在落地时与地面接触的受力点；其与地面接触端的外径大于与支撑臂2连接端的外径，以增大四轴飞行器落地时的缓冲，从而增加四轴飞行器的落地平稳性，同时可以使四轴飞行器适应更为复杂的地面情况，尤其是崎岖不平的地面情况。

在进一步优选的实施方式中，如图2所示，在竖直方向上，飞行器主体的重心与四个缓冲脚形成的平面图形的几何中心在同一条直线上，所述平面图形优选为矩形，更优选为正方形，从而增加四轴飞行器在落地时、地面上静止时及在空中飞行时的平稳性。

在一个优选的实施方式中，缓冲脚3选用TPU材料制成，即热塑性聚氨酯弹性体橡胶，由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料，是现有技术中广泛使用的环保材料，如苏州东昶兴新材料有限公司生产的民TPU材料，该材料具有适当的弹性，既可以在四轴飞行器落地时为四轴飞行器提供足够的缓冲，又不会对四轴飞行器落地造成负面影响。

在一个优选的实施方式中，四轴飞行器包括飞行器主体和分布在主体周围的四个悬臂，悬臂一端与飞行器主体固接，在悬臂另一端上固定安装有飞行器动力装置，所述飞行器动力装置包括两个马达，且每个马达上都安装有螺旋桨。

在一个优选的实施方式中，飞行器动力装置贯穿并安装在悬臂内部，且该装置靠近悬臂上远离飞行器主体的一端，在上述悬臂上设置有飞行器动力装置的一端的外部安装有螺旋桨保护罩。所述螺旋桨保护罩包括半圆弧和轮毂，轮毂从半圆弧上向半圆弧中心位置延伸，在所述半圆弧中心位置处的轮毂上开设有连接口，飞行器保护罩通过该连接口固连在悬臂上。进一步优选地，飞行器动力装置中的两个螺旋桨关于保护罩所在平面对称。

在一个优选的实施方式中，四个悬臂的中心线都处在同一个平面内，更为优选地设定所述平面与飞行器主体底面平行。

在一个优选的实施方式中，四个悬臂中，相对的两个悬臂的中心线重合，进一步优选地，以飞行器飞行前进的方向为前方，与之相对的为后方，靠近前方两个悬臂的中心线所成角度与靠近后方两个悬臂的中心线所成角度相同，都为87～90度。

在一个优选的实施方式中，两个马达的旋转轴共线，且两个马达上安装有螺旋桨的一侧朝外，进一步优选地，马达的旋转轴垂直于与之相邻悬臂的中心线，更进一步优选地，任意一个马达的旋转轴垂直于任意一个悬臂的轴线。

在一个优选的实施方式中，悬臂整体为中空的柱状，将悬臂制成中空的柱状目的在于减轻飞行器整体的重量，悬臂的长度根据飞行器整体的大小确定，以保证飞行器具有足够的强度和良好的动力学性能。

根据本实用新型提供的四轴飞行器碳纤维支架系统，具有如下有益效果：

第一，支架系统中两组支架为全对称结构，每组支架中两个支撑臂也为全对称结构，左右支架只需一套模具，成本降低；

第二，支撑臂为管状结构，外壁层为碳纤维骨架层，具有较强的抗张强度，内层为PU发泡材料层，具有较大的机械强度，以克服碳纤维骨架层的可变形性，其与缓冲脚结合使用，在提高支撑强度的同时增加支架系统的缓冲功能；

第三，支架系统中四个支撑臂形成的四点支撑，使飞行器在落地时能够适应不同地形，特别是在落地面崎岖不平的情况下，飞机可以停稳。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，该支架系统包括两组相同的支架，每组支架都包括：连接件(1)、两只支撑臂(2)和设置于支撑臂末端的缓冲脚(3)，其中，

每组支架中的两只支撑臂(2)顶端均与连接件(1)相连，每只支撑臂(2)自顶端至末端外径逐渐减小，每只支撑臂(2)末端均向外向下延伸；在每只支撑臂(2)的末端都分别固定安装有缓冲脚(3)，所述缓冲脚(3)的底部为椭球形，每个缓冲脚(3)底面最低位置都在同一个平面上；

所述支撑臂(2)呈管状，包括外壁层和内部填充层，其中，外壁层为碳纤维骨架层，内部填充层为PU发泡材料层，

缓冲脚(3)由具有弹性的TPU材料制成。

2.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，每组支架中的连接件(1)与两只支撑臂(2)的外壁层一体注塑成型。

3.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，所述支撑臂(2)中外壁层的厚度为1.0～1.2mm。

4.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，在竖直方向上，飞行器主体的重心与四个缓冲脚围成的平面图形的几何中心在同一条直线上。

5.根据权利要求4所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，所述四个缓冲脚围成的平面图形为矩形。

6.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，分别位于飞行器主体左右两侧并且相邻的两个缓冲脚(3)之间的距离为飞行器主体宽度的1.5～3倍。

7.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，所述支架系统中的支架分别设置于四轴飞行器主体底部的左右两侧，通过连接件(1)与四轴飞行器主体固定连接。

8.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，在所述连接件(1)上开设有凹槽(4)，凹槽(4)与四轴飞行器主体底部设置的安装凸台相匹配。

9.根据权利要求1所述的四轴飞行器碳纤维支架系统，其特征在于，四轴飞行器包括飞行器主体和分布在主体周围的四个悬臂，每个悬臂一端与飞行器主体相连，每个悬臂另一端上固定安装有飞行器动力装置，所述飞行器动力装置包括两个马达，且每个马达上都安装有螺旋桨。