CN204822069U - 一种涵道四旋翼无人机构型 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种涵道四旋翼无人机构型，属于多旋翼飞行器的结构设计领域。本实用新型主要由主升力涵道机构、调节涵道机构、连接架、电机组成，调节涵道机构包括调节涵道、调节旋翼、调节电机组成；连接架由呈十字形的梁组成，形成稳定的框架结构；主升力涵道机构的底部中心固接于十字梁的中心，主升力涵道与十字梁的四个边固定；主升力涵道机构的动力源为电机，固接于十字形梁的中心；与连接架的十字形梁四端延伸线方向分别经调节涵道连接架与调节涵道机构固接。本实用新型可作为空中的运输工具，完成低空、低速、大载荷飞行，结构紧凑、造价低廉、操作简单，且使用时不受地域、场地限制，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种涵道四旋翼无人机构型，属于多旋翼飞行器的结构设计领域。
背景技术
目前，多旋翼飞行器以其尺寸小、重量轻、操作方便且能在恶劣的气动环境下飞行等优势在许多国家倍受关注。与其它旋翼式飞行器相比，多旋翼飞行器能产生更大的升力，具有更高的推进效率，结构更加紧凑，且噪音小，隐蔽性高。因此在民用、军事等领域都可得到广泛应用。
未来多旋翼飞行器的趋势正向智能化、隐身方向发展；向长航时方向发展；向传感器综合化方向发展；向机载设备模块化方向发展。
目前传统的多旋翼无人机主要包括四旋翼、六旋翼和八旋翼等构型，其中四旋翼飞行器是一种最为常见的多旋翼飞行器，它是在同一平面上安装四个倾角固定的旋翼，与传统的单旋翼直升机相比，四旋翼飞行器可以采用更小的旋翼，从而使飞行变得更加安全，并且四个旋翼产生的推力较单个旋翼产生的推力能更好的实现飞行器的静态盘旋。
我国对多旋翼飞行器的研究起步较晚，有关多旋翼飞行器的设计方面还有许多技术难点尚待突破。目前多旋翼飞行器存在的主要问题有：飞行器受外部环境影响，导致多旋翼飞行器稳定性差；动力不足，导致续航时间短、装载能力低等问题。申请号为CN201310310717.1的专利文献公开了一种四旋翼飞行器结构，其中飞行控制技术目前已较为成熟，但由于螺旋桨产生的滑流会耗散相当一部分的功率，影响无人机的飞行效率，降低了无人机的抗风性。
涵道式无人机是指以涵道风扇作为飞行动力的主要来源，并将涵道风扇本身作为无人机主体，具有垂直起降和悬停飞行能力的无人飞行器。同传统的无人机相比，涵道无人机具有以下特点：1)机动性能独具特色，适于在城市复杂环境下执行任务；2)结构紧凑，推进效率高；3)噪音低，隐蔽性好。徐嘉和范宁军在“涵道无人机研究现状与结构设计”(飞航导弹，2008第1期)中，公开了一种涵道式无人机，通过涵道主体有效地将螺旋桨滑流转换成推力，但该类型无人机是通过尾部导流板的控制来调整无人机的姿态，其控制难度较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种涵道四旋翼飞行器，满足涵道内的上下旋翼反向旋转，使飞行器水平方向的力矩平衡，通过对周边四个旋翼旋转速度的调整，提供飞行的飞行姿态。
一种涵道四旋翼无人机构型，主要由主升力涵道机构、调节涵道机构、连接架和电机组成，其中主升力涵道机构包括主升力涵道、上下旋翼和上下电机组成；调节涵道机构包括调节涵道、调节旋翼和调节电机组成；连接架由呈十字形的梁组成，形成稳定的框架结构；主升力涵道机构的底部中心固接于十字梁的中心，主升力涵道与十字梁的四个边固定；主升力涵道机构的动力源为电机，固接于十字形梁的中心；与连接架的十字形梁四端延伸线方向分别经调节涵道连接架与调节涵道机构固接。
其中主升力涵道机构为环状设备，上下唇口进行平滑工艺处理；主升力涵道机构的动力源为直流无刷电机，上下两个电机与上下旋翼连接，并固定在连接架中心，通过对无刷电机的电调进行控制，使其上下两个电机反向旋转，并带动上下旋翼反向旋转，为无人机提供飞行主升力。
其中所述调节涵道机构的动力源为电机，电机位于调节涵道上部中心位置，电机分别经电机支撑架和固定件与调节涵道固接。
本发明作为一种新型的飞行动力装置，通过采用Fluent软件的气动分析，飞行效率提升30％，在实际飞行试验中，飞行性能显著提高。可作为空中的运输工具，完成低空、低速、大载荷飞行，结构紧凑、造价低廉、操作简单，且使用时不受地域、场地限制，便于推广。
附图说明
图1为本发明涵道四旋翼无人机前视图。
图2为本发明涵道四旋翼无人机俯视图。
图3为本发明涵道四旋翼无人机折叠后的俯视图。
图4为本发明涵道四旋翼无人机折叠后的前视图。
图5为本发明涵道四旋翼无人机折叠后的侧视图。
图6为主涵道示意图。
图7为主涵道俯视图。
图8为调节涵道示意图。
具体实施方式
本发明主要由主升力涵道机构1、调节涵道机构2、连接架3、电机4组成，其中主升力涵道机构1包括主升力涵道5、上下旋翼6和上下电机7组成；调节涵道机构2包括调节涵道8、调节旋翼9和调节电机10组成；连接架3由呈十字形的梁组成，形成稳定的框架结构；主升力涵道机构的底部中心固接于十字梁的中心，主升力涵道5与十字梁的四个边固定；主升力涵道机构的动力源为电机，固接于十字形梁的中心；与连接架的十字形梁四端延伸线方向分别经调节涵道连接架与调节涵道机构固接。
所述的主升力涵道机构由主升力涵道、上下旋翼和上下电机组成。主升力涵道机构为有一定厚度的环状设备，上下唇口进行平滑工艺处理，减小空气阻力；主升力涵道机构的动力源为直流无刷电机，上下两个电机与上下旋翼连接，并固定在连接架中心，通过对无刷电机的电调进行控制，使其上下两个电机反向旋转，并带动上下旋翼反向旋转，为无人机提供飞行主升力。所述上下旋翼采用三叶正反桨结构，桨叶直径为27英寸，螺距为10，工作转速为3000rpm。所述主升力涵道为主桨单边预留0.5英寸的间隙，内径为29in，涵道厚度设计为2英寸，框架最外端相对于旋翼桨尖外伸量约为5厘米。
所述的调节涵道机构包括调节涵道、调节旋翼和电机组组成。调节涵道机构的动力源为电机，电机位于调节涵道上部中心位置，电机分别经电机支撑架和固定件与调节涵道固接，所述调节旋翼采用三叶桨结构，桨叶直径为12英寸，螺距为5，转速为5000转。
Claims (3)
1.一种涵道四旋翼无人机构型，其特征在于，主要由主升力涵道机构(1)、调节涵道机构(2)、连接架(3)和电机(4)组成，其中主升力涵道机构(1)包括主升力涵道(5)、上下旋翼(6)和上下电机(7)组成；调节涵道机构(2)包括调节涵道(8)、调节旋翼(9)和调节电机(10)组成；连接架(3)由呈十字形的梁组成，形成稳定的框架结构；主升力涵道机构的底部中心固接于十字梁的中心，主升力涵道(5)与十字梁的四个边固定；主升力涵道机构的动力源为电机，固接于十字形梁的中心；与连接架的十字形梁四端延伸线方向分别经调节涵道连接架与调节涵道机构固接。
2.根据权利要求1所述的一种涵道四旋翼无人机构型，其特征在于，主升力涵道机构(1)为环状设备，上下唇口进行平滑工艺处理；主升力涵道机构(1)的动力源为直流无刷电机，上下两个电机与上下旋翼连接，并固定在连接架(3)中心，通过对无刷电机的电调进行控制，使其上下两个电机反向旋转，并带动上下旋翼反向旋转，为无人机提供飞行主升力。
3.根据权利要求1所述的一种涵道四旋翼无人机构型，其特征在于，所述调节涵道机构的动力源为电机，电机位于调节涵道上部中心位置，电机分别经电机支撑架和固定件与调节涵道固接。
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