CN205076023U - 飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于飞行器领域。本实用新型提供的飞行器包括机架和机臂，机臂安装在机架上；机架的至少一部分包括复合碳纤维材料，复合碳纤维材料包括碳纤维层和弹性材料层，弹性材料层在碳纤维层的内表面和外表面或者弹性材料层在碳纤维层的上表面和下表面。复合碳纤维材料的强度高、质量轻、柔韧性好、耐腐蚀性好；另外硅胶的吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、机械强度高、耐冲击性好。

Description

飞行器

技术领域

本实用新型属于飞行器领域，具体地说，是涉及一种由碳纤维材料制成的飞行器。

背景技术

飞行器通常也被称为无人机，其在诸多方面如侦查、监视等领域已经得到了广泛应用，并且在近年来开始出现在物流运输，可见飞行器的应用正在逐渐影响和改变人类的生活和工作。

现有的飞行器的机架和机臂通常都是用铝合金或塑料材料制成。铝合金材料的密度低于钢制材料的密度，但是其容易在撞击、冲击下发生变形，并且这种变形难以恢复至初始形状。塑料材料的密度也比钢制材料的密度小，韧性也较好，但是其机械强度差，耐腐蚀性差，并且容易老化，寿命短。

因此，有必要对飞行器的机架或机臂进行改进，以使得机架或机臂同时具备密度小、机械强度高、撞击后容易恢复形状的特点。

碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。如申请号为CN201210264340.6的中国发明专利申请公开了一种小型无人机碳纤维旋翼及其制备方法。

硅胶（Silicagel;Silica）别名：硅橡胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO₂·nH₂O。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种飞行器。

本实用新型提供的飞行器包括机架和机臂，机臂安装在机架上；机架的至少一部分包括复合碳纤维材料，复合碳纤维材料包括碳纤维层和弹性材料层，弹性材料层在碳纤维层的内表面和外表面或者弹性材料层在碳纤维层的上表面和下表面。

由采取上述方案可见，复合碳纤维材料的强度高、质量轻、柔韧性好、耐腐蚀性好；另外，硅胶的吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、机械强度高、耐冲击性好，从而使得飞行器的性能得到改良。

一个优选的方案是，机臂的至少一部分包括复合碳纤维材料。

由上述方案可见，进一步提高飞行器机械强度，降低整体质量，柔韧性也得到提高。

一个优选的方案是，碳纤维层为管状碳纤维层，弹性材料层在管状碳纤维层的内表面和外表面。

一个优选的方案是，碳纤维层为板状碳纤维层，弹性材料层在板状碳纤维层的上表面和下表面。

由上述方案可见，碳纤维材料根据具体的需求，加工成型为不同形状的部件，从而应用在飞行器上；另外，碳纤维板的特点包括：高强高效，其抗拉强度是普通钢材的数倍以上，弹性模量优于钢材，具有优异的抗蠕变性、耐腐蚀性和抗震性；重量轻、强度高，质量仅为钢的五分之一；施工便捷，施工质量易保证，材料不用预加工，工序方便，板材允许交叉；良好的耐久性和耐腐蚀性，耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀，不须定期维护。另外，纤维层完全被弹性材料层所包裹，弹性材料层对纤维层起到良好的保护作用，并且进一步增加了飞行器的抗撞击性能。

由上述方案可见，碳纤维层完全被弹性材料层所包裹，弹性材料层对纤维层起到良好的保护作用，并且进一步增加了飞行器的抗撞击性能。

一个优选的方案是，弹性材料层为硅胶层。

一个优选的方案是，硅胶层为大孔硅胶。

由上述方案可见，硅胶种类包括大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶，但是大孔硅胶为优选方案。

一个优选的方案是，硅胶层的厚度与碳纤维层的厚度比值范围为0.01至0.2之间。

由上述方案可见，保证硅胶层和碳纤维层的性能发挥到最佳水平。

一个优选的方案是，机臂包括第一机臂和第二机臂，第二机臂通过转轴与机架连接；第一机臂上安装有第一动力单元和第二动力单元，第一动力单元和二动力单元对称地布置在机架的两侧，第二机臂上安装有第三动力单元。

进一步优选的方案是，第二机臂上还具有第四动力单元，第三动力单元和第四动力单元对称地布置在转轴的两侧。

附图说明

图1是本实用新型飞行器第一实施例的结构图。

图2是本实用新型飞行器第一实施例的机架的截面图。

图3是本实用新型飞行器第一实施例的第一机臂的截面图。

图4是本实用新型飞行器第一实施例的第二机臂的截面图。

图5是本实用新型飞行器第二实施例的结构图。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

具体实施方式

飞行器第一实施例

如图1所示，本实施例的三轴飞行器10包括机架11和机臂，机臂安装在机架11上。机臂包括第一机臂12和第二机臂31，第二机臂31通过转轴13与机架11连接。第一机臂12上安装有第一动力单元14和第二动力单元15，第一动力单元14和第二动力单元15对称地布置在机架11的两侧。动力单元由电机和旋翼组成。

如图2所示，机架11的截面为板状，其包括复合碳纤维材料，复合碳纤维材料包括碳纤维层16和硅胶层17，且硅胶层17附着在纤维层16的上表面和下表面。在其它实施例中，机架11可以只有一部分包括复合碳纤维材料。

如图3所示，第一机臂12的截面为管状，第一机臂12包括复合碳纤维材料，硅胶层18附着在管状第一机臂12的外表面。如图4所示，第二机臂31的内表面和外表面均附着有硅胶层19。其中硅胶层的厚度与碳纤维层的厚度比值范围为0.01至0.2。在其它实施例中，第一机臂12可以只有一部分包括复合碳纤维材料。

本实施例的硅胶为大孔硅胶，大孔硅胶附着在碳纤维层的方法包括，首先由硅酸钠溶液与稀硫酸经逐级反应并经造粒装置喷射在碳纤维层上而缩聚生成凝胶粒；然后将带有凝胶粒的碳纤维层经过酸泡、水洗、老化处理；最后经过二次酸泡、干燥处理。干燥处理是在烘干设备中进行500℃至950℃烘干处理。

本实施例的硅胶层为本实用新型所指的弹性材料层，在其它实施例中，弹性材料层也可以是具有良好弹性的橡胶或者弹性体，橡胶或弹性体可以直接粘接在碳纤维层上。

飞行器第二实施例

本实施例的三轴飞行器20包括机架21和机臂，机臂安装在机架21上。机架21由复合碳纤维材料制成，复合碳纤维材料包括碳纤维层和硅胶层。机臂也由复合碳纤维材料制成。机臂22包括第一机臂22和第二机臂30，第二机臂30通过转轴23与机架21连接。第一机臂上安装有第一动力单元24和第二动力单元25，第一动力单元24和二动力单元25对称地布置在机架21的两侧，第二机臂上安装有第三动力单元26和第四动力单元27，第三动力单元26和第四动力单元27对称地布置在转轴23的两侧。

转轴23通过旋转动力机构提供动力，旋转动力单元包括依次连接的电机、曲柄28、传动杆29和摇臂32。电机通过曲柄28、传动杆29、摇臂32而把动力传输到转轴23产生转动，从而调节飞行器20的飞行姿态。

最后需要说明的是，本实用新型不限于上述的实施方式，诸如硅胶层为两层或三层等方案也在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.飞行器，包括，

机架；

机臂，所述机臂安装在所述机架上；

其特征在于：

所述机架的至少一部分包括复合碳纤维材料，所述复合碳纤维材料包括碳纤维层和弹性材料层，所述弹性材料层在所述碳纤维层的内表面和外表面或者所述弹性材料层在所述碳纤维层的上表面和下表面。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述机臂的至少一部分包括所述复合碳纤维材料。

3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述碳纤维层为管状碳纤维层，所述弹性材料层在所述管状碳纤维层的内表面和外表面。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述碳纤维层为板状碳纤维层，所述弹性材料层在所述板状碳纤维层的上表面和下表面。

5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述弹性材料层为硅胶层。

6.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于：

所述硅胶层的厚度与所述碳纤维层的厚度比值范围在0.01至0.2之间。

7.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述机臂包括第一机臂和第二机臂，所述第二机臂通过转轴与所述机架连接；

所述第一机臂上安装有第一动力单元和第二动力单元，所述第一动力单元和所述二动力单元对称地布置在所述机架的两侧，所述第二机臂上安装有第三动力单元。

8.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述第二机臂上还具有第四动力单元，所述第三动力单元和所述第四动力单元对称地布置在所述转轴的两侧。

9.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于：

所述硅胶层为大孔硅胶。