CN214986052U - 无人机和用于无人机的动力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机领域，公开了一种无人机和用于无人机的动力装置，所述无人机包括：机体；动力装置(4)，安装在所述机体上且包括：旋翼机构，用于向所述无人机提供飞行动力；脚架部，固定连接于所述旋翼机构；和倾转机构，连接在所述旋翼机构和所述脚架部之间且用于驱动所述旋翼机构和所述脚架部同步倾转。本实用新型的动力装置中集成有脚架部，可在无人机着陆时起支撑整机的作用，故可省去独立脚架，至少能使整机重量减轻10％，提升巡航经济性。在倾转机构的驱动下，可根据不同飞行状态将旋翼机构和脚架部倾转至合适位置，有利于增大升力系数、提升巡航速度和减少风阻。

Description

无人机和用于无人机的动力装置

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种无人机和用于无人机的动力装置。

背景技术

在目前市面上的无人机中，比较常见的旋翼布置方式有4+1型(4个提供垂直升降动力的固定式旋翼和1个提供巡航动力的固定式旋翼)、2+2型(2个提供垂直升降动力的固定式旋翼和2个可倾转式旋翼)和2+1型(2个可倾转式旋翼和1个提供垂直升降动力的固定式旋翼)。

由于部分旋翼只能用于提供垂直升降动力，以上类型的无人机只能以12m/s至18m/s的较低速度巡航。而由于仅有部分旋翼能用于提供垂直升降动力，升力系数较低。此外，现有的起落架为独立结构，不利于减轻无人机整体重量，且会在飞行时形成较大的风阻。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种无人机和用于无人机的动力装置，具有飞行速度快、升力系数大、整机重量轻等优点，从而提升无人机的飞行能力和巡航经济性。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种无人机，所述无人机包括：

机体；

动力装置，安装在所述机体上且包括：

旋翼机构，用于向所述无人机提供飞行动力；

脚架部，固定连接于所述旋翼机构；和

倾转机构，连接在所述旋翼机构和所述脚架部之间且用于驱动所述旋翼机构和所述脚架部同步倾转。

可选地，所述动力装置能够在垂直位置和水平位置之间倾转，在所述垂直位置，所述旋翼机构的旋转轴垂直摆置，所述脚架部处于放下状态，在所述水平位置，所述旋转轴水平摆置，所述脚架部处于收起状态。

可选地，在所述动力装置的所述水平位置下，所述脚架部与所述机体的外表面贴合，所述脚架部处于收起状态。

可选地，所述机体包括机身和对应连接在所述机身两侧的两个前固定翼，所述动力装置包括安装在所述机身前端的前侧动力装置和对应安装在两个所述前固定翼上的两个旁侧动力装置。

可选地，所述旋翼机构包括所述前侧动力装置的前侧旋翼机构和所述旁侧动力装置的旁侧旋翼机构，所述脚架部包括所述前侧动力装置的前侧脚架部和所述旁侧动力装置的旁侧脚架部，所述倾转机构包括用于驱动所述前侧旋翼机构和所述前侧脚架部同步倾转的丝杆伸缩机构以及用于驱动所述旁侧旋翼机构和所述旁侧脚架部同步倾转的舵机倾转机构。

可选地，所述无人机包括高速巡航模式和低速巡航模式，在所述高速巡航模式下，所述前侧动力装置和所述旁侧动力装置倾转至所述水平位置，在所述低速巡航模式下，所述旁侧动力装置倾转至所述水平位置，所述前侧动力装置倾转至所述垂直位置或停机。

可选地，所述机体包括机身和固定翼，所述固定翼的前边缘轮廓线和后边缘轮廓线均为曲线且外端闭合以使得所述固定翼的外端呈向后弯曲的尖端状，所述固定翼包括两个前固定翼和两个尾固定翼，所述前固定翼为中单翼，所述尾固定翼相对于水平面由内而外向上倾斜布置，所述机身呈纺锤体状。

本实用新型第二方面提供了一种用于无人机的动力装置，所述动力装置包括：

旋翼机构，用于向无人机提供飞行动力；

脚架部，固定连接于所述旋翼机构；和

倾转机构，连接在所述旋翼机构和所述脚架部之间且用于驱动所述旋翼机构和所述脚架部同步倾转。

可选地，所述倾转机构为丝杆伸缩机构或舵机倾转机构。

可选地，所述动力装置还包括用于与无人机可拆卸连接的外连接部；和/或，所述脚架部可拆卸安装在所述动力装置中。

本实用新型的动力装置中集成有脚架部，可在无人机着陆时起支撑整机的作用，故可省去独立脚架，至少能使整机重量减轻10％，提升巡航经济性。在倾转机构的驱动下，可根据不同飞行状态将旋翼机构和脚架部倾转至合适位置。例如，在垂直升降时，可将所有动力装置均用于提供垂直升降动力，有利于增大升力系数，且脚架部放下以随时用于支撑整机；而在巡航时，可将所有动力装置均用于提供巡航动力，提升巡航速度，此时脚架部收起以减少风阻。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的具体实施方式中的一种无人机的立体图，图示中的动力装置均倾转至垂直位置；

图2为图1中的无人机的侧视图，图示中的动力装置均倾转至水平位置；

图3为图2中的无人机的仰视图；

图4为图1中的无人机的结构爆炸图；

图5为图1中的前侧动力装置的示意图；

图6为图5中的前侧动力装置的结构爆炸图。

附图标记说明：

1 机身 2 前固定翼

3 尾固定翼 4 动力装置

A 前边缘轮廓线 B 后边缘轮廓线

11 机身插接口 21 前翼插接部

31 尾翼插接部 41 前侧动力装置

42 旁侧动力装置

411 伸缩驱动电机 412 丝杆转轴

413 螺纹套杆 414 前侧脚架部

415 前侧铰接座 416 前动力电机

417 前侧旋翼 418 前侧固定座

421 舵机倾转机构 422 旁侧脚架部

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图6所示，本实用新型第一示例性实施例提供了一种无人机，适用于农业、电力、安防、侦查等领域，其包括机体和安装在机体上的动力装置4，机体包括机身1和连接在机身1两侧的固定翼，即本示例性实施例的无人机为固定翼无人机，固定翼包括在机身上前后布置的前固定翼2和尾固定翼3，动力装置4可设置在机身1或固定翼上，例如设置有多个时，在机身1和前固定翼2上均有布置，动力装置4具体包括旋翼机构、脚架部和倾转机构。

其中，旋翼机构具体可包括动力电机、连接在动力电机的旋转轴上的旋翼和限位旋翼轴向向外移动以防止脱落的固定座，动力电机运行时，旋翼跟随旋转轴转动以提供飞行动力(包括垂直升降动力和巡航动力)。脚架部固定连接于旋翼机构，例如固定连接在动力电机的外壳上，在无人机着陆时，可支撑整机。由于脚架部和旋翼机构固定连接，在倾转机构的驱动下，便可驱动旋翼机构和脚架部同步倾转。

有别于现有无人机中作为独立结构的脚架，本示例性实施例的无人机直接在动力装置4中集成脚架部，同样可在无人机着陆时起支撑整机的作用。由于省去独立脚架，至少能使整机重量减轻10％，整机负重减少可减少能耗，提升巡航经济性。

而在倾转机构的驱动下，可根据不同飞行状态将旋翼机构和脚架部倾转至合适位置。例如，在垂直升降时，可将所有动力装置4均用于提供垂直升降动力，有利于增大升力系数，且脚架部放下以随时用于支撑整机。在巡航时，则可将所有动力装置4均用于提供巡航动力，提升巡航速度，此时脚架部收起，减少巡航过程中受到的风阻。

在一种实施例中，正如上述，动力装置4能够在垂直位置和水平位置之间倾转。当动力装置4处于垂直位置时，旋翼机构的旋转轴已倾转至垂直摆置，提供升降动力，脚架部同步放下，以随时为着落时支撑整机作准备。当动力装置4处于水平位置时，旋翼机构的旋转轴已倾转至水平摆置，提供巡航动力，脚架部同步收起，减少风阻，一定程度上节省能耗。

进一步地，当动力装置4处于水平位置时，收起的脚架部能够与机体的外表面贴合，例如参照图2和图3，脚架部可与机身1的底面或前固定翼2的底面贴合，顺应巡航方向摆置，无人机整体流线型更好，使风阻更小。

在一种实施例中，动力装置4还包括用于与无人机可拆卸连接的外连接部，或者将脚架部设置为可从动力装置4拆卸，便于维修、更换。

在一种实施例中，无人机上设有呈三点式布置的三个动力装置4，包括安装在机身1前端的前侧动力装置41和对应安装在两个前固定翼2上的两个旁侧动力装置42。

垂直升降时，三个动力装置4均倾转至垂直位置，从而提供极大的升力。此外，通过三个动力装置4的协作，还可调节无人机的巡航速度。具体地，无人机还包括高速巡航模式和低速巡航模式，在高速巡航模式下，前侧动力装置41和旁侧动力装置42均倾转至水平位置，三个动力装置4的巡航动力叠加，超出同翼展固定翼无人机50％的飞行速度。在低速巡航模式下，两个旁侧动力装置42倾转至水平位置，前侧动力装置41则倾转至垂直位置或停机，此时较之高速巡航模式，巡航速度减慢，实现低速巡航。

需要说明的是，在低速巡航模式下，当前侧动力装置41倾转至垂直位置时，既可继续运行，也可停机。当前侧动力装置41停机时，其可处于垂直位置，也可处于水平位置。

具体地，前侧动力装置41包括前侧旋翼机构和前侧脚架部414，旁侧动力装置42包括旁侧旋翼机构和旁侧脚架部422。通常情况下，前侧旋翼机构的电机功率为旁侧旋翼机构的电机功率的两倍，需配备更精准、可靠的倾转机构。

因此，在一种实施例中，旁侧旋翼机构采用常用的舵机倾转机构421控制倾转，便可满足精度和可靠性要求。而前侧动力装置41中则设置丝杆伸缩机构控制倾转，经久耐用，倾转控制角度准确度控制在0.1°。

参照图5和图6，丝杆伸缩机构可包括伸缩驱动电机411、丝杆转轴412和螺纹套杆413，前侧旋翼机构包括前侧铰接座415、前动力电机416、前侧旋翼417和前侧固定座418。其中，丝杆转轴412为伸缩驱动电机411的电机轴，螺纹套杆413套接在丝杆转轴412上，前侧铰接座415固定连接机身1前端和前动力电机416，使前动力电机416能够相对于机身1倾转，前动力电机416的旋转轴连接前侧旋翼417，前侧固定座418套接在前动力电机416的旋转轴的外端，防止前侧旋翼417轴向向外移动而脱落。

当伸缩驱动电机411工作时，丝杆转轴412转动，螺纹套杆413沿轴向运动，即伸缩移动，从而驱动前动力电机416相对于机身1倾转，进而实现前侧旋翼417的倾转。

在一种实施例中，为进一步减少无人机巡航时受到的风阻，整机采用仿生鸟气动布局设计，机体表面呈现光滑流体面设计，整体采用碳纤维骨架结构和复合玻璃纤维蒙皮设计。

具体可参照附图，固定翼的前边缘轮廓线A和后边缘轮廓线B均为曲线且外端闭合以使得固定翼的外端呈向后弯曲的尖端状，固定翼包括两个前固定翼2和两个尾固定翼3，前固定翼2为中单翼，尾固定翼3相对于水平面由内而外向上倾斜布置，机身1呈纺锤体状。

如此设置，能够使无人机巡航时的迎风阻力系数降低至0.05，升力系数≦0.2，迎风角度≦4°，明显优于现有固定翼无人机的飞行表现。

在一种实施例中，无人机整机设置五处快拆(两个前固定翼2、两个尾固定翼3、机身1)，参照图4，通过在机身设置机身插接口11、在前固定翼2设置前翼插接部21以及在尾固定翼3设置尾翼插接部31实现，便于小型化运输，整机后段为载荷区域，可提供更大体积的载荷空间和灵活的载荷设备拆换，较之同翼展固定翼无人机，具有更强的载荷能力。

本实用新型第二示例性实施例提供一种用于无人机的动力装置，该动力装置即上述的动力装置4，其除了可应用于上述无人机以外，还可应用在非固定翼无人机中。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括：

机体；

动力装置(4)，安装在所述机体上且包括：

旋翼机构，用于向所述无人机提供飞行动力；

脚架部，固定连接于所述旋翼机构；和

倾转机构，连接在所述旋翼机构和所述脚架部之间且用于驱动所述旋翼机构和所述脚架部同步倾转。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述动力装置(4)能够在垂直位置和水平位置之间倾转，在所述垂直位置，所述旋翼机构的旋转轴垂直摆置，所述脚架部处于放下状态，在所述水平位置，所述旋转轴水平摆置，所述脚架部处于收起状态。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，在所述动力装置(4)的所述水平位置下，所述脚架部与所述机体的外表面贴合，所述脚架部处于收起状态。

4.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述机体包括机身(1)和对应连接在所述机身(1)两侧的两个前固定翼(2)，所述动力装置(4)包括安装在所述机身(1)前端的前侧动力装置(41)和对应安装在两个所述前固定翼(2)上的两个旁侧动力装置(42)。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述旋翼机构包括所述前侧动力装置(41)的前侧旋翼机构和所述旁侧动力装置(42)的旁侧旋翼机构，所述脚架部包括所述前侧动力装置(41)的前侧脚架部(414)和所述旁侧动力装置(42)的旁侧脚架部(422)，所述倾转机构包括用于驱动所述前侧旋翼机构和所述前侧脚架部(414)同步倾转的丝杆伸缩机构以及用于驱动所述旁侧旋翼机构和所述旁侧脚架部(422)同步倾转的舵机倾转机构(421)。

6.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述无人机包括高速巡航模式和低速巡航模式，在所述高速巡航模式下，所述前侧动力装置(41)和所述旁侧动力装置(42)倾转至所述水平位置，在所述低速巡航模式下，所述旁侧动力装置(42)倾转至所述水平位置，所述前侧动力装置(41)倾转至所述垂直位置或停机。

7.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述机体包括机身(1)和固定翼，所述固定翼的前边缘轮廓线(A)和后边缘轮廓线(B)均为曲线且外端闭合以使得所述固定翼的外端呈向后弯曲的尖端状，所述固定翼包括两个前固定翼(2)和两个尾固定翼(3)，所述前固定翼(2)为中单翼，所述尾固定翼(3)相对于水平面由内而外向上倾斜布置，所述机身(1)呈纺锤体状。

8.一种用于无人机的动力装置，其特征在于，所述动力装置(4)包括：

旋翼机构，用于向无人机提供飞行动力；

脚架部，固定连接于所述旋翼机构；和

倾转机构，连接在所述旋翼机构和所述脚架部之间且用于驱动所述旋翼机构和所述脚架部同步倾转。

9.根据权利要求8所述的用于无人机的动力装置，其特征在于，所述倾转机构为丝杆伸缩机构或舵机倾转机构(421)。

10.根据权利要求8所述的用于无人机的动力装置，其特征在于，所述动力装置(4)还包括用于与无人机可拆卸连接的外连接部；和/或，所述脚架部可拆卸安装在所述动力装置(4)中。

Images