一種可摺疊長航時多旋翼無人機的製作方法

2023-06-24 07:45:06

本實用新型涉及無人機領域，特別涉及一種可摺疊長航時多旋翼無人機。

背景技術：

多旋翼無人機由於具有可在任意空間點懸停、起降無需場地支持、操作靈活要求低等特點，在軍用和民用領域得到廣泛的應用。傳統的多旋翼無人機是電動的，一般由主控箱和機臂組成，機臂直接從主控箱均布伸出，在每個機臂的末端安裝有一個電機，電機驅動旋翼提供升力，且旋翼槳距固定不變僅以轉速變化來調節飛行姿態。該類結構電池儲電能力有限，續航時間短，載重小，更換頻繁造成浪費和汙染，電機分散在每個機臂上，會造成動力分散，震動加劇，從而增大電機出現故障的機率，影響無人機的安全；再者，旋翼結構和起落架的體積較大，佔據大量空間，不方便運輸，浪費大量的運輸經費。

因此，本實用新型為了克服公知技術領域存在的上述缺陷，提供了一種續航時間長、載重量大、可摺疊、安全可靠的多旋翼無人機。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的多旋翼無人機續航時間短、載重量小、佔地面積大的問題，本實用新型提供了一種可摺疊長航時多旋翼無人機。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案：

一種可摺疊長航時多旋翼無人機，包括艙體支撐結構和設置在艙體支撐結構上的艙體，艙體支撐結構包括數個支撐柱和若干結構板，支撐柱與結構板通過管夾連接，艙體由前到後被結構板依次分隔為任務設備艙、前部傳動艙、燃料艙、動力艙和後部傳動艙；多旋翼無人機還包括設置在艙體外的摺疊機構、可摺疊起落架以及與其聯動的兩組平行可摺疊機臂。

可摺疊機臂包括驅動軸、設置在驅動軸兩端的傳動機構、旋翼變距結構以及旋翼結構，其中，驅動軸的前端連接傳動機構，後端通過連接軸連接傳動機構，連接軸上依次連接有軸套、同步輪架和設置在同步輪架內的同步輪。

作為優先，驅動軸的外部可以安裝支撐套管，驅動軸的前端通過花鍵連接傳動機構，後端通過花鍵與連接軸連接，然後連接軸通過花鍵連接後端的傳動機構。

傳動機構包括連接在驅動軸兩端的連接件、連接在連接件上的齒輪箱、以及設置在齒輪箱內的主動錐齒輪和從動錐齒輪，從動錐齒輪軸嵌套在連接件內，主動錐齒輪和從動錐齒輪相嚙合，從動錐齒輪軸通過軸承與齒輪箱連接。

同一驅動軸兩端的從動錐齒輪與主動錐齒輪的嚙合部位不同，一個與主動錐齒輪的上部齒輪嚙合，一個與主動錐齒輪的下部齒輪嚙合，從而使旋翼旋轉方向相反，進而克服反扭矩的作用力。作為優選，從動錐齒輪和從動錐齒輪軸緊配合；主動錐齒輪和主動錐齒輪軸緊配合。

摺疊機構包括支撐臂和安裝在支撐臂上的固定件，固定件可拆卸的套接在支撐柱上，支撐臂的一端通過套接在支撐柱上的旋轉件與可摺疊起落架連接，支撐臂的另一端通過固定卡或連接軸上的同步輪架與可摺疊機臂連接，從而實現可摺疊起落架與可摺疊機臂的聯動。

作為優選，固定件通過螺絲安裝到支撐臂的中間部位，旋轉件是通過螺絲與支撐臂的一端連接，旋轉件通過銷軸、鉸鏈與可摺疊起落架連接，可摺疊起落架通過支柱和螺栓與前後兩個結構板連接。

當機翼展開時，將固定管套接在支撐柱上，由於機臂和起落架是聯動的，此時機臂和起落架是展開的，當機臂摺疊時，將固定件從支撐柱上拆下，支撐臂沿支撐柱旋轉，可摺疊起落架旋轉後達到快速摺疊的目的。

旋翼變距結構包括設置在驅動軸上的舵機、搖臂、連接塊和變距盤，搖臂一端通過連杆與舵機連接，另一端通過安裝在齒輪箱上的叉形件與連接塊連接，變距盤位於連接塊上方並與旋翼結構連接。

旋翼結構由槳轂、設置在槳轂兩端的槳夾，安裝在槳夾上的槳葉組成，槳轂通過螺釘與從動錐齒輪軸連接，槳夾與槳轂通過螺釘、墊片連接，槳葉與槳夾通過螺栓螺母連接。

前部傳動艙和後部傳動艙的前後結構板之間均連接有兩個用來連接可摺疊起落架和可摺疊機臂的支柱；旋轉件分別套接在結構板之間的支柱上。作為優選，旋轉件開設連接孔，用來將旋轉件套接到兩個結構板之間的支柱上。

任務設備艙安裝有旋轉相機雲臺、可旋轉相機以及圖傳設備；燃油艙安裝有飛控系統、燃油箱和啟動電池，燃油箱和啟動電池分別固定於支撐柱與結構板之間，飛控系統設置在燃油箱的上部。

動力艙安裝有發動機、消音器、風門舵機和油門舵機，發動機和消音器通過管道連接，發動機、風門舵機和油門舵機連接在結構板上，風門舵機和油門舵機通過連杆與發動機的風門和油門搖臂連接，發動機進氣口安裝有空氣濾清器，發動機輸出軸上安裝有啟動電機和同步輪，通過輸出軸上的同步輪帶動同步帶和驅動軸上的同步輪，驅動可摺疊機翼的驅動軸，從而通過齒輪驅動旋翼，燃油箱和發動機之間連接的油管上可安裝燃油濾清器，動力艙的位置設置使發動機偏置，利於散熱

本實用新型提供的一種長航時多旋翼無人機，本實用新型與現有技術相比，存在以下優點：首先，通過對多旋翼無人機的動力結構重新進行規劃和設計，放棄了以往無人機的機臂直接從主控箱均布伸出，並且每個電機帶動一個螺旋槳的設計方案，改用一臺發動機以同步帶傳動的方式，帶動多組旋翼結構，構型由傳統的X型變為雙H構型，由一臺發動機集中提供動力改進了傳統設計中動力分散的缺點，減少了故障發生率，並且該飛行器的動力輸出由一臺發動機作為動力總成，發動機輸出軸上的同步輪和張緊輪通過同步帶驅動每組旋翼的驅動軸，驅動軸通過齒輪驅動旋翼，取消機臂末端的電機，消除了電機震動的問題，提高了無人機的使用壽命和飛行安全，並且動力艙的位置設置使發動機偏置，利於散熱；再者，將原有的固定螺距形式改為可變螺距形式，通過調節螺距來控制飛機的姿態，每個旋翼上有一個旋翼變距機構，通過舵機帶動來完成槳的螺距變化，飛行中控制更簡便，容易由螺距變化取代轉速變化來控制飛行姿態，使得發動機的輸出功率能始終維持在一個較為經濟的轉速上；最後，本實用新型提供的多旋翼無人機將電動改為油動，大大增加了無人機的航時和載重，節省能源，減少汙染，同時本實用新型的多旋翼無人機的布局使得重心更集中，節省能源，提高航時，旋翼結構和起落架的摺疊設計節省了大量空間，方便運輸，節省運輸經費。

附圖說明

圖1為可摺疊長航時多旋翼無人機的展開示意圖；

圖2為可摺疊長航時多旋翼無人機的摺疊示意圖；

圖3為可摺疊長航時多旋翼無人機的俯視圖；

圖4為可摺疊長航時多旋翼無人機的正視圖；

圖5為可摺疊長航時多旋翼無人機的側視圖；

圖6為旋翼處放大圖；

圖7為可摺疊機臂的分解圖。

具體實施方式

本實用新型公開了一種可摺疊長航時多旋翼無人機，本領域技術人員可以借鑑本文內容，適當的替換零部件來實現。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本實用新型當中。本實用新型的方法及應用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本實用新型內容、精神和範圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本實用新型技術。

本實用新型提供了一種可摺疊長航時多旋翼無人機，包括艙體支撐結構和設置在艙體支撐結構上的艙體，艙體支撐結構包括數個支撐柱1和若干結構板2，支撐柱1與結構板2通過管夾3連接，艙體由前到後被結構板依次分隔為任務設備艙、前部傳動艙、燃料艙、動力艙和後部傳動艙；多旋翼無人機還包括設置在艙體外的摺疊機構、可摺疊起落架以及與其聯動的兩組平行可摺疊機臂。

可摺疊機臂包括驅動軸27、設置在驅動軸兩端的傳動機構、旋翼變距結構以及旋翼結構，其中，驅動軸27的前端連接傳動機構，後端通過連接軸29連接傳動機構，連接軸29上依次連接有軸套30、同步輪架26和設置在同步輪架26內的同步輪31；驅動軸27的外部可以安裝支撐套管28，驅動軸27的前端通過花鍵連接傳動機構，後端通過花鍵與連接軸29連接，然後連接軸29通過花鍵連接後端的傳動機構。

傳動機構包括連接在驅動軸27兩端的連接件35、連接在連接件35上的齒輪箱36、以及設置在齒輪箱36內的主動錐齒輪33和從動錐齒輪34，從動錐齒輪軸嵌套在連接件35內，主動錐齒輪33和從動錐齒輪34相嚙合，從動錐齒輪軸通過軸承與齒輪箱36連接；同一驅動軸兩端的從動錐齒輪34與主動錐齒輪33的嚙合部位不同，一個與主動錐齒輪33的上部齒輪嚙合，一個與主動錐齒輪33的下部齒輪嚙合，從而使旋翼旋轉方向相反，進而克服反扭矩的作用力，從動錐齒輪34和從動錐齒輪軸37緊配合。

旋翼變距結構包括設置在驅動軸27上的舵機38、搖臂40、連接塊41和變距盤39，搖臂40一端通過連杆48與舵機38連接，另一端通過安裝在齒輪箱上的叉形件42與連接塊41 連接，變距盤39位於連接塊41上方並與旋翼結構連接。

旋翼結構由槳轂44、設置在槳轂44兩端的槳夾45，安裝在槳夾上的槳葉46組成，槳轂44 通過螺釘與從動錐齒輪軸37連接，槳夾46與槳轂44通過螺釘、墊片連接，槳葉46與槳夾 45通過螺栓螺母連接。

摺疊機構包括支撐臂20和設置在支撐臂上的固定件22，固定件22可拆卸的套接在支撐柱1上，支撐臂20的一端通過套接在支撐柱1上的旋轉件21與可摺疊起落架24連接，支撐臂20的另一端通過固定卡25或連接軸29上的同步輪架26與可摺疊機臂連接，從而實現可摺疊起落架與可摺疊機臂的聯動。

固定件22通過螺絲安裝到支撐臂20的中間部位，旋轉件21是通過螺絲與支撐臂20的一端連接，旋轉件21通過銷軸、鉸鏈與可摺疊起落架24連接，可摺疊起落架24通過支柱和螺栓與前後兩個結構板2連接。

當機翼處於展開狀態時，將固定件22套接到支撐柱1上，由於可摺疊機臂與可摺疊起落架是聯動的，此時可摺疊起落架24處於展開位置；當機翼處於摺疊狀態時，固定件22從支撐柱上取下，將支撐臂20沿支柱旋轉90°，同時可摺疊起落架24沿支柱螺栓旋轉90°，然後將槳葉46各向內側旋轉90°，從而達到快速摺疊的目的。

前部傳動艙和後部傳動艙的前後結構板之間均連接有兩個用來連接可摺疊起落架和可摺疊機臂的支柱6和19；旋轉件21分別套接在結構板之間的支柱6和19上；旋轉件21開設連接孔，用來將旋轉件21套接到兩個結構板之間的支柱6和19上。

任務設備艙安裝有旋轉相機雲臺、可旋轉相機4以及圖傳設備5；燃油艙安裝有飛控系統7、燃油箱8和啟動電池9，燃油箱8和啟動電池9分別固定於支撐柱1與結構板2之間，飛控系統7設置在燃油箱8的上部。

動力艙安裝有發動機10、消音器11、風門舵機12和油門舵機13，發動機10和消音器 11通過管道連接，發動機10、風門舵機12和油門舵機13連接在結構板2上，風門舵機12 和油門舵機13通過連杆16與發動機10的風門和油門搖臂連接，發動機10進氣口安裝有空氣濾清器15，發動機10輸出軸上安裝有啟動電機17和同步輪18，燃油箱8和發動機10之間連接的油管上可安裝燃油濾清器14。

工作時，發動機10通過啟動電機17啟動，帶動同步輪18轉動，同步輪18通過同步帶 47帶動驅動軸上的同步輪31及驅動軸27，從而帶動兩側的錐齒輪組，進而帶動旋翼旋轉。

變距結構工作時，舵機38推動搖臂40，搖臂40帶動連接塊41和變距盤39沿從動錐齒輪軸37滑動從而實現變距控制。搖臂40、叉形件42和連接塊41組成曲柄連杆結構，能夠將搖臂40的擺動轉化為連接塊41的直線運動，從而實現通過調節變距來控制飛機的姿態的目的。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。