CN107985597A - 一种具有模块化货舱的货运无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有模块化货舱的货运无人机,主要包括螺旋桨、机身、降落伞舱、盒式机翼、模块化货舱、垂尾、升降副翼、起落架、外侧副翼、气囊舱和方向舵等。本发明结构简单,安全性高,货舱装卸方便高效。采用盒式机翼布局形式,占地面积小、结构强度高,可以减小仓库内所需停机位的面积,满足支线高效物流运输要求;采用模块化货舱可以提高无人机物流运输的通用性和高效性,使货物的分拣、装卸和运输均可高效、独立地运行。
Description
技术领域
本发明属无人机技术领域,具体涉及一种具有模块化货舱的货运无人机。
背景技术
目前的物流和货运公司对于省内的中短程支线运输任务主要采用汽车运输的形式进行转运和派送,由于受到汽车运行速度和驾驶员人工费用的限制,这种运输方式的时效性和经济性较差。因此,许多公司利用无人机具有高效和低成本的优势,针对物流运输任务研制物流运输无人机。目前的快递无人机主要为多旋翼无人机,如亚马逊公司的“PrimeAir”多旋翼无人机和顺丰公司的多旋翼快件派送无人机等,此类型无人机是针对快递的最后一公里派送任务研发的,一般一次只能运载一件货物,存在续航时间短、有效载荷小、航程短等问题。为了解决上述问题,申请号为201620513151.1的专利公开了“一种快递无人机”,采用固定翼常规布局形式提高了无人机的续航时间和装载质量,通过在机身中段布置可拆卸的货舱提高了无人机的储货空间。但是其存在以下问题:首先,将机身中段整体作为货舱,装卸货时必须先分别将机翼、机头和机尾全部拆卸,工作量大且难以实现高效的自动化装卸;该快递无人机的机翼采用大展弦比平直翼形式,占地面积大,不利于提高物流厂房内的无人机容纳数量;快递无人机在飞行过程中难免会经过人口密集区域,但该无人机并没有考虑到无人机的安全性设计,当无人机发生事故后容易对地面人员的生命财产安全造成威胁。因此,需要开发一种全新的无人机以满足支线物流运输任务的实际需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种具有模块化货舱的货运无人机,其采用盒式翼布局形式,在机身上方安装具有大容积的模块化货舱,可以实现货舱的自动化快速装卸,提高运输效率。
一种具有模块化货舱的货运无人机,其特征在于:主要包括螺旋桨(1)、机身(2)、降落伞舱(3)、前机翼(4)、后机翼(5)、模块化货舱(6)、垂尾(7)、升降副翼(8)、主起落架(9)、外侧副翼(10)、端板(11)、前起落架(12)、前机身气囊舱(13)、后机身气囊舱(14)和方向舵(15),其中,位于机身(2)正前方的螺旋桨(1)通过驱动轴与安装于机身内部前方的发动机连接,起落架采用前起落架(12)在前、主起落架(9)在后的前三点式布局形式安装于机身下方,垂尾(7)安装于机身尾部上方,模块化货舱(6)安装于机身中部上方,降落伞舱(3)安装于机身前部上方,前机身气囊舱(13)安装于前起落架(12)的前方,后机身气囊舱(14)安装于主起落架(9)后方的机身尾部。
所述的前机翼(4)的翼尖和后机翼(5)的翼尖通过端板(11)相连接,构成盒式机翼,其中,前机翼(4)安装于机身前部下方,展弦比为6~12,后掠角为10°~30°,上反角为0°~10°,后机翼(5)安装于机身后部上方,展弦比为6~12,前掠角为25°~45°,下反角为0°~5°;所述的升降副翼(8)安装于前机翼(4)和后机翼(5)靠近机身一侧的后缘位置,用于无人机起降和飞行中俯仰方向的操纵;所述的外侧副翼(10)安装于前机翼(4)和后机翼(5)远离机身一侧的后缘位置;升降副翼(8)和外侧副翼(10)共同作用实现无人机起降和飞行中横向的操纵。
所述的垂尾(7)的后侧安装有方向舵(15),用于无人机起降和飞行中航向的操纵。
所述的模块化货舱(6)采用长方体构型,用于存放货物,长度为无人机机身长度的50%,宽度为机身宽度的90%~95%,高度为机身高度的60%~80%;模块化货舱(6)的上侧安装有用于对货舱进行移动和装卸的货舱装卸耳片(16),模块化货舱(6)的前后两侧分别安装有用于与机身连接固定的货舱固定耳片(17)。
所述的前机身气囊舱(13)和后机身气囊舱(14)内均安装有可折叠的充气气囊和充气装置,当无人机发生故障需要迫降时,气囊弹出并利用充气装置进行充气;所述的气囊展开后的宽度为机身宽度的两倍。
本发明的有益效果是:本发明结构简单,安全性高,货舱装卸方便高效,利于实现自动化运行。由于采用固定翼形式,可以满足支线高效物流运输要求;盒式机翼布局形式占地面积小、结构强度高,可以减小仓库内所需停机位的面积,提高无人机的停放数量;通过采用模块化货舱提高了无人机物流运输的通用性和高效性,使货物的分拣、装卸和运输均可高效、独立地运行;长方体构型的货舱便于垒放,可以提高仓库的空间利用率。
附图说明
图1为本发明的一种具有模块化货舱的货运无人机的结构示意图;
图2为本发明的一种具有模块化货舱的货运无人机的仰视图;
图3为本发明的一种具有模块化货舱的货运无人机的模块化货舱示意图。
图中,1-螺旋桨;2-机身;3-降落伞舱;4-前机翼;5-后机翼;6-模块化货舱;7-垂尾;8-升降副翼;9-主起落架;10-外侧副翼;11-端板;12-前起落架;13-前机身气囊舱;14-后机身气囊舱;15-方向舵;16-货舱装卸耳片;17-货舱固定耳片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明包括但不仅限于下述实施例。
如图1和图2所示,本实施例的一种具有模块化货舱的货运无人机,主要包括螺旋桨1、机身2、降落伞舱3、前机翼4、后机翼5、模块化货舱6、垂尾7、升降副翼8、主起落架9、外侧副翼10、端板11、前起落架12、前机身气囊舱13、后机身气囊舱14、方向舵15。机身2的中部截面为倒圆角矩形,在机头和机尾处分别向前向后渐收;螺旋桨1安装于机身2的正前方位置,通过驱动轴与安装于前机身内部的发动机连接,用于产生无人机飞行所需的拉力;降落伞舱3安装于机身2前部的上方;模块化货舱6安装于机身2中部的上方;垂尾7安装于机身2后部的上方;前机身气囊舱13和后机身气囊舱14分别安装于机身2下方的前部和后部;起落架采用前起落架12在前、主起落架9在后的形式安装于机身2的下方,形成前三点式布局;两个前机翼4分别安装于机身2前部下方两侧,其展弦比为8,后掠角为16°,上反角为5°;两个后机翼5分别安装于机身后部上方两侧,其展弦比为8,前掠角为35°,下反角为1°,左侧后机翼的翼尖与左侧前机翼的翼尖、右侧后机翼的翼尖与右侧前机翼的翼尖分别通过端板11相连接,构成盒式机翼;四个升降副翼8分别安装于前机翼4和后机翼5靠近机身一侧的后缘位置;四个外侧副翼10分别安装于前机翼4和后机翼5远离机身一侧的后缘位置;方向舵15安装于垂尾7的后侧位置。
如图3所示,模块化货舱6采用长方体构型,长度为无人机机身长度的50%,宽度为机身宽度的90%,高度为机身高度的70%。模块化货舱6的前侧和后侧分别安装有两个货舱固定耳片17,货舱固定耳片17用于货舱与机身的连接固定;模块化货舱6的上方正中安装有货舱装卸耳片16,货舱装卸耳片16用于对货舱进行移动和装卸。
所述的气囊舱内安装有可折叠的充气气囊和充气装置,气囊展开后的宽度为机身宽度的两倍。
在执行货物运输任务时,首先在设立于起降机场附近的货运中转厂房中使用龙门吊等辅助设备通过货舱装卸耳片16将装好待运输货物的模块化货舱6移动并吊装进无人机机身2中部上方的货舱安装位置,模块化货舱6通过在其前后侧设置的四个货舱固定耳片17与无人机机身2连接并固定,启动动力***驱动机身2前方的螺旋桨1旋转产生拉力使无人机滑入跑道并加速起飞。前机翼4和后机翼5共同为无人机提供飞行时所需的升力,机翼靠近机身一侧的后缘位置安装的升降副翼8用于无人机起降和飞行中俯仰方向的操纵;横向飞行操纵依靠安装在机翼远离机身一侧的后缘位置的外侧副翼10和安装在机翼靠近机身一侧的后缘位置的升降副翼8共同完成;航向飞行操纵依靠安装在垂尾7后侧的方向舵15。到达目的地后无人机降落在目的地机场并滑入附近的货运中转厂房,使用龙门吊等辅助设备通过货舱装卸耳片16将模块化货舱6吊卸并将其内货物进行分拣和派送,无人机滑入停机位,完成运输任务。
当无人机在空中飞行过程中出现故障或发生意外碰撞事故无法继续正常飞行时,关闭动力***,降落伞从降落伞舱3中弹出并打开使无人机低速下落,在下落至接近地面时,两个气囊分别从前机身气囊舱13和后机身气囊舱14中弹出并充气打开,当无人机接触地面时气囊能够起到缓冲作用,保护无人机和所运载货物的安全。
Claims (1)
1.一种具有模块化货舱的货运无人机,其特征在于:主要包括螺旋桨(1)、机身(2)、降落伞舱(3)、前机翼(4)、后机翼(5)、模块化货舱(6)、垂尾(7)、升降副翼(8)、主起落架(9)、外侧副翼(10)、端板(11)、前起落架(12)、前机身气囊舱(13)、后机身气囊舱(14)和方向舵(15),其中,位于机身(2)正前方的螺旋桨(1)通过驱动轴与安装于机身内部前方的发动机连接,起落架采用前起落架(12)在前、主起落架(9)在后的前三点式布局形式安装于机身下方,垂尾(7)安装于机身尾部上方,模块化货舱(6)安装于机身中部上方,降落伞舱(3)安装于机身前部上方,前机身气囊舱(13)安装于前起落架(12)的前方,后机身气囊舱(14)安装于主起落架(9)后方的机身尾部;
所述的前机翼(4)的翼尖和后机翼(5)的翼尖通过端板(11)相连接,构成盒式机翼,其中,前机翼(4)安装于机身前部下方,展弦比为6~12,后掠角为10°~30°,上反角为0°~10°,后机翼(5)安装于机身后部上方,展弦比为6~12,前掠角为25°~45°,下反角为0°~5°;所述的升降副翼(8)安装于前机翼(4)和后机翼(5)靠近机身一侧的后缘位置,用于无人机起降和飞行中俯仰方向的操纵;所述的外侧副翼(10)安装于前机翼(4)和后机翼(5)远离机身一侧的后缘位置;升降副翼(8)和外侧副翼(10)共同作用实现无人机起降和飞行中横向的操纵;
所述的垂尾(7)的后侧安装有方向舵(15),用于无人机起降和飞行中航向的操纵;
所述的模块化货舱(6)采用长方体构型,用于存放货物,长度为无人机机身长度的50%,宽度为机身宽度的90%~95%,高度为机身高度的60%~80%;模块化货舱(6)的上侧安装有用于对货舱进行移动和装卸的货舱装卸耳片(16),模块化货舱(6)的前后两侧分别安装有用于与机身连接固定的货舱固定耳片(17);
所述的前机身气囊舱(13)和后机身气囊舱(14)内均安装有可折叠的充气气囊和充气装置,当无人机发生故障需要迫降时,气囊弹出并利用充气装置进行充气;所述的气囊展开后的宽度为机身宽度的两倍。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180504 |