專利名稱：一種小型多用途無人機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型多用途無人機(jī)的設(shè)計(jì)，屬于航空飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是有較大續(xù)航時(shí)間要求的小型無人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
無人機(jī)成本較為低廉，能夠避免駕駛?cè)藛T的傷亡，可以執(zhí)行許多有人機(jī)所不能執(zhí)行的任務(wù)，應(yīng)用前景廣闊。
現(xiàn)有無人機(jī)主要采用簡單的盒型機(jī)身，常規(guī)六面體形狀油箱，飛行阻力大，機(jī)內(nèi)空間利用率低，所載燃油量較小，航程航時(shí)都較短。并且大多按照具體的任務(wù)載荷量身定做， 對(duì)于任務(wù)載荷裝載的通用性不強(qiáng)；在對(duì)沒有正式定型的載荷進(jìn)行搭載試驗(yàn)時(shí)，不是非常方便，有時(shí)甚至還需要對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明人開發(fā)了一種油箱嵌入翼身融合體的V尾布局無人機(jī)。
本發(fā)明的無人機(jī)主要用于執(zhí)行科研實(shí)驗(yàn)、遙感探測和空中航拍等飛行任務(wù)。該無人機(jī)具有如下特點(diǎn)1)續(xù)航時(shí)間較長，便于開展對(duì)航時(shí)要求較高的飛行任務(wù)；2)使用簡單， 便于操縱；幻穩(wěn)定性較好，適合搭載自動(dòng)駕駛儀、航拍相機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備；4)對(duì)起降條件要求較低。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種小型無人機(jī)，其特征在于包括機(jī)身；連接在所述機(jī)身上的機(jī)翼；尾翼；以及尾撐，用于實(shí)現(xiàn)所述尾翼與機(jī)身的連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述小型無人機(jī)進(jìn)一步包括安裝在所述機(jī)身的前端的發(fā)動(dòng)機(jī)；所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳，用于為飛機(jī)提供飛行所需的拉力。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述小型無人機(jī)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述機(jī)身的上部的一個(gè)機(jī)艙蓋，其與所述機(jī)身限定了一個(gè)機(jī)艙；其中所述機(jī)身為一個(gè)具有一定翼型的扁平升力體。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述尾翼為V型尾翼，尾翼后緣設(shè)有控制面，從而可通過V尾混控模式實(shí)現(xiàn)升降舵和方向舵的功能。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的無人機(jī)進(jìn)一步包括模塊化裝載設(shè)計(jì)，包括位于機(jī)身(1)中部的底板支撐板(32)，用于安裝機(jī)載設(shè)備。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的小型無人機(jī)的整體外形圖。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的油箱布置示意圖。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例油箱連接示意圖。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的底板示意圖。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備與底板安裝示意圖。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備安裝與效果圖。
具體實(shí)施方式
為了解決現(xiàn)有小型無人機(jī)航程、航時(shí)較小，且在機(jī)載設(shè)備“拆卸-安裝”模式上耗費(fèi)時(shí)間較長、過程煩瑣等問題；本發(fā)明的一個(gè)基本方面是提供了一款阻力小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的小型無人機(jī)方案，能夠?qū)C(jī)載設(shè)備快速裝卸。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面是提供了一款阻力小，載油量大，航時(shí)較長，能夠執(zhí)行遠(yuǎn)程飛行任務(wù)的小型無人機(jī)方案，該分案采用機(jī)載設(shè)備模塊化裝卸設(shè)計(jì)，能夠?qū)C(jī)載設(shè)備快速裝卸。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例主要是通過對(duì)翼身融合體的V尾布局無人機(jī)的總體布局的合理設(shè)計(jì)與裝配調(diào)試來實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例主要是通過對(duì)油箱嵌入翼身融合體的V尾布局無人機(jī)的總體布局、嵌入式油箱設(shè)計(jì)、交替式供油方式以及模塊化機(jī)載設(shè)備安裝形式的合理設(shè)計(jì)與裝配調(diào)試來實(shí)現(xiàn)的。
以下結(jié)合具體實(shí)施例說明本發(fā)明的技術(shù)方案
1)小型無人機(jī)的總體布局
該小型無人機(jī)采用常規(guī)式氣動(dòng)布局(如圖1所示)，翼身融合體設(shè)計(jì)，拉進(jìn)式動(dòng)力裝置，V型尾翼及前三點(diǎn)式起落架。
其中機(jī)身(1)為一個(gè)具有一定翼型的扁平升力體，上部設(shè)有一個(gè)機(jī)艙蓋(9)，內(nèi)部為一個(gè)大容量的機(jī)艙，用于機(jī)載設(shè)備的安裝。機(jī)身兩側(cè)通過合理的曲線與機(jī)翼(3)融合，保證較好的氣動(dòng)特性。機(jī)身前端安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，發(fā)動(dòng)機(jī)(10)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(11)，為飛機(jī)提供飛行所需的拉力。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，機(jī)翼C3)平面形狀為梯形，其前緣后掠、后緣前掠。每側(cè)機(jī)翼外側(cè)后緣設(shè)置有副翼G)，內(nèi)側(cè)后緣設(shè)置有襟翼(5)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，尾翼采用V型尾翼(7)。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，尾翼(7)的左右尾翼互成約120°。尾翼后緣設(shè)有控制面(6)，通過V尾混控模式可實(shí)現(xiàn)升降舵和方向舵的功能。
V型尾翼(7)與機(jī)身⑴的連接通過尾撐⑶實(shí)現(xiàn)。尾撐⑶采用諸如帶錐度的碳纖維復(fù)合材料圓管；根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，該圓管直徑較小的一端用于安裝V型尾翼(7)， 直徑較大的一端與機(jī)身(1)的尾部連接。
前起落架(12)位于機(jī)身⑴的前下方，主起落架系統(tǒng)⑵位于機(jī)身⑴中下部。
2)嵌入式油箱設(shè)計(jì)
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，機(jī)身內(nèi)部左前方、左后方、右前方和右后方各布置有左前油箱(16)、左后油箱(15)、右前油箱(1 以及右后油箱(14)，這樣設(shè)計(jì)既不額外增加阻力，又為機(jī)身中部載荷艙(17)留出盡可能大的空間，提高了飛機(jī)的裝載能力。油箱的外形與常規(guī)六面體形狀不同，而是根據(jù)翼身融合體機(jī)身外形而定，即左、右前油箱(1；3)、(16)側(cè)面呈翼型前緣形狀，左、右后油箱(14)、(1 后部呈翼型后緣形狀，內(nèi)部中空，裝載油料。
3)交替式供油方式
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，進(jìn)氣管0 插入左后油箱(15)，左后油箱 (15)通過油管與右前油箱(13)相連，右前油箱(13)通過油管OO)與右后油箱(14) 相連，右后油箱(14)通過油管(19)與左前油箱(16)相連，左前油箱(16)通過油管03) 與防氣泡油箱(18)相連，防氣泡油箱(18)通過油管04)與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。
油箱按上文連接完畢后，飛行中發(fā)動(dòng)機(jī)耗油的順序是先使用左后油箱(1 中的燃油，接著使用右前油箱(1 中的燃油，再接著使用右后油箱(14)中的燃油，最后使用左前油箱(16)中的燃油。這樣，燃油在全機(jī)的消耗順序依次為左后-右前-右后-左前，這樣每消耗一個(gè)后部油箱的燃油，就相應(yīng)消耗一個(gè)前部油箱的燃油，避免兩個(gè)后部油箱同時(shí)消耗或兩個(gè)前部油箱同時(shí)消耗，從而保證燃油消耗對(duì)整機(jī)重心的影響在容許范圍之內(nèi)。
防氣泡油箱(18)的主要特點(diǎn)是相對(duì)主油箱體積較小，這樣可以保證在整個(gè)飛行過程中，不論主油箱(13)、(14)、(15)、(16)內(nèi)油位如何變化，防氣泡油箱(18)內(nèi)均為滿油狀態(tài)，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定供油。
4)模塊化裝載
為便于機(jī)載設(shè)備的安裝和替換，并減小對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的影響，該機(jī)機(jī)身中部設(shè)計(jì)了模塊化裝載結(jié)構(gòu)(如圖4所示)。
底板支撐板(3 設(shè)計(jì)于機(jī)身(1)中部，上面設(shè)計(jì)有螺釘孔(31)，螺釘孔背面鑲有反抓螺母，用于安裝螺釘以固定底板G2)。底板支撐板(32)的前部設(shè)計(jì)有方孔(33)，成 “口 ”形，為安裝探測云臺(tái)等機(jī)載設(shè)備預(yù)留空間。
機(jī)載設(shè)備安裝于底板02)上表面(如圖5所示)，底板的四個(gè)角設(shè)計(jì)有螺釘孔(43)。
安裝機(jī)載設(shè)備時(shí)，首先將機(jī)載設(shè)備Gl)固定于底板G2)上表面，之后用螺釘將底板G2)固定于底板支撐板(32)上(如圖6所示)。
下面通過兩個(gè)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行更具體的說明
實(shí)例一，長航時(shí)帶任務(wù)飛行
整機(jī)采用翼身融合體和“V”形尾翼設(shè)計(jì)以及拉進(jìn)式動(dòng)力裝置，阻力小，升力大。 由于安裝了采用交替式供油形式的嵌入式油箱，在無人機(jī)起飛后，采用左后油箱-右前油箱-右后油箱-左前油箱的順序依次為發(fā)動(dòng)機(jī)供油，在耗油過程中整機(jī)重心縱向變化量較小，且由于油箱具有較大容積，可以實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的飛行。
實(shí)例二，常規(guī)任務(wù)中機(jī)載設(shè)備的快速更換
由于模塊化設(shè)計(jì)機(jī)載設(shè)備底板成本低廉，可以制造多個(gè)底板，外場試驗(yàn)前將各種所需機(jī)載設(shè)備安裝于底板上。在外場飛行試驗(yàn)過程中，可拆卸底板螺釘，更換“機(jī)載設(shè)備-底板”模塊，快速改變無人機(jī)機(jī)載設(shè)備配置。
有益效果
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1)該小型無人機(jī)采用翼身融合體、單尾撐、V型尾翼和拉進(jìn)式動(dòng)力的布局型式，具有優(yōu)異的空氣動(dòng)力學(xué)特性，特別是翼身融合體設(shè)計(jì)等增加全機(jī)升力，減小翼身干擾阻力；
2)采用嵌入式油箱設(shè)計(jì)，在不增加額外阻力的前提下，充分利用機(jī)身內(nèi)部空間裝載燃油，不僅節(jié)省載荷艙空間，還增加了載油量，提高了整機(jī)續(xù)航時(shí)間；
3)采用交替式供油形式，避免飛行過程中兩個(gè)前油箱或兩個(gè)后油箱燃油或兩個(gè)同側(cè)油箱同時(shí)耗盡，從而保證燃油消耗對(duì)整機(jī)縱向重心的影響在容許范圍之內(nèi)；
4)模塊化裝載設(shè)計(jì)，便于機(jī)載設(shè)備的安裝和更換，并減小對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)的影響。
應(yīng)當(dāng)理解的是，在以上敘述和說明中對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的描述只是說明而非限定性的，且在不脫離如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的前提下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種改變、變形、和/或修正。
權(quán)利要求
1.一種小型無人機(jī)，其特征在于包括 機(jī)身(1)；連接在所述機(jī)身(1)上的機(jī)翼(3)； 尾翼(7)；以及尾撐(8)，用于實(shí)現(xiàn)所述尾翼(7)與機(jī)身(1)的連接； 位于機(jī)身(1)的前下方的前起落架(12)； 位于機(jī)身(1)中下部的主起落架系統(tǒng)O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型無人機(jī)，其特征在于進(jìn)一步包括 位于機(jī)身(1)中部的底板支撐板(32)，用于安裝機(jī)載設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型無人機(jī)，其特征在于進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述底板支撐板(3 上的螺釘孔(31)，鑲在所述螺釘孔(31)的背面的反抓螺母，用于安裝用于固定底板G2)的螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型無人機(jī)，其特征在于進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述底板支撐板(3 的前部的孔(33)，用于安裝機(jī)載設(shè)備，其中所述底板0 的四個(gè)角設(shè)置有螺釘孔(43)，所述底板0 的上表面可用于安裝機(jī)載設(shè)備(41)。
全文摘要
一種小型多用途無人機(jī)，可用于執(zhí)行科研實(shí)驗(yàn)、遙感探測和空中航拍等飛行任務(wù)。該無人機(jī)具有如下特點(diǎn)1)續(xù)航時(shí)間較長，便于開展對(duì)航時(shí)要求較高的飛行任務(wù)；2)使用簡單，便于操縱；3)穩(wěn)定性較好，適合搭載自動(dòng)駕駛儀、航拍相機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備；4)對(duì)起降條件要求較低。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的小型無人機(jī)包括機(jī)身；連接在所述機(jī)身上的機(jī)翼；尾翼；尾撐，用于實(shí)現(xiàn)所述尾翼與機(jī)身的連接；安裝在所述機(jī)身(1)的前端的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)；發(fā)動(dòng)機(jī)(10)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳(11)，用于為飛機(jī)提供飛行所需的拉力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的無人機(jī)進(jìn)一步包括模塊化裝載設(shè)計(jì)，包括位于機(jī)身(1)中部的底板支撐板(32)，用于安裝機(jī)載設(shè)備。
文檔編號(hào)B64C39/00GK102490904SQ20111044856
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者丁未龍, 萬志強(qiáng), 周磊, 楊超, 王耀坤 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)