氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，包括機(jī)身、前后左右四旋翼、支撐臂、起落架，所述支撐臂的外端固定有旋翼電機(jī)，旋翼安裝在旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上并由旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述機(jī)身包括曲面的機(jī)蓋和內(nèi)艙，所述支撐臂水平固裝在機(jī)身外，所述機(jī)蓋的上型面縱切面曲線長(zhǎng)于下型面縱切面曲線，后旋翼連接的支撐臂的重心位置低于前旋翼連接的支撐臂的。本發(fā)明通過(guò)機(jī)殼結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，使機(jī)殼具有飛行的向上升舉力，能提供高達(dá)3倍的起飛重量，從而獲得更大的掛載量，更長(zhǎng)的航時(shí)。其后臂與前臂的垂直高度差異設(shè)計(jì)，可有效抵消后臂電機(jī)加速時(shí)所造成的機(jī)體前傾現(xiàn)象，改善駕駛性能。
【專利說(shuō)明】氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及無(wú)人飛行器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，是涉及一種氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器。
[0002]

【背景技術(shù)】
現(xiàn)今，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)于無(wú)人飛行器的研究也日益深入，而其應(yīng)用的場(chǎng)合也更加廣泛。其中，四旋翼無(wú)人飛行器與其他飛行器相比，其行動(dòng)更加靈活，起降環(huán)境要求較低，并具有良好的操作性能，因而，廣泛應(yīng)用在航拍、監(jiān)視、偵查、搜救等諸多領(lǐng)域。
[0003]隨著更廣泛應(yīng)用的要求，對(duì)無(wú)人飛行器的性能提出了更高的要求:更多的載重、更長(zhǎng)的航時(shí)、更強(qiáng)的動(dòng)力、更強(qiáng)的抗風(fēng)性、更強(qiáng)的可靠性和穩(wěn)定性。而這些要求，往往都是相互矛盾的。最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，就是因應(yīng)應(yīng)用的需求，在這些矛盾中有所側(cè)重，取得相對(duì)平衡。飛行器性能的好壞，除飛控系統(tǒng)控制的優(yōu)劣影響外，最重要的是看能耗比值，也就是消耗能量與獲得升力的比值(w/g)高低。比值越低，說(shuō)明系統(tǒng)的效率越高，飛行器將會(huì)更加節(jié)能，相同能量消耗，航時(shí)會(huì)更長(zhǎng)。飛行器是一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)品，其任何一部分設(shè)計(jì)的合理與否，都將對(duì)其系統(tǒng)總體性能產(chǎn)生巨大的影響。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用的具體要求，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，能耗轉(zhuǎn)換效率高的四旋翼無(wú)人飛行器解決方案，從而提高飛行器的載重量，改善飛行器的駕駛性能，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，包括機(jī)身、前后左右四旋翼、支撐臂、起落架，所述支撐臂的外端固定有旋翼電機(jī)，旋翼安裝在旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上并由旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述機(jī)身包括曲面的機(jī)蓋和內(nèi)艙，所述支撐臂水平固裝在機(jī)身外，所述機(jī)蓋的上型面縱切面曲線長(zhǎng)于下型面縱切面曲線，后旋翼連接的支撐臂的重心位置低于前旋翼連接的支撐臂的。
[0006]所述機(jī)蓋、支撐臂、旋翼均是由碳纖維一體成形制得的。
[0007]所述機(jī)蓋上型面的前部曲率大于后部曲率。
[0008]所述機(jī)蓋的輪廓呈鵝蛋形。
[0009]本發(fā)明具有以下有益效果:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)旋翼飛行器，與目前產(chǎn)品相比，在外形空間體積大小占用相同的前提下，能提供高達(dá)3倍的起飛重量，從而獲得更大的掛載量，更長(zhǎng)的航時(shí)。
[0010]通過(guò)機(jī)殼結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，一則使機(jī)殼具有飛行的向上升舉力，二則其流線型外殼設(shè)計(jì)減小飛行器向前飛行的氣流阻力，使飛行更趨穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。
[0011]后臂與前臂的垂直高度差異設(shè)計(jì)，可有效抵消后臂電機(jī)加速時(shí)所造成的機(jī)體前傾現(xiàn)象，使機(jī)體的加速前進(jìn)時(shí)可保持平行，進(jìn)一步減小風(fēng)阻，改善駕駛性能，有效地提升系統(tǒng)的性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器的側(cè)視圖。
[0014]圖3為本發(fā)明氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0016]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“橫向”、“上”、“下”、“左”、“右”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]參見(jiàn)圖1-3，本發(fā)明氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，采用中心對(duì)稱的十字形單層旋翼布局，包括機(jī)身1、四旋翼2、支撐臂3、起落架4等。機(jī)身、支撐臂、旋翼為全碳纖維成型，在支撐臂的外端固定有旋翼電機(jī)，四旋翼安裝在旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上并由旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)。左右旋翼對(duì)稱分布在機(jī)身兩側(cè)，起落架固定連接在機(jī)身的下方，飛行器由電能驅(qū)動(dòng)，機(jī)身I包括曲面的機(jī)蓋和內(nèi)艙，支撐臂水平固裝在機(jī)體外，內(nèi)艙包括有設(shè)備艙，電子設(shè)備(包括導(dǎo)航裝置、飛行控制器、通信)安裝在機(jī)身的設(shè)備艙內(nèi)，并使整機(jī)質(zhì)量集中在機(jī)身中心位置。
[0018]機(jī)身的輪廓呈鵝蛋形。機(jī)身的上型面(分為前部11和后部12)面積大于其下型面13面積，而且機(jī)身上型面的前部11和后部12曲率不相同，上型面的前部曲率大于后部曲率。后旋翼連接的后支撐臂32的重心位置低于前旋翼連接的前支撐臂31的重心位置。經(jīng)過(guò)如此結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，類似于旋翼的升舉原理，當(dāng)飛行器飛行時(shí)，機(jī)身在空氣中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生貝努利效應(yīng)(Bernoulli effect)，機(jī)身上型面縱切面曲率大，曲線長(zhǎng),空氣流速快,局部壓強(qiáng)低；機(jī)身下型面縱切面曲率小，曲線短，空氣流速慢，局部壓強(qiáng)高。這樣，空氣的流動(dòng)在機(jī)身的上下型面產(chǎn)生壓差，下型面壓強(qiáng)高于上型面壓強(qiáng)，從而空氣給予機(jī)身一定的升力，使得飛行器更加節(jié)能。
[0019]當(dāng)飛行器工作時(shí)，機(jī)身內(nèi)的導(dǎo)航裝置確定當(dāng)前的飛行數(shù)據(jù)，飛行控制器根據(jù)飛行數(shù)據(jù)、地面控制站發(fā)射的遙控信號(hào)(或?qū)Ш叫畔?，和航程的目標(biāo)航點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)確定飛行路線，具體是:根據(jù)當(dāng)前高度值確定飛行器的目標(biāo)航點(diǎn)高度，根據(jù)當(dāng)前的方向值確定飛行器的方向，并生成分別控制四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速信息，并控制四個(gè)旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制飛行姿態(tài)。飛行時(shí)，通過(guò)協(xié)同四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速來(lái)動(dòng)態(tài)平衡飛行器的力與力矩，實(shí)現(xiàn)飛行器的起降、空中懸停、朝目標(biāo)飛行。當(dāng)四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速同時(shí)增大/減小時(shí)，飛行器向上/下飛行，實(shí)現(xiàn)飛行器的升降，當(dāng)后旋翼的轉(zhuǎn)速大于前旋翼時(shí)，飛行器向前飛行，此時(shí)，由于前后不同氣流作用，機(jī)身前部具有向下傾側(cè)的趨勢(shì)，而由于后支撐臂的重心垂直位置比前支撐臂低，從而抵消了機(jī)身前部向下傾側(cè)的力矩，使機(jī)身可以以水平姿態(tài)向前飛行，優(yōu)化了飛行的性能。當(dāng)改變前-后旋翼和左-右旋翼的轉(zhuǎn)速時(shí)，飛行器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。當(dāng)飛行器需要懸停時(shí)，四旋翼轉(zhuǎn)速相同，此時(shí)，旋翼和機(jī)身部分將產(chǎn)生與策略大小相同、方向相反的升力，使飛行器停在半空中。
[0020]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、飛行穩(wěn)定、易于操控、低噪聲無(wú)污染，非常適合中短距離的飛行任務(wù)，可攜帶各種任務(wù)設(shè)備，可廣泛應(yīng)用在航拍攝影、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)情巡查、防恐救生、軍事偵察等領(lǐng)域。
[0021]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同替換所限定，在未經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)所作的改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，包括機(jī)身、前后左右四旋翼、支撐臂、起落架，所述支撐臂的外端固定有旋翼電機(jī)，旋翼安裝在旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上并由旋翼電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述機(jī)身包括曲面的機(jī)蓋和內(nèi)艙，所述支撐臂水平固裝在機(jī)身，其特征在于:所述機(jī)蓋的上型面縱切面曲線長(zhǎng)于下型面縱切面曲線，后旋翼連接的支撐臂的重心位置低于前旋翼連接的支撐臂的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，其特征在于:所述機(jī)蓋、支撐臂、旋翼均是由全碳纖維成型制得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，其特征在于:所述機(jī)蓋上型面的前部曲率大于后部曲率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)四旋翼無(wú)人飛行器，其特征在于:所述機(jī)蓋的輪廓呈鵝蛋形。
【文檔編號(hào)】B64C27/32GK104229130SQ201410496702
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】孫平 申請(qǐng)人:佛山市安爾康姆航空科技有限公司