一種立式布局燃油動(dòng)力四旋翼飛行平臺(tái)的制作方法

本實(shí)用新型屬于無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立式布局燃油動(dòng)力四旋翼飛行平臺(tái)。

背景技術(shù)：

四旋翼無人機(jī)是一種有4個(gè)螺旋槳且螺旋槳呈十字形或X字形交叉的飛行器，可以通過掛載不同設(shè)備執(zhí)行不同任務(wù)。目前，四旋翼無人機(jī)多為電動(dòng)的和水平布局的，電動(dòng)的缺點(diǎn)是航時(shí)短和載重小，水平布局的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)散、阻力大、能耗高。

專利2016206230410 和2016104452030提出了一種燃油動(dòng)力多旋翼無人機(jī)飛行平臺(tái)，但其機(jī)身采用水平式板夾管式結(jié)構(gòu)，比較適于六旋翼和八旋翼，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是除機(jī)身外的所有零部件只能連接或粘貼在該機(jī)身上，空間利用率低，而且主機(jī)身橫向跨幅大，空氣阻力大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種解決電動(dòng)多旋翼無人機(jī)航時(shí)長(zhǎng)和載重小，以及水平布局結(jié)構(gòu)散、阻力大和能耗高等問題的立式布局燃油動(dòng)力四旋翼飛行平臺(tái)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種立式布局燃油動(dòng)力四旋翼飛行平臺(tái)，其組成包括機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和任務(wù)平臺(tái)。四個(gè)相同的機(jī)臂兩兩對(duì)接在連接有起落架的硬殼式機(jī)身上組成機(jī)架；動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置在每個(gè)機(jī)臂的末端，為飛行平臺(tái)提供動(dòng)力和能源；導(dǎo)航和控制系統(tǒng)感知和控制飛行平臺(tái)的姿態(tài)、高度和位置；電氣系統(tǒng)具有充電、供電和指示功能；任務(wù)平臺(tái)用于安裝不同的任務(wù)設(shè)備。所述機(jī)架為X字形機(jī)架，其組成包括機(jī)身、機(jī)臂組件、起落架和機(jī)罩。

所述機(jī)身采用硬殼式結(jié)構(gòu)，其組成包括隔框、碳板、擱板和支柱，隔框平行設(shè)置形成機(jī)身的外形，隔框上設(shè)置有橫向支柱用來輔助和加強(qiáng)；各隔框的支柱之間平行設(shè)置有擱板；隔框四周設(shè)置有碳板，用以承受主要應(yīng)力；機(jī)身腹部中空。

所述機(jī)臂組件包括左機(jī)臂座、右機(jī)臂座、機(jī)臂和發(fā)動(dòng)機(jī)座，左機(jī)臂座和右機(jī)臂座采用構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，由立柱、管夾和上下腹板梁組成，管夾固定在上下腹板之間，在上下腹板的前中后三個(gè)地方有三根立柱，立柱和管夾用以支撐外形，上下腹板梁承受主要應(yīng)力，上下腹板梁上設(shè)置有若干加強(qiáng)筋，用來增加整體強(qiáng)度和剛度；管夾用來固定機(jī)臂；所述左機(jī)臂座和右機(jī)臂座左右兩側(cè)分別斜向設(shè)置有一個(gè)機(jī)臂，四個(gè)相同的機(jī)臂兩兩對(duì)接在連接有起落架的硬殼式機(jī)身上組成機(jī)架；且機(jī)臂采用無縫碳纖維管，有利于節(jié)省重量；每個(gè)機(jī)臂末端都固定設(shè)置有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)座，用以固定連接發(fā)動(dòng)機(jī)；所述機(jī)臂組件通過機(jī)臂座連接在機(jī)身的左右碳板上。

所述起落架采用滑橇式結(jié)構(gòu)，其組成包括前彎管、后彎管、左直管和右直管，前后彎管分別位于機(jī)身的前后，左右直管分別位于機(jī)身的左右，前后彎管是主承力件，主要用以支撐無人機(jī)在地面停放時(shí)的重力，承受、消耗和吸收無人機(jī)在著陸時(shí)與地面的撞擊能量、顛簸能量和水平動(dòng)能，左右直管主要起到定形的作用，其上的尼龍墊也具有緩沖吸振的作用。

動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)組件、啟動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和螺旋槳，發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣筒、電噴閥體和氣濾，啟動(dòng)系統(tǒng)由電啟動(dòng)裝置和啟動(dòng)電機(jī)組成，點(diǎn)火系統(tǒng)由CDI和火花塞組成，燃油系統(tǒng)包括油箱、油泵、油濾、燃油壓力調(diào)節(jié)器和一分多油嘴組成螺旋槳碳纖維槳。所述燃油系統(tǒng)采用專利201610594834.9燃油動(dòng)力多旋翼無人機(jī)供油方案。

導(dǎo)航與控制系統(tǒng)包括采集模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)模塊和執(zhí)行模塊，采集模塊包括霍爾元件、陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)、氣壓計(jì)、激光測(cè)距儀和GPS，控制模塊包括飛控板、ECU、遙控器控制端和地面站控制端，數(shù)據(jù)模塊包括遙控器發(fā)射機(jī)、遙控器接收機(jī)、地面站數(shù)傳、機(jī)載數(shù)傳和天線，執(zhí)行模塊包括舵機(jī)和電噴嘴。

電氣系統(tǒng)包括供電模塊和指示模塊，供電模塊包括電源保護(hù)開關(guān)、4S電池、分線盒，指示模塊包括LED燈、地面站顯示端和遙控器顯示端。

任務(wù)平臺(tái)設(shè)置在起落架上，通過安裝掛載不同的任務(wù)設(shè)備，執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

（1）采用機(jī)身主平面位于xoz平面內(nèi)的立式布局，避免傳統(tǒng)的機(jī)身主平面位于xoy平面內(nèi)的水平式布局存在的空氣阻力大和能耗高的問題，而且有利于增加強(qiáng)度和剛度，減小振動(dòng)；

（2）首次將硬殼式機(jī)身應(yīng)用在多旋翼上，有利于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和提高空間利用率，有利于減重設(shè)計(jì)；

（3）采用燃油作為動(dòng)力，可以極大地延長(zhǎng)航時(shí)和增大載重。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為水平式布局結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3為立式布局結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖4為機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為硬殼式機(jī)身的骨架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為機(jī)臂組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為藥箱任務(wù)設(shè)備示意圖；

圖9為滅火彈任務(wù)設(shè)備示意圖；

圖10為光電吊艙任務(wù)設(shè)備示意圖；

其中：機(jī)架1、動(dòng)力系統(tǒng)2、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)3、電氣系統(tǒng)4、任務(wù)平臺(tái)5、藥箱6、滅火彈7、光電吊艙8、機(jī)身11、機(jī)臂組件12、起落架13、機(jī)罩14、隔框111、碳板112、擱板113、支柱114、左機(jī)臂座121、右機(jī)臂座122、機(jī)臂123、發(fā)動(dòng)機(jī)座124、前彎管131、后彎管132、左直管133、右直管134、第一隔框1111、第二隔框1112、第三隔框1113、第四隔框1114、第五隔框1115、第六隔框1116、第七隔框1117、第八隔框1118、第一擱板1131、第二擱板1132、第三擱板1133、第四擱板1134、第五擱板1135、第一支柱1141、第二支柱1142、第三支柱1143、第四支柱1144、第五支柱1145、第六支柱1146、第七支柱1147、第八支柱1148、第九支柱1149、第十支柱11410、第十一支柱11411、第十二支柱11412。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種立式布局燃油動(dòng)力四旋翼飛行平臺(tái)，包括機(jī)架1、動(dòng)力系統(tǒng)2、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)3、電氣系統(tǒng)4和任務(wù)平臺(tái)5。四個(gè)相同的機(jī)臂123兩兩對(duì)接在連接有起落架13的硬殼式機(jī)身11上組成機(jī)架1；動(dòng)力系統(tǒng)2設(shè)置在每個(gè)機(jī)臂123的末端，為飛行平臺(tái)提供動(dòng)力和能源；導(dǎo)航和控制系統(tǒng)3感知和控制飛行平臺(tái)的姿態(tài)、高度和位置；電氣系統(tǒng)4具有充電、供電和指示功能；任務(wù)平臺(tái)5用于安裝不同的任務(wù)設(shè)備。如圖4所示，所述機(jī)架1為X字形機(jī)架，其組成包括機(jī)身11、機(jī)臂組件12、起落架13和機(jī)罩14。

如圖5所示，所述機(jī)身11采用硬殼式結(jié)構(gòu)，其組成包括隔框111、碳板112、擱板113和支柱114，隔框111平行設(shè)置形成機(jī)身11的外形，隔框111上設(shè)置有橫向支柱114用來輔助和加強(qiáng)；各隔框111的支柱114之間平行設(shè)置有擱板113；隔框111四周設(shè)置有碳板112，碳板112即蒙皮，用以承受主要應(yīng)力，上碳板112上開設(shè)有一個(gè)油箱口蓋；機(jī)身11腹部中空。

如圖7所示，所述機(jī)臂組件12包括左機(jī)臂座121、右機(jī)臂座122、機(jī)臂123和發(fā)動(dòng)機(jī)座124，左機(jī)臂座121和右機(jī)臂座122采用構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，由立柱、管夾和上下腹板梁組成，管夾固定在上下腹板之間，在上下腹板的前中后三個(gè)地方有三根立柱，立柱和管夾用以支撐外形，上下腹板梁承受主要應(yīng)力，上下腹板梁上設(shè)置有若干加強(qiáng)筋，用來增加整體強(qiáng)度和剛度；管夾用來固定機(jī)臂123；所述左機(jī)臂座121和右機(jī)臂座122左右兩側(cè)分別斜向設(shè)置有一個(gè)機(jī)臂123，四個(gè)相同的機(jī)臂123兩兩對(duì)接在連接有起落架13的硬殼式機(jī)身11上組成機(jī)架1；且機(jī)臂123采用無縫碳纖維管，有利于節(jié)省重量；每個(gè)機(jī)臂123末端都固定設(shè)置有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)座124，用以固定連接發(fā)動(dòng)機(jī)；所述機(jī)臂組件12通過機(jī)臂座連接在機(jī)身11的左右碳板112上。

如圖4所示，所述起落架13采用滑橇式結(jié)構(gòu)，其組成包括前彎管131、后彎管132、左直管133和右直管134，前后彎管分別位于機(jī)身11的前后，左右直管分別位于機(jī)身11的左右，前后彎管是主承力件，主要用以支撐無人機(jī)在地面停放時(shí)的重力，承受、消耗和吸收無人機(jī)在著陸時(shí)與地面的撞擊能量、顛簸能量和水平動(dòng)能，左右直管主要起到定形的作用，其上的尼龍墊也具有緩沖吸振的作用。

如圖6所示，硬殼式機(jī)身11的骨架結(jié)構(gòu)具體為：第一隔框1111上設(shè)置了第一支柱1141、第二支柱1142，第二隔框1112上設(shè)置了第四支柱1144，第三隔框1113上設(shè)置了第五支柱1145、第六支柱1146，第六隔框1116上設(shè)置了第七支柱1147、第八支柱1148，第七隔框1117上設(shè)置了第十支柱11410，第八隔框1118上設(shè)置了第十一支柱11411、第十二支柱11412，第三支柱1143、第九支柱1149和第四隔框1114、第五隔框1115均直接連接在左右碳板112上，第一支柱1141、第三支柱1143、第五支柱1145上設(shè)置第一擱板1131，用以放置4S電池，第二支柱1142、第四支柱1144、第六支柱1146上設(shè)置第二擱板1132，用以放置分線盒，第三隔框1113、第四隔框1114上設(shè)置第三擱板1133用來安放油箱，第七支柱1147、第九支柱1149、第十一支柱11411上設(shè)置第四擱板1134，用以放置供油系統(tǒng)，第八支柱1148、第十支柱11410、第十二支柱11412上設(shè)置第五擱板1135，用以放置飛控板和ECU。

采用立式布局的硬殼式機(jī)身11，由于機(jī)身11腹部中空，可以安放直接從市面上購得的塑料桶做油箱，有利于提高空間利用率和節(jié)約成本。

動(dòng)力系統(tǒng)2包括發(fā)動(dòng)機(jī)組件、啟動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和螺旋槳，發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣筒、電噴閥體和氣濾，啟動(dòng)系統(tǒng)由電啟動(dòng)裝置和啟動(dòng)電機(jī)組成，點(diǎn)火系統(tǒng)由CDI和火花塞組成，燃油系統(tǒng)包括油箱、油泵、油濾、燃油壓力調(diào)節(jié)器和一分多油嘴組成，螺旋槳為碳纖維槳。所述燃油系統(tǒng)采用專利201610594834.9燃油動(dòng)力多旋翼無人機(jī)供油方案。

導(dǎo)航與控制系統(tǒng)3包括采集模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)模塊和執(zhí)行模塊，采集模塊包括霍爾元件、陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)、氣壓計(jì)、激光測(cè)距儀和GPS，控制模塊包括飛控板、ECU、遙控器控制端和地面站控制端，數(shù)據(jù)模塊包括遙控器發(fā)射機(jī)、遙控器接收機(jī)、地面站數(shù)傳、機(jī)載數(shù)傳和天線，執(zhí)行模塊包括舵機(jī)和電噴嘴。

電氣系統(tǒng)4包括供電模塊和指示模塊，供電模塊包括電源保護(hù)開關(guān)、4S電池、分線盒，指示模塊包括LED燈、地面站顯示端和遙控器顯示端。

任務(wù)平臺(tái)5設(shè)置在起落架13上，通過安裝掛載不同的任務(wù)設(shè)備，執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。如圖8-10所示，任務(wù)平臺(tái)分別搭載有藥箱6、滅火彈7、光電吊艙8。

經(jīng)大量的飛行試驗(yàn)測(cè)試，除機(jī)身布局不同而其它條件完全相同的兩款無人機(jī)，在相同的飛行參數(shù)下，立式機(jī)身的那一款要比水平式機(jī)身的那一款平均省油5.7%，振動(dòng)減小2%左右。在相同的任務(wù)載荷前提下，立式機(jī)身結(jié)構(gòu)可以更加小巧，空間利用率提高，結(jié)構(gòu)的受力更為合理，強(qiáng)度和剛度都比較高，重量比水平式結(jié)構(gòu)輕4%左右。

以上實(shí)例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。