[發(fā)明專利]一種基于模塊化組合涵道式旋翼無人機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711110910.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107963204B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬方義;戴維;李文衡;崔衛(wèi)民;郭英男;郭慶;李陶
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明公開了一種基于模塊化組合涵道式旋翼無人機(jī)，無人機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，可單架無人機(jī)進(jìn)行飛行，或兩架，或四架無人機(jī)組合飛行；組合連接方式為電磁連接。單架無人機(jī)由兩個中心位于同一豎直軸線上，旋轉(zhuǎn)方向相反的螺旋槳組成的共軸螺旋槳安裝在圓形涵道內(nèi)，共軸螺旋槳與電機(jī)輸出軸固連，兩個共軸螺旋槳組成無人機(jī)主旋翼，為無人機(jī)提供升力，并在無人機(jī)懸停時抵消扭矩。中心涵道外側(cè)璧上一側(cè)的三個機(jī)架端部分別有兩個電磁連接凹槽和一個電磁連接凸頭，另一側(cè)的兩個機(jī)架端部分別有電機(jī)與螺旋槳固連，兩個螺旋槳組成無人機(jī)副旋翼，通過改變兩個副旋翼的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)和姿態(tài)控制力矩，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)機(jī)動飛行，垂直起降，空中懸停的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于模塊化組合涵道式旋翼無人機(jī)。

背景技術(shù)

目前多旋翼無人機(jī)在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，多旋翼無人機(jī)具有垂直起降，空中懸停，起降靈活，不受場地限制的諸多優(yōu)點(diǎn)。但通常的旋翼無人機(jī)，產(chǎn)生升力較小，飛行效率較低。而涵道式無人機(jī)由于采用了共軸雙旋翼方式，減小了誘導(dǎo)阻力，提供了更大的升力。而多旋翼無人機(jī)的控制穩(wěn)定性較好，所以通過多旋翼與涵道式無人機(jī)組合的方式，可以產(chǎn)生更好的操控效果與更大的升力。

傳統(tǒng)的無人機(jī)在設(shè)計(jì)完成后，有效載荷基本已經(jīng)確定，無法完成更大的載重任務(wù)。且單一旋翼無人機(jī)載重量較小，旋翼無人機(jī)升力不足。而采用模塊化組合連接的方式能夠有效地提高無人機(jī)載重量，通過設(shè)計(jì)一架無人機(jī)，能完成多種組合的無人機(jī)的任務(wù)，減少了研制和制造無人機(jī)的成本費(fèi)用，而且更加便捷。同時，采用模塊化設(shè)計(jì)方案能有效提高無人機(jī)可靠性。

模塊化多用途涵道式旋翼無人機(jī)是一種大升力、涵道式、可垂直起降、空中懸停，且根據(jù)需求改變載重量的模塊化無人機(jī)設(shè)計(jì)。該類型涵道式旋翼無人機(jī)可單獨(dú)成型號飛行，也可以兩個相同涵道式旋翼無人機(jī)組合飛行，也可以是四個涵道式旋翼無人機(jī)模塊化組合飛行。單獨(dú)的每個涵道式旋翼無人機(jī)由圓形涵道，中間的共軸雙旋翼與驅(qū)動電機(jī)和三個包含連接接頭的基座以及基座周圍的兩個含電機(jī)的副翼組成。與傳統(tǒng)的四旋翼無人機(jī)相比，同等功率消耗下，涵道式旋翼無人機(jī)能提供更大的升力，而且結(jié)構(gòu)緊湊，氣動性能好，使用安全性高。而采用模塊化設(shè)計(jì)，使多個同類型的無人機(jī)通過電磁吸合方式連接組合，可完成更大的載重任務(wù)，具有更高的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于模塊化組合涵道式旋翼無人機(jī)，該無人機(jī)通過模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的載重任務(wù)要求來采用不同數(shù)量的涵道式旋翼無人機(jī)組合方式，減少設(shè)計(jì)制造流程；通過相同的無人機(jī)裝配組合，有效地提高無人機(jī)升力和載重量要求，同時提高了無人機(jī)的可靠性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括中心涵道、共軸螺旋槳、盤式電機(jī)、電磁連接凸頭、電磁連接凹槽、電機(jī)、螺旋槳，所述中心涵道為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，中心涵道內(nèi)環(huán)壁上周向均布有三個內(nèi)螺孔，用于固連安裝連桿，三個安裝連桿交匯于中心涵道豎直軸線上的圓環(huán)處，兩個盤式電機(jī)通過電機(jī)座上下固定在安裝連桿端部的圓環(huán)處，共軸螺旋槳與電機(jī)輸出軸固連，且兩個共軸螺旋槳為正反向設(shè)置，上部盤式電機(jī)驅(qū)動上螺旋槳轉(zhuǎn)動，下部盤式電機(jī)驅(qū)動下螺旋槳轉(zhuǎn)動，兩個共軸螺旋槳中心位于同一豎直軸線上組成無人機(jī)主旋翼，為無人機(jī)提供升力，且在無人機(jī)懸停時抵消扭矩；所述中心涵道外側(cè)璧上沿周向固定有多個懸臂機(jī)架，機(jī)架中軸線與中心涵道內(nèi)安裝連桿軸線位于同一平面，中心涵道外側(cè)璧上一側(cè)的三個機(jī)架端部分別設(shè)有兩個電磁連接凹槽和一個電磁連接凸頭，其中端部固有電磁連接凸頭的機(jī)架位于兩個設(shè)有電磁連接凹槽的機(jī)架之間，中心涵道外側(cè)璧上另一側(cè)的兩個機(jī)架上分別安裝有電機(jī)與螺旋槳固連，兩個螺旋槳組成無人機(jī)副旋翼，通過改變兩個副旋翼的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)和姿態(tài)控制力矩，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)機(jī)動飛行。

所述中心涵道外側(cè)璧上三個機(jī)架端部的電磁連接凹槽和電磁連接凸頭為兩個電磁連接凹槽與一個電磁連接凸頭組合，或兩個電磁連接凸頭與一個電磁連接凹槽組合。

所述安裝連桿橫截面為長方形，安裝連桿一端為螺紋段與中心涵道內(nèi)環(huán)壁上周向螺孔配合安裝，另一端與中心涵道內(nèi)的圓環(huán)固連。

有益效果