CN209337010U - 一种油动无人机的散热结构 - Google Patents

Abstract

一种油动无人机的散热结构，包括用于对发动机的缸体进行冷却的缸体冷却系统、用于对发动机的润滑油系统进行冷却的滑油冷却系统以及用于对发动机的进气口空气进行冷却的中冷冷却系统；其中，缸体冷却系统包括缸体散热器；滑油冷却系统包括滑油散热器；中冷冷却系统包括中冷散热器；缸体散热器、滑油散热器以及中冷散热器均设置于机身的内部。本申请的油动无人机的散热结构通过设置在机身的内部的冷却系统，利用循环冷却水将发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，并通过风扇进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而相对现有技术减少了外部突出物，降低了无人机的红外可探测性，提高了无人机的隐身性能。

Description

一种油动无人机的散热结构

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼的油动无人机，特别涉及一种油动无人机的散热结构。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域应用广泛。

现有多旋翼无人机通常为电动无人机。多旋翼电动无人机的结构简单易于制造，电机重量轻、转动平稳，动力系统易于标准化，因而整机相对而言易于操控，且飞行噪音低，在短航程民用领域发展较为活跃。然而由于电池的能量密度远远低于燃油，电动无人机受到电池的限制，航程较短，载荷水平较低，无法应用于军用大载荷侦察和攻击领域。而现有长航程的燃油无人机通常采用固定翼结构，起飞降落受到机场的限制，无法悬停，造价高，操控繁琐，使用的灵活机动性不够。

CN 106697278 A公开了一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，包括机身、动力系统、起落架和航电系统，所述的机身为全复材的一体化机身，所述的动力系统由发动机系统、变桨距系统、供油系统和旋翼系统组成。上述现有技术的油动无人机的六个旋翼等角度间隔地围绕机体设置，导致机体上搭载的应用载荷只能设置于机体正下方，且由于各方向都受到旋翼的阻挡，搭载的载荷只能向下开展作业，无法向斜上方发射武器或者进行观测，存在荷载水平低，结构布局不合理，难以发挥无人机的控制及安全优势的缺陷，限制了旋翼无人飞机在军事及监测领域的发展应用。

CN 205998123 U公开了一种立式布局燃油动力四旋翼飞行平台，其组成包括机架、动力系统、导航与控制系统、电气系统和任务平台。四个相同的机臂两两对接在连接有起落架的硬壳式机身上组成机架；动力系统设置在每个机臂的末端，为飞行平台提供动力和能源；导航和控制系统感知和控制飞行平台的姿态、高度和位置；电气系统具有充电、供电和指示功能；任务平台用于安装不同的任务设备。该现有技术的油动无人机设置了四台独立的发动机，相邻旋翼相互之间的气流干扰难以排解，加大发动机的间距会进一步加大体积和重量。

上述现有技术的油动无人机，每个悬臂上均配置一台油动发动机，裸露的发动机加上旋翼的噪音，导致无人机几乎没法在城市空域使用，军用环境下使用也没有什么隐蔽性。另外，现有油动无人机基本上没有考虑发动机内置情况下的散热问题，往往只能依靠加大机身开口的方式进行被动散热，导致油动无人机的噪音很大，同时由于没有有效的散热设计很容易导致整个机身被加热形成巨大而醒目的红外目标，极易被发现和击落。

为解决上述现有技术的缺陷，本申请的申请人在之前申请的中国专利申请201711089236.7中，公开了一种用于油动无人机的散热结构，包括设置在机身的尾部上方的散热器，散热器的散热腔分别通过上水管和下水管与安装在所述机身内部的发动机的冷却水箱相连，所述冷却水箱设置有循环水泵。该现有技术通过设置在机身的外部的散热器，利用循环冷却水将设置在机身的内部的发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，因而无人机的机身上不用设置大型的散热口，发动机的噪音可以被机身很好的屏蔽起来，提高了无人机的隐蔽性能，降低了无人机的可探测性。

该现有技术有效克服了现有技术的缺陷，但是仍然存在改进的余地。尤其是需要进一步提高散热性能，同时需要将裸露的散热器进一步隐藏起来，以便于进一步提高无人机的隐蔽性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种油动无人机的散热结构，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种油动无人机的散热结构，用于安装在油动无人机的机身上对发动机进行散热，其中：所述散热结构包括用于对所述发动机的缸体进行冷却的缸体冷却系统、用于对所述发动机的润滑油系统进行冷却的滑油冷却系统以及用于对所述发动机的进气口空气进行冷却的中冷冷却系统；其中，所述缸体冷却系统包括设置在所述机身的尾部的缸体散热器；所述滑油冷却系统包括设置在所述机身的一侧的滑油散热器；所述中冷冷却系统包括设置在所述机身的与所述滑油散热器相对的另一侧的中冷散热器；所述缸体散热器、滑油散热器以及中冷散热器均设置于所述机身的内部，所述机身上对应于所述缸体散热器、滑油散热器以及中冷散热器的蒙皮上均设置有对应的散热孔。

优选地，所述缸体散热器的散热腔通过第一循环管道与所述发动机的缸体冷却水箱相连，所述缸体冷却水箱设置有第一循环水泵。

优选地，所述滑油散热器的散热腔通过第二循环管道与所述发动机的滑油冷却水箱相连，所述滑油冷却水箱设置有第二循环水泵。

优选地，所述中冷散热器的散热腔通过第三循环管道与所述发动机的进气口冷却水箱相连，所述进气口冷却水箱设置第三有循环水泵。

优选地，所述缸体散热器的朝向所述机身的下侧设置有第一冷却风扇，所述第一冷却风扇支撑在所述缸体散热器上。

优选地，所述滑油散热器的朝向所述机身的内侧设置有第二冷却风扇，所述第二冷却风扇支撑在所述滑油散热器上。

优选地，所述中冷散热器的朝向所述机身的内侧设置有第三冷却风扇，所述第三冷却风扇支撑在所述中冷散热器上。

本申请的油动无人机的散热结构通过设置在机身的内部的冷却系统，利用循环冷却水将发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，设置在机身的内部的散热器可以通过风扇进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而相对现有技术减少了外部突出物，提高了无人机的隐蔽性能。另外，分散成三个冷却系统，冷却效果更佳，机身整体升温也被风扇开，降低了无人机的红外可探测性，提高了无人机的隐身性能。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；

图2显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图；

图3显示的是根据本申请的另一个具体实施例的油动无人机的机身内部结构示意图；

图4显示的是根据本申请的一个具体实施例的油动无人机的机体结构示意图；

图5显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的用于油动无人机的散热结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如背景技术所述，本实用新型针对现有技术中国专利申请 201711089236.7中公开的用于油动无人机的散热结构的不足，提出了一种改进的散热结构，以使该现有技术的无人机具备更好的散热性能，同时将裸露的散热器进一步隐藏起来，使得无人机的外形更加简洁，可以进一步降低外形阻力，提高隐蔽性能。

具体来说，本实用新型的油动无人机的散热结构是201711089236.7的散热结构的基础上提出的进一步地改进，本申请全文引用该现有技术，本领域技术人员可以基于该现有技术公开的内容理解有关油动无人机的其它结构。如图1-2所示，其中，图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；图2显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图。

参见图1-2，与现有技术相同，本申请的油动无人机同样包括机身1、起落架2、四个悬臂3以及四个旋翼5，机身1连接四个悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个相同直径的旋翼5。机身1为左右对称结构的长条形，机身1具有一个纵向对称轴线6，机身1总体上呈长条形平行于所述对称轴线6设置。无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述对称轴线6布置的旋翼5。机身1下方设置有光电吊舱7和武器发射筒8等载荷。机身1大体上为长条状的梭形结构，机头和机尾的宽度缩窄，中部宽度最大便于设置发动机99。机身1的前端设置有可挂载光电吊舱7的吊舱挂载结构，机身1的下方设置有可挂载武器发射筒8的挂载架。每个旋翼5均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩4。

下面参照图3-4进一步详细说明本申请的机身承载结构的具体特点，其中，图3显示的是根据本申请的另一个具体实施例的油动无人机的机身内部结构示意图；图4显示的是根据本申请的一个具体实施例的油动无人机的机体结构示意图。

如图，正如前述，本申请的油动无人机包括机身1、起落架2以及安装在油动无人机的机身1内部的发动机99，机身1具有一个纵向对称轴线6，油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于对称轴线6布置的悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个旋翼5。

在图示具体实施例中，本申请的油动无人机的机身承载结构包括一个全对称结构的机身支架20，机身支架20具有垂直于纵向对称轴线6的横向对称轴线10。亦即，本申请的机身支架20，相对于纵向对称轴线6是左右对称的，相对于横向对称轴线10也是对称的。这样的结构设置的好处是显而易见的，即组装完成的机身支架20可以不分前后方向进行使用，可以大大减轻安装压力，提高安装效率。

进一步地，机身支架20包括两个对称于纵向对称轴线6设置的碳纤维主梁21，两个对称于横向对称轴线10设置的发动机承载肋板22，两个对称于横向对称轴线10设置的起落架承载肋板23，两个对称于横向对称轴线10设置的悬臂承载肋板24以及两个对称于横向对称轴线10设置的末端承载肋板 25；发动机承载肋板22、起落架承载肋板23、悬臂承载肋板24以及末端承载肋板25从机身支架20的对称中心沿纵向对称轴线6的两侧依次排列。在本实施例中，机身支架20是全对称结构的全碳结构部件，相对现有技术来说，碳纤维主梁21和各个肋板22、23、24、25均采用碳纤维复合材料制成，结构重量轻，减重效果明显。现有技术只有杆状结构部件采用碳纤维复合材料，各个框架结构由于抗扭需要，不得不采用金属制成，结构重量较大。在一个具体实施例中，为了提高抗扭性能，本申请的碳纤维主梁21的横截面为工字形，各个肋板22、23、24、25也采用了盒形结构，可以大大增强机身支架 20的惯性矩，提高了结构的抗扭性能，同时全碳的薄壁结构重量更轻，强度更大。

在一个优选实施例中，碳纤维主梁21的横截面从机身支架20的对称中心沿纵向对称轴线6的两侧逐渐减小，以此可以获得更加均衡的等强度结构，可以更进一步获得更加优异的减重效果，并保持设计强度。

本申请的上述机身承载结构通过全对称结构的全碳机身支架，可以通过更低高度的腹板结构获得足够的抗扭性能和强度，同时可以剔除现有的金属构件，大大减轻结构重量。更低高度的腹板结构可以获得更低的机身高度，降低风阻，减少蒙皮面积，具有优异的减重效果。另外，更低高度的机身支架，可以将各种部件设置于机身支架的上方，便于安装检修。

另外，在一个具体实施例中，两个发动机承载肋板22与两个碳纤维主梁 21连接的四个点位分别设置有支撑发动机99的四个脚架991。也就是对整个机身结构来说，发动机99是最重的单个部件，优选将发动机99设置在机身支架20的中心位置，而且是碳纤维主梁21的横截面最大的位置，并且还进一步将脚架991设置在发动机承载肋板22与两个碳纤维主梁21连接的四个点位，以获得更大的支撑强度。

在本申请的又一个具体实施例中，两个碳纤维主梁21上位于四个脚架 991的安装点位的下方设置有挂载武器发射筒8的挂载架81。由于武器发射筒8中挂载的火箭弹等重量很大，因此将挂载架81设置在与发动机99的支撑点位相同的位置，避免在更多位置分别设置加强结构浪费空间和增加重量。

在本申请的另一个具体实施例中，悬臂3固定连接在碳纤维主梁21上的悬臂支架31上，悬臂支架31设置在碳纤维主梁21与悬臂承载肋板24的连接点位处。

在本申请的再一个具体实施例中，起落架2设置在碳纤维主梁21下方的机身蒙皮的外侧，并由起落架承载肋板23传递起落架2的受力。

另外，同样利用两个起落架承载肋板23的加强结构，可以在起落架承载肋板23的上方分别设置有一个油箱支撑框架27，用以支撑两个重量平衡的油箱。

另外，正如前述，由于本申请的机身支架20采用的全对称结构，因此两个末端承载肋板25可任意设置为机头或者机尾位置的承载结构，可以在机身支架20上安装机身载荷的时候，不分前后方向，提高了操作的便利性。

进一步地，两个油箱支撑框架27的上端均连接有向机身1的外侧伸出的承载臂28，承载臂28的下方设置有斜支撑臂29，斜支撑臂29的下端设置在两个末端承载肋板25与碳纤维主梁21连接位置处，如图所示。

进一步地，如图5所示，在本申请的油动无人机的机身1的内部设置有用于安装在油动无人机的机身1上的发动机99进行散热的散热结构，其中，本申请的散热结构包括用于对发动机99的缸体进行冷却的缸体冷却系统 100、用于对发动机99的润滑油系统进行冷却的滑油冷却系统200以及用于对发动机99的进气口空气进行冷却的中冷冷却系统300；其中，缸体冷却系统100包括设置在机身1的尾部的缸体散热器101；滑油冷却系统200包括设置在机身1的一侧的滑油散热器201；中冷冷却系统300包括设置在机身1 的与滑油散热器201相对的另一侧的中冷散热器301；缸体散热器101、滑油散热器201以及中冷散热器301均设置于机身1的内部，机身1上对应于缸体散热器101、滑油散热器201以及中冷散热器301的蒙皮上均设置有对应的散热孔(图1中显示了机身侧面的散热孔)。

缸体散热器101的散热腔通过第一循环管道109与发动机99的缸体冷却水箱(图中未示出)相连；滑油散热器201的散热腔通过第二循环管道209 与发动机99的滑油冷却水箱(图中未示出)相连；中冷散热器301的散热腔通过第三循环管道309与发动机99的进气口冷却水箱(图中未示出)相连。为了强制制冷，缸体冷却水箱设置有第一循环水泵(图中未示出)，滑油冷却水箱设置有第二循环水泵(图中未示出)，进气口冷却水箱设置第三有循环水泵(图中未示出)。应当说明的是，无人机采购的发动机有些本身就带有冷却水箱和循环水泵，有些需要另行安装冷却设备，则适用于本申请的冷却设备应当具备冷却水箱和循环水泵。

本申请的油动无人机的散热结构通过设置在机身1的内部的冷却系统 100、200、300，利用循环冷却水将设置在机身1的内部的发动机99的热量以强制水冷的方式散发出去，设置在机身1的内部的散热器101、102、103 可以通过风扇进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而相对现有技术减少了外部突出物，提高了无人机的隐蔽性能。另外，分散成三个冷却系统，冷却效果更佳，机身整体升温也被风扇开，降低了无人机的红外可探测性，提高了无人机的隐身性能。

进一步地，如图所示，滑油散热器201和中冷散热器301位置错开地设置在发动机99的前方和后方，以尽量风扇散热，避免热量集中局部过热。在图示具体实施例中，滑油散热器201和中冷散热器301分别固定在一个碳纤维主梁21的上方。当然，本领域技术人员应当理解，滑油散热器201和中冷散热器301也可以与图示位置不同，二者位置可以互相调换。在另一个具体实施例中，缸体散热器101支撑在机身1的尾部的承载臂28上。

另外，相对现有技术，本申请进一步提供了强制风冷的措施，即，缸体散热器101的朝向机身1的下侧设置有第一冷却风扇102，滑油散热器201 的朝向机身1的内侧设置有第二冷却风扇202，中冷散热器301的朝向机身1 的内侧设置有第三冷却风扇302。并且，第一冷却风扇102支撑在缸体散热器101上；第二冷却风扇202支撑在滑油散热器201上；第三冷却风扇302 支撑在中冷散热器301上。

综上所述，本申请的油动无人机的散热结构通过设置在机身的内部的冷却系统，利用循环冷却水将发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，设置在机身的内部的散热器可以通过风扇进行空气冷却，其散热效果大大优于被动散热，因而相对现有技术减少了外部突出物，提高了无人机的隐蔽性能。另外，分散成三个冷却系统，冷却效果更佳，机身整体升温也被风扇开，降低了无人机的红外可探测性，提高了无人机的隐身性能。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种油动无人机的散热结构，用于安装在油动无人机的机身(1)上对发动机(99)进行散热，其特征在于：所述散热结构包括用于对所述发动机(99)的缸体进行冷却的缸体冷却系统(100)、用于对所述发动机(99)的润滑油系统进行冷却的滑油冷却系统(200)以及用于对所述发动机(99)的进气口空气进行冷却的中冷冷却系统(300)；其中，所述缸体冷却系统(100)包括设置在所述机身(1)的尾部的缸体散热器(101)；所述滑油冷却系统(200)包括设置在所述机身(1)的一侧的滑油散热器(201)；所述中冷冷却系统(300)包括设置在所述机身(1)的与所述滑油散热器(201)相对的另一侧的中冷散热器(301)；所述缸体散热器(101)、滑油散热器(201)以及中冷散热器(301)均设置于所述机身(1)的内部，所述机身(1)上对应于所述缸体散热器(101)、滑油散热器(201)以及中冷散热器(301)的蒙皮上均设置有对应的散热孔。

2.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述缸体散热器(101)的散热腔通过第一循环管道(109)与所述发动机(99)的缸体冷却水箱相连，所述缸体冷却水箱设置有第一循环水泵。

3.如权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述滑油散热器(201)的散热腔通过第二循环管道(209)与所述发动机(99)的滑油冷却水箱相连，所述滑油冷却水箱设置有第二循环水泵。

4.如权利要求3所述的散热结构，其特征在于，所述中冷散热器(301)的散热腔通过第三循环管道(309)与所述发动机(99)的进气口冷却水箱相连，所述进气口冷却水箱设置第三有循环水泵。

5.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述缸体散热器(101)的朝向所述机身(1)的下侧设置有第一冷却风扇(102)，所述第一冷却风扇(102)支撑在所述缸体散热器(101)上。

6.如权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述滑油散热器(201)的朝向所述机身(1)的内侧设置有第二冷却风扇(202)，所述第二冷却风扇(202)支撑在所述滑油散热器(201)上。

7.如权利要求6所述的散热结构，其特征在于，所述中冷散热器(301)的朝向所述机身(1)的内侧设置有第三冷却风扇(302)，所述第三冷却风扇(302)支撑在所述中冷散热器(301)上。