CN108725743B - 一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，是一种气体流动特性好、任务载荷搭载方便，设备舱装载空间大、伞降安全性高，回收着陆不易损坏机体结构和任务载荷的仰首式手抛小型固定翼无人机机身。它包括仰首式机头中段机身和尾撑杆；该仰首式机头相对于中段机身具有一个抬起，达到“仰首”效果，仰首式机头部分在高度方向高于中段机身，并且机身表面为流线型。本发明既有效的保证任务载荷的下视空间和实用性，又有效的提高无人机的气动效率，实现无人机的更大航时和航程。属于无人机设计技术应用领域。

Description

一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身

技术领域

本发明涉及一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，是一种气体流动特性好、任务载荷搭载方便，设备舱装载空间大、伞降安全性高，回收着陆不易损坏机体结构和任务载荷的仰首式手抛小型固定翼无人机机身。本发明即有效的保证任务载荷的下视空间和实用性，又有效的提高无人机的气动效率，实现无人机的更大航时和航程。属于无人机设计技术应用领域。

背景技术

手抛型小型固定翼无人机一般重量不大于5kg，搭载任务载荷小于1kg，多使用电池作为能源，通过电机驱动螺旋桨为无人机提供动力，采用手抛起飞，伞降或深失速方式降落，主要执行侦查、航测等任务。

目前，手抛型小型固定翼无人机可搭载的常规任务载荷主要包括可见光照相机、电视摄像机、红外成像仪和机载雷达等。这些任务设备的搭载方式，常规的有两种，一种是搭载于机身头部，另一种是搭载于无人机腹部。

任务设备搭载于机身头部的方式导致无人机一般需要设计一个翼台来安装提供动力的电机和螺旋浆或者采用推进式螺旋浆。通过翼台提高螺旋桨安装位置从而达到螺旋桨与机身不干涉，将会导致机身结构重量增加和机身表面积的增加，带来无人机阻力增加、气动效率下降。而推进式螺旋桨设计，一般会将螺旋桨置于机身尾部，尾翼一般采用双尾撑的布局，无人机布局不但受限制，而且螺旋桨受机身尾流的影响会导致螺旋桨推进效率的降低，从而在一定程度上影响了无人机的气动效率，进而影响无人机的航时和航程及综合效能。

手抛型小型无人机另外一种搭载方式是将载荷吊于机腹下方或者藏于机腹。对于小型固定翼无人机而言，大多采用伞降或失速回收，这种回收方式一般为机腹首先着地，任务载荷直接吊于机腹下方必定损坏，而采用轮式或雪橇式起落架着陆，可以保护载荷避免触地危险，但由于其不可收放特点必将降低无人机的气动效率，进而影响无人机的航时和航程。如果将任务载荷藏于机腹，高于着陆时首先触地的机腹，又必将导致任务载荷的下视角有限，影响任务的作业范围和执行效果。

发明内容

本发明的目的是设计一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，旨在既可以有效方便地搭载任务载荷，保证任务载荷的下视空间和实用性，又可以实现拉进式螺旋浆设计和机腹着陆而不损坏载荷，提高无人机的气动效率，实现无人机的更大航时和航程。

为了实现上述目的，本发明设计了一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，是一种独特新型仰首式机身，包括仰首式机头、中段机身和尾撑杆；该仰首式机头相对于中段机身具有一个抬起，达到“仰首”效果，使得仰首式机头部分在高度方向高于中段机身，并且机身表面具有很好的流线型特征。流线型机身有利于减少无人机机身的摩擦阻力和诱导阻力，达到提高无人机气动效率的目的。

其中，仰首式机头设计有动力舱和任务舱。

所述动力舱，用于安装给无人机提供动力的电机和拉进式螺旋浆；螺旋浆旋转轴线与中段机身中心轴线具有一定高度差，其高度差主要取决于任务载荷高度，一般为0.3～0.5个任务载荷高度，同时要保证任务载荷安装于任务舱后，载荷最低点高于机身着陆触地点一定距离，这个间距一般取值15～30mm之间，从而确保无人机着陆后不易因碰撞而损坏。另外，螺旋浆选择折叠式螺旋浆，从而确保无人机着陆时不会产生折断。

所述的任务舱设计于机头后段和中段机身相连的颈部位置，用来安装转台和任务设备，在任务高度飞行条件下，可见光照相机、电视摄像机、红外成像仪和机载雷达等任务载荷的视野不会被机头和机腹结构遮挡，同时无人机机身着陆时任务载荷不会触地，起到对任务载荷的保护作用。

其中，中段机身设计有上单翼安装段、机载设备舱、伞舱和着陆吸能装置；尾撑杆主要用于安装尾翼。

所述上单翼安装段位于中段机身上部，其上安装有上单翼。

所述机载设备舱处于中段机身，任务舱之后、上单翼安装段下部，具有较大的设备装载空间。机载设备舱的两侧部分主要用于动力电池的安装，中间部分主要装载飞控、电气、链路等机载设备。

所述伞舱位于中段机身尾部下方位置，用于降落伞的安装。所述的伞舱设置有降落伞安装口盖，开口朝下，通过固定约束装置的固定和打开，对附伞的进行固定和提供打开的动力。这种设计，降落伞打开容易，且可以很好的避免降落伞打开时挂在无人机尾翼上，导致无人机开伞失败的风险。

所述着陆吸能装置安装于中段机身下部，为鼓包状吸能材料，此材料不仅具有很好的吸收无人机硬着陆冲击产生的能量，减少无人机机体冲击载荷的特点，而且结构不易损坏。无人机不论是伞降还是失速回收都是此部件首先着地，利用材料很好的吸能特点，减缓无人机下降着陆时对机体和机载设备的冲击载荷，达到无人机安全着陆，保护机体结构、机载设备和任务载荷的目的。

其中，尾撑杆前端联接于中段机身尾部，并且联接部位高于中段机身的中心轴线，与螺旋浆旋转轴线高度相当，尾撑杆远高于着陆吸能装置。无人机着陆时尾撑不容易着地，避免尾撑折断的风险。尾撑杆尾段主要用于安装为无人机提供纵向和横航向稳定性和操纵性的V型尾翼。尾撑杆长度取决于无人机静稳定性要求和V型尾翼面积。

本发明一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，其优点及功效在于：本发明的结构设计可以有效方便地搭载任务载荷，保证任务载荷的下视空间和实用性，又可以实现拉进式螺旋浆设计和机腹着陆而不损坏载荷，提高无人机的气动效率，实现无人机的更大航时和航程。

附图说明

图1为本发明的一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身外形示意图。

图2为本发明的一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身外形俯视图。

图3为本发明的一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身外形正视图。

图4为本发明的一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身外形前视图。

图5为本发明的一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身舱段分布示意图。

图6为本发明的仰首式机身头部动力舱和任务舱设备安装口盖分布示意图。

图7为本发明的仰首式中段机身机载设备舱和伞舱分布示意图。

附图中符号说明如下：

1——仰首式机头；

2——中段机身；

3——尾撑杆；

4——上单翼；

5——V型尾翼；

6——拉进式可折叠螺旋桨；

7——着陆吸能装置；

8——任务载荷；

9——电机；

10——动力舱；

11——任务舱；

12——上单翼安装段；

13——机载设备舱；

14——伞舱；

15——动力舱设备安装口盖；

16——任务舱设备安装口盖；

17——动力电池；

18——降落伞安装口盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明。

本发明是一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，为一种具有很好流动特性的新型仰首式机身设计。本处描述的具体实施方式适用于手抛型小型固定翼无人机，并不限定手抛型小型固定翼无人机机身内部设备舱及伞舱的具体布置。

如图1至图4所示，手抛型小型固定翼无人机仰首式机身，包括仰首式机头1、中段机身2和尾撑杆3。

该仰首式机头1相对于中段机身2具有一个抬起，达到“仰首”效果，使得仰首式机头部分在高度方向高于中段机身，并且机身表面具有很好的流线型特征。安装于仰首式机头1的螺旋浆6旋转轴线与中段机身2中心轴线具有一定高度差，其高度差主要取决于任务载荷8的高度，一般为0.3～0.5个任务载荷高度，同时保证任务载荷8安装于任务舱11后，任务载荷8最低点高于机身着陆触地点15～30mm的距离。该仰首式机头1具有安装动力设备的空间，外形设计成流线型且不对任务载荷8的作业形成遮挡。

该仰首式机头1包含有动力舱10和任务舱11。动力舱主要用来安装电机9、电调等动力设备。打开图6所示仰首式机头的动力舱设备安装口盖15，将电机9、电调固定于机头的动力舱10，拉进式可折叠螺旋桨6安装于电机9转轴上，为无人机提供动力。打开图6所示仰首式机头的任务舱设备安装口盖16，将任务载荷8及转台固定在任务舱11内。

中段机身2设计有上单翼安装段12，机载设备舱13、伞舱14和着陆吸能装置7。

上单翼安装段12，位于中段机身2的上部，主要用于上单翼4与中段机身2的联接。

上单翼下方的中段机身2内部空间主要为机载设备舱13，首先将飞控、电气、链路等机载设备安装于机载设备舱13内，然后将动力电池17安装于中段机身两侧部分，动力电池17的外侧即为中段机身的外侧面，既保证了经常性更换的动力电池17的安装方便性，又保证了动力电池的散热效果。

所述伞舱位于中段机身尾部下方位置，伞舱设置有降落伞安装口盖18，开口朝下，降落伞叠放整齐后通过打开降落伞安装口盖18，将其放置于伞舱14内。降落伞安装口盖18同时又为附伞的打开提供动力。当无人机接到降落指令后，降落伞安装口盖18解除固定约束，在重力和气动力的作用下脱落，带动附伞的打开，从而进一步打开降落伞。并且这种设计可以很好的避免降落伞打开时挂在无人机尾翼上，导致无人机开伞失败的风险。

着陆吸能装置7安装于中段机身2的底部，为鼓包状吸能材料，此材料不仅具有很好的吸收无人机硬着陆冲击产生的能量，减缓无人机下降着陆时对机体和机载设备的冲击载荷，达到无人机安全着陆，保护机体结构、机载设备和任务载荷的目的。

尾撑杆3前端联接于中段机身2尾部，并且联接部位高于中段机身2的中心轴线，与螺旋浆6的旋转轴线高度相当，尾撑杆3尾段主要用于安装为无人机提供纵向和横航向稳定性和操纵性的V型尾翼5。

Claims (1)

1.一种仰首式手抛小型固定翼无人机机身，其特征在于：它包括仰首式机头、中段机身和尾撑杆；该仰首式机头相对于中段机身具有一个抬起，达到“仰首”效果，仰首式机头部分在高度方向高于中段机身，并且机身表面为流线型；

所述仰首式机头，包含有动力舱和任务舱；安装于动力舱的螺旋浆旋转轴线与中段机身的中心轴线具有一定高度差，其高度差主要取决于任务载荷高度，为0.3～0.5个任务载荷高度，同时要保证任务载荷安装于任务舱后，任务载荷最低点高于机身着陆触地点15～30mm的距离；

所述的螺旋桨位于仰首式机头部分；

所述的动力舱安装有电机，螺旋桨安装于电机转轴上，为无人机提供动力；

所述中段机身，包括上单翼联接段、机载设备舱、伞舱和着陆吸能装置；所述伞舱位于中段机身尾部下方位置，所述的伞舱设置有降落伞安装口盖，开口朝下；

所述尾撑杆前端联接于中段机身尾部，并且联接部位高于中段机身的中心轴线，与螺旋浆旋转轴线高度相当，尾撑杆远高于着陆吸能装置。

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