CN205770136U - 飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞行器，包括飞行器主体、设置于所述飞行器主体上的机臂组件、设置于所述机臂组件上的动力装置，所述动力装置包括安装座、设置于所述安装座上的驱动件、及与所述驱动件连接的螺旋桨，所述机臂组件包括第一机臂、第二机臂、第三机臂和第四机臂，所述第三机臂和所述第四机臂末端的高度高于所述第一机臂和所述第二机臂末端的高度。通过上述布置结构不仅满足载重要求的前提下，还能使机体结构更加紧凑，占用更小的空间，同时提升飞行器的飞行性能，可以减小所述螺旋桨的负载，让更多的动力用于飞行器的正常飞行，以使得飞行器具备更长的续航时间。

Description

飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别是一种飞行器。

背景技术

近几年来，不断兴起的多旋翼飞行器因其具有的成本低、易操作、具有高度灵活性和可以超低空飞行等特点越来越受到各行各业的广泛使用，现有的大多数飞行器主要应用于科学研究、地理探测、农业浇灌及视频拍摄等领域。目前，由于电池和动力***等的效率问题，导致飞行器飞行时间较短，基本维持在10-30分钟的水平，其中一个很大的原因是机臂与飞行器主体的布置结构不够合理，机臂的减阻设计不够优化，从而导致飞行器飞行时的风阻过大，导致飞行器的续航时间较短。因此，上述技术问题是多旋翼飞行器亟需解决的技术瓶颈。

发明内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术的缺陷，提供一种机臂布置结构优化、减小飞行风阻、降低螺旋桨负载、延长飞行器飞行时间且结构简单的飞行器。

其技术方案如下：

一种飞行器，包括飞行器主体、设置于所述飞行器主体上的机臂组件、设置于所述机臂组件上的动力装置，所述动力装置包括安装座、设置于所述安装座上的驱动件、及与所述驱动件连接的螺旋桨，所述机臂组件包括第一机臂、第二机臂、第三机臂和第四机臂，所述第三机臂和所述第四机臂末端的高度高于所述第一机臂和所述第二机臂末端的高度。

在其中一个实施例中，所述第一机臂和所述第二机臂布置于所述飞行器主体的机头方向的左右两侧，且所述第一机臂和所述第二机臂分别沿所述飞行器行进方向延伸设置。

在其中一个实施例中，所述第三机臂和所述第四机臂设置于所述飞行器主体的机尾方向的顶面上，且所述第三机臂和所述第四机臂沿垂直向上方向延伸设置。

在其中一个实施例中，所述第一机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸，所述第二机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸。

在其中一个实施例中，所述第三机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸，所述第四机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸。

在其中一个实施例中，所述第三机臂和所述第四机臂为三角板结构，所述第三机臂和第四机臂的迎风面为三角板结构的窄面。

在其中一个实施例中，所述第三机臂和所述第四机臂之间连接有加固杆。

在其中一个实施例中，所述第三机臂和所述第四机臂的迎风面与水平面之间形成钝角。

在其中一个实施例中，设置于所述第三机臂、所述第四机臂上的安装座的位置高于设置于所述第一机臂、所述第二机臂上的安装座的位置。

在其中一个实施例中，所述螺旋桨相对于所述飞行器主体倾斜设置。

本实用新型的有益效果在于：

上述飞行器通过在所述飞行器主体上优化布置所述第一机臂、所述第二机臂、所述第三机臂和所述第四机臂，并保证所述第三机臂和所述第四机臂末端的高度高于所述第一机臂和所述第二机臂末端的高度。通过上述布置结构不仅满足载重要求的前提下，还能使机体结构更加紧凑，占用更小的空间，同时提升飞行器的飞行性能，当飞行器向前飞行时，飞行器主体与水平面平行，可以使气流经过所述飞行器主体时在所述导风部和底面之间产生压力差，从而产生爬升力，可以减小所述螺旋桨的负载，让更多的动力用于飞行器的正常飞行，以使得飞行器具备更长的续航时间。

附图说明

图1为本发明实施例所述的飞行器的前行状态示意图；

图2为本发明实施例所述的飞行器的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的飞行器的俯视图；

图4为本发明实施例所述的飞行器的侧视图；

图5为本发明实施例所述的飞行器的前视图；

图6为本发明实施例所述的飞行器的后视图。

附图标记说明：

100、飞行器主体，120、左减阻部，130、右减阻部，140、导风部，150、引风部，160、机头，170、机尾，200、机臂组件，220、安装座，230、第一机臂，240、第二机臂，250、第三机臂，260、第四机臂，300、动力装置，320、驱动件，322、传动件，340、螺旋桨，400、起落架。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1至图4所示，一种飞行器，包括飞行器主体100、设置于所述飞行器主体100上的机臂组件200、及固定于所述机臂组件200上的动力装置300，所述动力装置300包括安装座220、设置于所述安装座220上的驱动件320、及与所述驱动件320连接的螺旋桨340，所述飞行器主体100的一端为机头160，另一端为机尾170；

所述螺旋桨340相对于所述飞行器主体100倾斜布置，其中，所述螺旋桨340沿所述机头的行进方向倾斜布置。

在本优选实施例的所述飞行器中，所述飞行器主体100上设置的所述机臂组件200包括四个机臂，每个机臂上均安装有所述驱动件320，以及固定于所述驱动件320上的螺旋桨340，且在整机结构布置上将四个所述螺旋桨340的旋转面与所述飞行器主体100的行进方向呈倾斜状布置，具体的所述飞行器主体100包括机头160，四个所述螺旋桨340的倾斜方向为朝所述飞行器主体100的所述机头160的方向偏转倾斜。

基于此，所述飞行器主体100的顶面面积大于所述飞行器主体100的底面面积使得所述飞行器主体100大致成拱型结构，进一步地，所述机头160到所述机尾170的顶面的长度大于所述机头160到所述机尾170底面的长度，且所述飞行器主体100的顶面的曲率大于底面的曲率从而使得飞行器向前飞行时，气流经过飞行器主体100时在上、下表面产生压力差从而产生爬升力，由此对所述飞行器主体100起到托举作用，由此来降低对所述螺旋桨340的依赖，降低所述螺旋桨340的负载，从而大大降低电机功耗以达到在同样的电池和动力***配置下飞行器能够具备更长的续航时间的目的。优选的，四个所述螺旋桨340的旋转面均相互平行。

所述飞行器主体100的顶面中部向上凸设一导风部140，所述导风部140自所述机头160延伸到所述机尾170。当飞行器向前飞行时，飞行器主体与水平面平行，可以使气流经过所述飞行器主体100时在所述导风部170和底面之间产生压力差，从而产生爬升力，因而可以减小所述螺旋桨340的负载，让更多的动力用于飞行器的正常飞行，以使得飞行器具备更长的续航时间。

在本实施例中，所述机臂组件200上设有安装座220，所述驱动件320设置于所述安装座220内，所述驱动件320包括传动件322，所述螺旋桨340与所述传动件322连接。其中，所述安装座220与机臂的数量对应，即每个机臂均设有一个所述安装座220，所述安装座220具体安装于机臂的末端，所述安装座220为与机臂一体成型，以使其具备足够的整体结构强度。此外，所述安装座220为设有安装腔的框型结构，该框型结构优选为圆柱体，所述驱动件320为电机，将该电机安装于上述安装腔内，之后装配所述螺旋桨340，由此可以使整机的装配结构更加紧凑、稳固，安装连接方式简单。

另外，将所述安装座220布设于所述机臂组件200的末端，可以有效减少电机产生的力矩，使所述机臂组件200末端的重量降至最低，有效地减轻整机重量，从而延长飞行时间。当然，根据实际应用需要所述安装座220也可以设置于所述机臂组件200上的其他位置。在另一个实施例中，所述安装座220的上下两侧均设有安装腔，上下两个安装腔内均固定电机，并在每个电机上均安装一个螺旋桨，由此形成单安装座双螺旋桨的结构，如此可以使飞行器获得更大的飞行动力，获得更长的飞行时间。

如图4所示，所述飞行器水平放置时，所述螺旋桨340的旋转面与水平面的倾斜角为δ，且δ大于0度小于90度。实际使用中，根据飞行器的不同尺寸和重量情况，在不改变电池容量和驱动件320的功率情况下，通过可靠的理论计算和仿真分析，可以在上述倾斜角δ范围内选择合适的所述螺旋桨340的旋转面和水平面的实际倾斜角δ的值，从而使所述螺旋桨340所提供的辅助升力足够，从而减小所述螺旋桨340的负载负担，进而可以显著地缓解电池容量不足及驱动件320功率受限的短板。当然，在其他实施例中，所述螺旋桨340的倾斜角δ也可以是其它数值，优选为锐角，也都在本发明的保护范围内。

进一步的，在本实施例中优选所述螺旋桨340的旋转面与水平面的倾斜角δ为28.5度。根据理论计算和仿真分析得到的数据通过换算可以得出，在电池容量和电机功率一定的情况下，将所述螺旋桨340的旋转面与水平面的倾斜角布置δ为28.5度时，所述螺旋桨340提供的辅助升力最高，进而对所述螺旋桨340的减负和减少依赖的程度最为明显，从而使飞行器在相同载重情况下具有更长的续航时间。

如图2所示，所述机臂组件200包括第一机臂230、第二机臂240、第三机臂250和第四机臂260，所述第三机臂250和第四机臂260末端的高度高于所述第一机臂230和第二机臂240末端的高度，所述第一机臂230和所述第二机臂240布置于所述飞行器主体100的机头方向的左右两侧，且所述第一机臂230和所述第二机臂240分别沿所述飞行器行进方向延伸设置，所述第一机臂230到所述导风部140的距离等于所述第二机臂240到所述导风部140的距离。所述第三机臂250和所述第四机臂260设置于所述飞行器主体100的机尾方向的顶面上，且所述第三机臂250和所述第四机臂260分别沿垂直向上方向延伸设置，所述第三机臂250到所述导风部140的距离等于所述第四机臂260到所述导风部140的距离。通过上述布置结构不仅满足载重要求的前提下，还能使机体结构更加紧凑，占用更小的空间，同时提升飞行器的飞行性能。

请参照图6，在另一个实施例中，所述第一机臂230与所述飞行器主体100连接处的横截面尺寸大于与所述安装座220连接处的横截面尺寸，所述第二机臂240与所述飞行器主体100连接处的横截面尺寸大于与所述安装座220连接处的横截面尺寸。此外，所述第三机臂250与所述飞行器主体100连接处的横截面尺寸大于与所述安装座220连接处的横截面尺寸，所述第四机臂260与所述飞行器主体100连接处的横截面尺寸大于与所述安装座220连接处的横截面尺寸。进一步地，所述第一机臂230、所述第二机臂240、所述第三机臂250和所述第四机臂260的截面尺寸由机臂与所述飞行器主体100的连接处至所述安装座200的方向均呈逐渐减小的趋势，如此不仅可以确保机臂与所述飞行器主体100的连接处的连接面积大，从而具备更高的连接强度，同时也可以降低机臂的整体重量，从而减轻整机重量，减小螺旋桨的负载，延长飞行时间。所述第一机臂230后端设有一固定部与所述飞行器主体100相连，自所述固定部向前延伸一悬臂，所述固定部的厚度大于所述悬臂的厚度。

此外，在另一个实施例中所述第一机臂230和所述第二机臂240优选为外表面为连续曲面的柱体，在保证较高连接强度的前提下还可以尽最大限度的降低飞行时的风阻；所述第三机臂250和所述第四机臂260两者结构相同，所述第三机臂具有一迎风面及位于左右两侧的一侧面，所述迎风面为三角板结构的窄面，所述侧面的宽度大于所述迎风面的宽度，所述侧面的面积大于所述迎风面的面积，使得所述第三机臂呈三角板状。所述迎风面与水平面之间形成钝角，由此可以减少飞行时所述第三机臂250和所述第四机臂260与风的接触面积，从而进一步降低风阻，提高飞行器的续航能力。进一步优选的，所述第三机臂250和所述第四机臂260间还连接有加固杆，该加固杆可以是一体成型的，也可以是装配上去的，如此可以进一步提高所述第三机臂250和所述第四机臂260的结构强度，避免因受力过大而发生折断，影响飞行器的使用寿命。

请参照图3、图5、图6，所述第一机臂230、所述第二机臂240、所述第三机臂250及所述第四机臂260均沿远离所述飞行器的对称轴的方向向外延伸设置。具体的是，将所述第一机臂230和所述第二机臂240沿机头的左、右侧向外延伸扩展。所述第三机臂250及所述第四机臂260向远离所述飞行器主体100的方向垂直向上伸展且倾斜布置，同时沿机尾的左、右侧向外延伸拓展，设置于所述第三机臂250、所述第四机臂260上的安装座220的位置高于设置于所述第一机臂230、所述第二机臂240上的安装座220的位置。由此不仅可以使得相邻的所述第一机臂230和所述第二机臂240上的螺旋桨、所述第三机臂250和所述第四机臂260上的螺旋桨具有足够且安全的转动空间，避免机臂距离过近，发生碰撞干涉，影响使用寿命；同时还可以使四个所述螺旋桨340的布置更加平衡，分担所述飞行器主体100的重量更加均衡，从而使飞行器在空中的飞行更加平稳，飞行姿态更加稳定。

进一步地，所述飞行器主体100包括设置在所述飞行器主体100左侧的左减阻部120和设置在所述飞行器主体右侧的右减阻部130，所述左减阻部120和所述右减阻部130均设有弧面。在本实施例中，所述左减阻部120和所述右减阻部130分别为所述飞行器主体100的左侧壁和右侧壁，该弧面为左侧壁和右侧壁的表面形状，且该弧面沿所述飞行器主体100的顶面至底面方向延伸设置，即左侧壁和右侧壁近似为圆柱体，由此可以减小飞行中的飞行器左、右两个方向的侧风阻，降低飞行器前行过程中侧向风使飞行器的航行路线产生偏离的影响，降低螺旋桨的负载，从而延长飞行时间。

如图3所示，在一个优选的实施例中，所述飞行器主体100的顶面中部向上凸设一导风部140，所述导风部140自所述机头160延伸至所述机尾170，进一步地，沿着所述机头160自所述机尾170的方向，所述导风部140先自所述机头160向所述机尾170向上平滑延伸再自所述机头160向所述机尾170平滑向下延伸。所述导风部140与所述飞行器的对称轴重合，且其为沿所述机头160至所述机尾170的方向延伸布置的长条形凸起，所述导风部140的顶面具有一定宽度的弧面，由此在飞行器飞行时起到良好的导流作用。此外，所述飞行器主体100内部具有空腔，用于安装控制电路板、电池等，该空腔可以通过匹配的盖体封闭。该导风部140位于所述机头160处的部分***一定高度，且朝所述机尾170的方向所述导风部140的高度呈逐渐递减的趋势，进一步地，所述机头的厚度大于所述机尾的厚度。此结构不仅可以所述飞行器主体100在满足优良的飞行性能的基础上使飞行器主体具备尽量大的安装空腔，以便于安装容纳各种装置或部件，包括电池组件及芯片组件，所述飞行器主体顶面设有一上盖，所述上盖相对于所述飞行器主体具有打开状态及闭合状态。同时所述导风部140可以使飞行器具有更好的空气动力学性能，飞行性能更佳，续航时间更长。此外，所述飞行器主体100的底部设有起落架。在所述飞行器主体100的底部安装设置所述起落架，可以确保飞行器降落地面时更加安全、平稳。

此外，所述飞行器主体100的顶面还凹设有引风部150，所述引风部150位于所述导风部140与所述左减阻部120、所述右减阻部130之间，所述引风部150是自所述导风部140向下平滑延伸再向所述左减阻部120和/或所述右减阻部130向上平滑延伸形成。在本实施例中优选在所述导风部140的两侧设置两个所述引风部150，该引风部150过渡连接所述导风部140与左、右侧壁，不仅可以减少飞行器主体的厚度，以降低重量，保证优良的续航性能，同时可以减小迎风风阻，空气抬升效果会更好，可以进一步减少所述螺旋桨340的负载，提高续航时间。另外，所述第一机臂230、所述第二机臂240与所述机头160之间对称设有凹入部，且该凹入部的表面设为弧面，由此可以减小飞行器主体重量，降低飞行时的风阻。所述机尾170末端对称设有凹陷部，由此可以进一步减小飞行器主体100重量。

本实施例中，所述飞行器具有两种状态分别为第一状态及第二状态，第一状态即为当所述飞行器水平向前飞行或者静止在底面上时的状态，在第一状态时，所述螺旋桨340的旋转面与水平面具有所述倾斜角δ，所述飞行器主体100底面所在的平面与所述水平面平行；所述螺旋桨340的旋转面与水平面的倾斜角δ大于0度小于90度，优选地，所述螺旋桨340的旋转面与水平面的倾斜角δ为28.5度。所述螺旋桨340的旋转面与水平面倾斜，由此产生一个克服所述飞行器自身重力的分力，减少所述螺旋桨340的负载，提高航行时间，以及一个水平方向的分力，水平方向的分力方向为所述飞行器的行进方向。第二状态即为当所述飞行器垂直向上飞行或者悬停在空中时的状态，在第二状态时，所述螺旋桨340的旋转面与水平面平行，所述飞行器底面所在的平面与水平面具有所述倾斜角δ。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种飞行器，包括飞行器主体、设置于所述飞行器主体上的机臂组件、设置于所述机臂组件上的动力装置，所述动力装置包括安装座、设置于所述安装座上的驱动件、及与所述驱动件连接的螺旋桨，其特征在于，所述机臂组件包括第一机臂、第二机臂、第三机臂和第四机臂，所述第三机臂和所述第四机臂末端的高度高于所述第一机臂和所述第二机臂末端的高度。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一机臂和所述第二机臂布置于所述飞行器主体的机头方向的左右两侧，且所述第一机臂和所述第二机臂分别沿所述飞行器行进方向延伸设置。

3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第三机臂和所述第四机臂设置于所述飞行器主体的机尾方向的顶面上，且所述第三机臂和所述第四机臂沿垂直向上方向延伸设置。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸，所述第二机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸。

5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第三机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸，所述第四机臂与所述飞行器主体连接处的横截面尺寸大于与所述安装座连接处的横截面尺寸。

6.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述第三机臂和所述第四机臂为三角板结构，所述第三机臂和第四机臂的迎风面为三角板结构的窄面。

7.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述第三机臂和所述第四机臂之间连接有加固杆。

8.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于，所述第三机臂和所述第四机臂的迎风面与水平面之间形成钝角。

9.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，设置于所述第三机臂、所述第四机臂上的安装座的位置高于设置于所述第一机臂、所述第二机臂上的安装座的位置。

10.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述螺旋桨相对于所述飞行器主体倾斜设置。