飛行器的製作方法

2023-11-02 11:57:51 1

本發明涉及飛行器，特別是涉及一種具有保護框的飛行器。

背景技術：

飛行器包括無人機駕駛飛行器和有人駕駛飛行器，無人機駕駛飛行器簡稱「無人機」，是利用無線電遙控設備或嵌入式程序操控的不載人飛機。目前應用比較廣泛的是旋翼式無人機，其動力來自旋翼的高速旋轉所提供的升力，通過控制每個旋翼的不同旋轉速度來實現無人機的升降懸停等不同的動作。

早期無人飛行器都沒有防護措施，高速旋轉的旋翼帶來升力的同時也會給附近的生物和建築帶來一定的危害，因此，後來便出現了旋翼保護罩，其中，旋翼保護罩與飛行器的連接方式有直接連接方式和間接連接方式，保護罩給無人機提供了安全保障的同時也給無人機本身增加了一定的負重。目前無人機的保護罩具有動力響應不迅速、不耐撞、易變形、質量大且保護能力有限等缺陷，更重要的一點在於飛行器在收到衝擊時，即使保護罩保護了旋翼，但保護罩所受到的剛性衝擊會直接傳輸到機身，對機身造成損壞，甚至損壞機身內部的電子元器件。

技術實現要素：

本發明提供一種耐摔的飛行器，其還能讓周邊環境免於飛行器高速旋轉的槳所帶來的破壞。

為了實現上述目的，本發明提供了一種飛行器，其包括機臂、保護框、動力單元。保護框包括了上線網、下網線和側壁防護框；動力單元包括了驅動旋翼、驅動電機。上線網、下線網和側壁防護框組成保護框的容納空間，驅動旋翼被置於所述的容納空間之內；驅動旋翼安裝在驅動電機的旋轉軸上，驅動電機安裝在機臂上；上線網中部安裝在機臂上。

由上述方案可見，飛行器的保護框將驅動旋翼保護於其的容納空間之內，當飛行器受到剛性衝擊的時候，例如摔在地上，衝擊力由下網線通過側壁防護框傳送到上線網或者由側壁防護框傳送到上線網，衝擊力再通過上線網傳到驅動單元或機臂上；經過多段傳遞，明顯的減弱了剛性衝擊對機身和動力單元的影響，由於驅動旋翼懸空於保護框的容納空間之內，大幅度的減弱了衝擊力對動力單元的損害。

進一步的方案為，機臂的外端安裝有位於上側的安裝座和位於下側的安裝板，且上線網的中部固定在安裝座和安裝板之間，驅動電機固定在安裝座的上側且驅動電機與機臂直接連接，降低了保護框帶來的旋轉慣量，另外，由於機臂直接與驅動電機連接，在同一狀況下，這種結構能明顯的提高動力單元對飛行器的響應速度。

另一個進一步方案為，驅動電機固定在安裝板下側的保護框的容納空間內。可進一步的降低所受衝擊對驅動旋翼、驅動電機和機身的影響，有利於電機的散熱、安裝、維修和更換。

進一步方案為，下線網的下側安裝有腳架。進一步加強下線網在保護框的緩衝作用，提高腳架的緩衝能力，提高飛行器的抗摔能力。

進一步的方案為，上線網和下線網分別由縱向線和橫向線構成，縱向線和橫向線具有預緊力。在飛行器受到衝擊之前，上、下線網的預緊力增強了拉線與側壁防護框之間的可靠性和緊密性；在飛行器受到衝擊時，例如保護框的一側受到力的衝擊，在側壁防護框上產生一種豎向的力，使側壁防護框有擠壓變形的趨勢，但保護框線網具有的預緊力，使側壁保護框產生一種橫向的力來抵消豎向的力，保證了保護框在衝擊力作用下不變形，提高保護框整體的剛性強度，增強對動力單元和機身的保護能力，即通過預緊力來提升垂直於網面方向的抗衝擊能力。優選的，上述預拉力在18磅到30磅之間。這樣可有效提高保護框的剛度和緩衝能力，降低了保護框本身的重量要求和強度要求，降低成本。

進一步的方案為，安裝座與機臂通過鉸軸連接，鉸軸沿機臂的寬度方向布置，保護框和驅動旋翼能繞鉸軸在第一位置和第二位置之間傾轉。保護框和驅動旋翼位於第一位置時旋翼排出氣流指向飛行器的內下方，保護框和驅動旋翼位於第二位置時旋翼排出氣流指向飛行器的外下方。上述排出氣流指向內下方時，有利於氣流集中，動力強，起飛速度迅速；上述排出氣流指向外下方時，對飛行器的支承跨度變大，有利於飛行器飛行平穩，在狹窄空間裡防止碰撞或防止飛行器突然側翻。

進一步的方案為，機臂內安裝有傾斜驅動機構，傾斜驅動機構用於驅動保護框和驅動旋翼繞鉸軸傾轉。可在空中自由靈活控制旋翼的傾向方向，調整飛行控制特性。

進一步的方案為，傾斜驅動機構包括了舵機，傾斜驅動連接杆；傾斜連接包括第一驅動連杆、第二驅動連杆、第三驅動連杆、第四驅動連杆，各驅動連杆依次頭尾鉸接，傾斜氣動連接杆一端與所述保護框鉸接，且另一端與舵機鉸接。由此方案可見，傾斜驅動機構能自由控制保護框位置狀態，驅動保護框和旋翼繞鉸軸在第一位置和第二位置之間傾轉，使飛行器能隨時適應多種複雜的飛行環境，而且結構簡單，易於加工，連杆構成省力槓桿，可以用較小的舵機控制旋翼的傾轉，有利於降低飛行器重量。

進一步的方案為，側壁防護框的材料自外至內包括碳纖維層，玻璃纖維層，凱夫拉層和密閉層。由此方案可見，多層結構，碳纖層、玻纖層、凱夫拉層及密閉層的設置，大幅度的降低了飛行器整體上的重量，而且增強了保護框的結構強度，提高了抗衝擊的能力，同時外層碳纖維層結構抗紫外線，保護內層高強度的凱夫拉層不受紫外線分解，玻纖層具有較高的彈性模量，可提高保護框的韌性同時防止脆性較大的碳纖維刺傷凱夫拉層。

進一步的方案為，密閉層內衝入預定壓力的保護氣體。減輕飛行器整體的重量且能削弱傳播中的衝擊力。

附圖說明

圖1第一實施例飛行器立體圖；

圖2第一實施例中的機臂、保護框和動力單元剖切示意圖；

圖3第一實施例中的電機的另一種安裝形式的示意圖；

圖4第一實施例中的傾斜驅動機構的結構示意圖；

圖5第一實施例中的保護框的第一位置的示意圖；

圖6第一實施例中的保護框的第二位置的示意圖；

圖7第二實施例結構示意圖；

圖8第二實施例中的腳架結構示意圖；

圖9第三實施飛行器結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例並對照附圖對本發明進行說明。

第一實施例

如圖1、圖2所示，飛行器10主要包括了機身1、機臂2、保護框3、動力單元4和安裝座5。其中保護框3包括了上線網31、側壁防護框32和下網線33；動力單元4包括了驅動旋翼41、驅動電機42；安裝座5包括了安裝座51、安裝板52和動力安裝座53。上線網31、側壁防護框32和下線網33組合，圍成動力保護框3的一個容納空間34；驅動旋翼41被置於容納空間34之內且不與四周接觸。驅動旋翼41安裝在驅動電機42的旋轉軸上，驅動電機42置於動力安裝座53內，且驅動電機42和動力安裝座53同時安裝在安裝座上。上線網31安裝在安裝座51與安裝板52中間，通過安裝座51與安裝板52的裝配緊緊將上線網31固定。保護框3的通過上線網31的中部安裝在機臂2上。

由此方案可見，保護框3將驅動旋翼41保護於其的容納空間34之內，當飛行器10受到剛性衝擊的時候，例如摔在地上，衝擊力由下網線33通過側壁防護框32傳送到上線網31又或者由側壁防護框32傳送到上線網31，衝擊力再通過上線網31傳到驅動單元4和機臂2上；由於經過多重傳遞，明顯的減弱了剛性衝擊對機身1和動力單元4的影響，由於驅動旋翼41懸空於保護框3的容納空間34之內，大幅度的減弱了衝擊力對動力單元4的損害，同時減弱了衝擊力對機身1的損害。另外，由於機臂2直接與動力單元4連接，在同一狀況下，這種結構能明顯降低了動力單元的旋轉慣量，提高動力單元4對飛行器10的響應速度。

如圖3所示，優選的，驅動電機422也可以安裝在安裝板52上，並且與驅動旋翼41安裝在容納空間34之內，方便於驅動電機422與驅動旋翼41的安裝與維修，更有利於驅動電機422的散熱。由此可見，可以根據飛行器不同的工作需要和結構要求，靈活的設置驅動電機的安裝位置。

更優的，上線網31的拉線穿插於側壁防護框32的上端面，線與線之間橫豎相交形成網格結構且有預緊力；下線網33的拉線穿插於側壁防護框32的下端面，線與線之間橫豎相交形成網格結構且有預緊力。在飛行器10受到衝擊之前，上線網31和下線網33的預緊力增強了拉線與側壁防護框32之間的可靠性和緊密性，在飛行器10受到衝擊時，例如保護框3的一側受到力的衝擊，在側壁防護框32上產生一種豎向的力，使側壁防護框32有擠壓變形的趨勢，但保護框的線網具有的預緊力，使側壁保護框32產生一種橫向的力來抵消豎向的力，保證了保護框3在衝擊力作用下不變形，提高保護框整體32的剛性強度，增強對動力單元4和機身1的保護能力，即通過預緊力來提升垂直於網面方向的抗衝擊能力。優選的，上述預緊力在18磅到30磅之間。這樣可有效提高保護框3的剛度和緩衝能力，降低了保護框3本身的重量要求和強度要求，降低成本。

如圖4所示，機臂2內設置有傾斜驅動裝置，傾斜機動裝置包括了舵機61、第一驅動連杆62、第二驅動連杆63、第三驅動連杆64、第四驅動連杆65。安裝座包括第一鉸鏈裝置71和第二鉸鏈裝置72。保護框3通過動力安裝座53與機臂2上的第二鉸鏈裝置72進行鉸軸連接，鉸軸沿機臂的寬度方向布置，機臂的寬度方向為垂直於紙面的方向，使得保護框3能自由向內向外傾斜。第一驅動連杆62、第二驅動連杆63、第三驅動連杆64、第四驅動連杆65依次鉸接，第一驅動連杆62另一端與舵機61鉸接，第四電機驅動連杆65的另一端與保護框3鉸接，第三電機驅動連杆64中部與鉸鏈裝置71鉸接，形成省力連杆且對整個傾斜驅動裝置進行定位安裝。根據飛行器10不同的飛行要求，可通過飛控裝置（未顯示）控制舵機61驅動第一驅動連杆62、第二驅動連杆63、第三驅動連杆64、第四驅動連杆65，可主動控制保護框3和驅動旋翼41的位置狀態，使其能在第一位置與第二位置之間傾轉。如圖4所示為保護框3的水平狀態。當飛控裝置控制舵機61工作驅動第一驅動連杆逆時針轉動，同時帶動整個傾斜驅動裝置運動，帶動保護框3以第二鉸鏈裝置72為定點，繞鉸軸傾轉，驅使保護框3向外傾斜，處於第二位置，如圖5所示，使對飛行器10的支承跨度變大，有利於飛行器10飛行平穩，在狹窄空間裡預防碰撞或飛行器10突然側翻。當飛控裝置控制舵機61工作驅動第一驅動連杆順時針轉動，同時帶動整個傾斜驅動裝置運動，帶動保護框3以第二鉸鏈裝置72為定點，繞鉸軸傾轉，驅使保護框3向內傾斜，處於第一位置，如圖6所示，有利於氣流集中，動力強，起飛速度迅速。

更優的，側壁防護框的材料自外至內包括碳纖維層、玻璃纖維層、凱夫拉層和密閉層。由此方案可見，多層結構，碳纖層、玻纖層、凱夫拉層及密閉層的設置，大幅度的降低了飛行器整體上的重量，而且增強了保護框的結構強度，提高了抗衝擊的能力，同時外層碳纖維層結構抗紫外線，保護內層高強度的凱夫拉層不受紫外線分解，玻纖層具有較高的彈性模量，可提高保護框的韌性同時防止脆性較大的碳纖層維刺傷凱夫拉層。優選的，密閉層裡預先充入限定壓力的保護氣體，如使用氮氣、氬氣或氦氣充當保護氣體，既可以減輕飛行器整體的重量，且能削弱傳播中的衝擊力。

第二實施例

本實施例與第一實施例的區別在於下線網的結構。

如圖7所示，下線網332中部設置一個支撐環8，側壁防護框322和支撐環9上加工有穿線用的線孔（未顯示），拉線縱橫交織貫穿於側壁防護框322和支撐環9之間，形成下線網332，拉線與孔洞接觸地方都有墊圈套（未顯示），墊圈套與下線網332及側壁防護框架322之間密封完全，防止氣流穿過框架上的小孔洞形成抖動。設置支撐環9有利於飛行器驅動旋翼412的安裝。

優選的，如圖8所示，在支撐環82設置有安裝結構，腳架9通過安裝結構安裝在支撐環82上。既把驅動旋翼413完全包圍起來，還為飛行器提供降落的支撐機構，當受到剛性衝擊時，衝擊力順著腳架9經過下線網332傳送到側壁防護框322上，再傳遞下去，進一步對剛性衝擊進行緩衝處理，保證機身及動力單元安全。顯然，腳架9還可以直接成型在支撐環82上。

優選的，為進一步減輕飛行器整體的重量，可使用保護框完全取代腳架，充當腳架的作用。

第三實施例

本實施例與第一實施例的區別在於動力單元的機構布置及控制。

如圖9所示，機臂和動力單元沿飛行器500的周向均勻分布或對稱分布在所述飛行器的兩側。第一動力單元503的驅動旋翼直徑比第二動力單元505的驅動旋翼的直徑大，且沿機身501的長度大方向布置。第一機臂502的軸距比第二機臂504的軸距長，且沿機身501的長度方向布置。機臂504通過鉸軸與機身501鉸接，鉸軸沿機臂504的寬度方向0布置。通過控制第二機臂504，能使第二機臂504向上或者向下傾斜，形成v型結構。由此可見，增強了飛行器500的飛行機動性。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。