CN105000186B - 一种抗摔防漂移无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种抗摔防漂移无人飞行器，包括无人飞行器主体，无人飞行器主体上设有至少一个旋翼，无人飞行器主体的左右两侧分别设有机翼，每个机翼上分别设有一个气囊，气囊的底部具有向下凸出的凸起，两个气囊位于在同一高度位置，并且两个气囊基于无人飞行器主体对称设置，气囊注入轻于空气的气体。本发明通过在无人飞行器主体的两侧方分别设有气囊，在飞行器降落时，气囊可以充当起落架；在飞行器摔机、炸机坠地时可以起到缓冲，减小对无人飞行器主体的损伤等优点；如果飞行器不慎坠落在田间或水面上，在气囊的作用下可以使飞行器浮于水面，避免飞行器沉入水中造成损坏，提高了本发明的安全性能。此外，气囊的底部具有向下凸出的凸起，喷洒作业时，凸起可以阻挡侧风而减少雾滴漂移，提高雾滴的利用效率。

Description

一种抗摔防漂移无人飞行器

技术领域

本发明涉及一种飞行器，具体涉及一种抗摔防漂移无人飞行器。

背景技术

农用飞机航空作业效率高，例如在麦田灭草作业中，航空喷施比地面机械效率高5～7倍，相当于人工喷施的200～250倍，并且突击能力强，对突发、爆发性病虫害防控效果好；不受作物长势的限制，特别是作物生长至封行后行垄不清晰，航空作业可解决作物生长后期地面机械难以下田作业的问题。与田间作业相比，飞机航空作业还有降低作业成本、不会留下辙印和损坏农作物等的特点。

目前用于农业航空作业的飞行器主要包括有人驾驶的大型固定翼农用飞机、直升飞机、动力伞以及无人驾驶的固定翼飞机、单旋翼直升飞机、非共轴多旋翼直升飞机等。

有人驾驶的飞机作业效率高，但存在需要专用机场、维护成本高、航空管制严格等诸多问题。无人驾驶的直升飞机由于具有无需专用机场、专业飞行员、维护成本低以及航空管制少等特点，而且具有飞行高度低、作业效率及精度高、作业地形适应性广等优点，越来越在农业生产中得到广泛关注。

但无人驾驶的单旋翼直升飞机、非共轴多旋翼直升飞机对于普通务农人员而言，价格仍显得昂贵，且需要操作人员具有一定的科学文化基础，操作不当很容易出现“摔机”、“炸机”等坠机事故，不仅造成飞机本身的重大损失，而且也给机上装备及地面作物带来严重毁坏，同时还会给地面作业人员带来安全威胁，因此，其使用的安全性问题是制约其快速发展的关键问题之一。起落架是植保无人飞行器起降的重要装置，在飞行器发生故障坠机时可起到一定的缓冲作用，但目前的起落架装置缓冲作用非常有限，当前亟需开发一种新型起落架装置，最大限度地降低植保无人飞行器的坠机损失。

此外，植保无人飞行器有效载荷量小，因此植保作业时通常采用高浓度低容量的喷雾作业方式，雾滴粒径比较小，雾滴在进入作物冠层前容易受到自然风的干扰，发生漂移，从而对植保作业的药效造成较大的影响。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的不足，提供了一种安全性能好的抗摔防漂移无人飞行器，能大幅度降低植保无人飞行器的坠机损失，并减少雾滴的漂移。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案：一种抗摔防漂移无人飞行器，包括无人飞行器主体，所述无人飞行器主体相对的两侧方分别设有气囊，气囊与无人飞行器主体连接。

上述方案中，通过在无人飞行器主体的两侧方分别设有气囊，在飞行器降落时，气囊可以充当起落架；在飞行器摔机、炸机坠地时可以起到缓冲，减小对无人飞行器主体的损伤，如果飞行器不慎坠落在水面上，在气囊的作用下可以使飞行器浮于水面，避免飞行器沉入水中造成损坏，提高了本发明的安全性能，此外，气囊一定程度上可阻挡侧风而减少雾滴漂移。

进一步地，上述无人机主体上设有至少一个旋翼，上述气囊的外形呈飞艇状。采用旋翼驱动可提高机动灵活性，还可减少摔机等作业事故发生的几率，提高作业的安全性，飞艇状的气囊可以在飞行中能够有效地减少风的阻力，提升续航能力。

进一步地，上述气囊的底部具有向下凸出的凸起。喷洒作业时，在飞行的过程中，如果遭遇侧风吹袭的时候，凸起可以更好阻挡侧风而减少雾滴漂移，提高雾滴的利用效率。

进一步地，上述气囊注入轻于空气的气体。气囊产生的浮力可以部分或完全抵消飞行器的自重以及作业吊舱中负载的重量，从而可以增加飞行器的有效载荷量，提高作业效率。

进一步地，上述无人飞行器主体相对的两侧分别设有机翼，气囊固定在机翼上。飞行中，机翼也可以提供一定的升力，增加飞行器的有效载荷量。

进一步地，上述无人飞行器主体与机翼通过第一连接梁和第二连接梁连接。通过双梁连接，可以限制机翼自由度。

进一步地，为了减少飞行器在飞行中产生的晃动，上述第一连接梁穿过无人飞行器主体底部的两侧，无人飞行器主体两侧的机翼分别固定在位于无人飞行器主体两侧的第一连接梁上，无人飞行器主体能围绕第一连接梁转动，无人飞行器主体的底部相对的两侧分别设有卡槽，第二连接梁与无人飞行器主体连接的一端卡在卡槽内，且第二连接梁能在卡槽内移动。通过控制第二连接梁能在卡槽内移动，可实现无人飞行器主体与机翼之间夹角的改变，以适应飞行器飞行过程中速度及姿态改变的操控需要，减少飞行器在飞行中产生的不稳定性。

进一步地，上述机翼内部设有多个呈同一方向排列的翼肋，翼肋外侧由软皮包覆，每个翼肋分别设有能与第一连接梁配合的第一通孔和能与第二连接梁配合的第二通孔，第一连接梁穿过每个翼肋的第一通孔，第二连接梁穿过每个翼肋的第二通孔。排列的翼肋可以共同分担机翼受到的压力，保持机翼的形状。

进一步地，为了保证气囊的形状稳定性，保证气囊在空中不会挤压、横滚和平移，保证空中作业时的稳定性，提高航空作业精度，上述气囊的内部设有支撑骨架，支撑骨架外侧由软皮包覆，第一连接梁和第二连接梁穿过气囊，且第一连接梁和第二连接梁均与支撑骨架连接。

进一步地，为了保证第一连接梁安装的可靠性，上述无人飞行器主体底部设有卡扣组件，第一连接梁通过卡扣组件固定在无人飞行器主体底部。既能使无人飞行器主体与机翼、气囊连接成一个整体，防止脱落，又能方便地实现快速拆卸。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过在无人飞行器主体的两侧方分别设有气囊，在飞行器降落时，气囊可以充当起落架；在飞行器摔机、炸机坠地时可以起到缓冲，减小对无人飞行器主体的损伤，如果飞行器不慎坠落在田间或水面上，在气囊的作用下可以使飞行器浮于水面，避免飞行器沉入水中造成损坏，提高了本发明的安全性能。

2、采用多气囊、旋翼、固定翼相结合的方式，综合了常用的飞艇、直升机、固定翼飞机的优点。气囊的外形呈飞艇状，可以在飞行中能够有效地减少风的阻力，提升续航能力；气囊中充满轻于空气的气体，气囊产生的浮力可以部分或完全抵消飞行器的自重以及作业吊舱中负载的重量，从而可以增加飞行器的有效载荷量，提高作业效率；采用旋翼直升机驱动可提高机动灵活性；气囊固定在机翼上，飞行中，机翼也可以提供一定的升力，增加飞行器的有效载荷量。

3、气囊的底部具有向下凸出的凸起，喷洒作业时，在飞行的过程中，如果遭遇侧风吹袭的时候，凸起可以阻挡侧风而减少雾滴漂移，提高雾滴的利用效率。

4、无人飞行器主体的底部设有卡槽和卡扣组件，既能实现机翼相对于无人飞行器主体之间夹角的改变，以适应飞行器飞行过程中速度及姿态改变的操控需要，又能使无人飞行器主体与机翼、气囊连接成一个整体，防止脱落，并能方便地实现快速拆卸。

附图说明

图1为本发明实施例的抗摔防漂移无人飞行器的结构示意图。

图2为本发明实施例的无人飞行器主体的底侧结构示意图（底板拆除）。

图3为图2中A部放大图。

图4为本发明实施例的可翻转卡扣结构示意图。

图5为本发明实施例的气囊的剖视示意图。

图6为本发明实施例的机翼的局部示意图。

图7为本发明实施例的无人飞行器主体与连接梁的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

本实施例的抗摔防漂移无人飞行器的结构如图1至7所示，包括无人飞行器主体1，无人飞行器主体1的前部的左右两侧和后部的左右两侧分别对称分布设有四个旋翼10，无人飞行器主体1中部的左右两侧分别设有机翼3，每个机翼3上分别设有一个气囊2，两个气囊2位于在同一高度位置，并且两个气囊2基于无人飞行器主体1对称设置。所述气囊2内注入轻于空气的气体，例如氦气，使得气囊2产生的浮力可以部分或完全抵消飞行器的自重以及作业吊舱中负载的重量，从而可以增加飞行器的有效载荷量，提高作业效率；飞行中，机翼3也可以提供一定的升力，同样也可增加飞行器的有效载荷量。在喷洒作业飞行过程中，飞行器的底部装载药箱，喷头一般置于机翼3或/和无人飞行器主体1底面，且位于两个气囊2之间，在飞行过程中通过飞行器的多个旋翼10转动，能够将农药喷洒在作物的正反面。

本实施例中，上述气囊2的外形呈飞艇状，飞艇状的气囊2在飞行过程中能够提供和普通飞艇一样的上升力，减少飞行器的能耗，能够很好的提升飞行过程中的续航能力。气囊2采用飞艇的流线型外形，且气囊2的尾端还设有尾翼20，这样结构气囊在飞行中也能够有效的减少风的阻力，提升续航能力。

由于飞行器的载药量有限，所以药箱内装载的药液通常是高浓度的，而且在喷洒的时候，喷洒的药滴是很微小的，所以在飞行的过程中，如果遭遇侧风吹袭的时候，药滴容易产生偏移，这样会导致药滴的使用效率降低，同时飞行器的工作效率也会因此而降低，因此，上述气囊2的底部具有向下凸出的凸起21，在受到侧风影响的时候，气囊2底部的突起21能够起到阻挡侧风影响的效果，改善雾滴受到侧风影响产生漂移的现象，此外，凸起21的横截面自上往下逐渐变小，且凸起21的前端为弧面，可以降低在飞行中受到的阻力。气囊2在飞行器没有作业的时候，是以起落架的形式存在，起到支撑作用；在飞行器在空中作业发生故障或者有意外事故产生时，气囊2可以在飞行器坠落的时候提供一个缓冲落地，即使在坠入田间或者水上时，也能够很大程度的保持飞行器的完整。

上述无人飞行器主体1的底部安装有第一连接梁4和第二连接梁5，第二连接梁5有两条，第一连接梁4位于第二连接梁5后方，其中第一连接梁4横向穿过无人飞行器主体1的底部，且第一连接梁4的两端伸出无人飞行器主体1左右两侧外，无人飞行器主体1两侧的机翼3分别固定在对应侧的第一连接梁4上，且无人飞行器主体1能围绕第一连接梁4小幅度转动，转动的角度在20°以内，无人飞行器主体1的底部的左右两侧分别设有卡槽11，第二连接梁5与无人飞行器主体1连接的一端分别卡在每侧的卡槽11内，且第二连接梁5能在卡槽11内移动，第二连接梁5的另一端与机翼3连接，无人飞行器主体1的底部设置底板，底板可以阻挡卡槽11的开口位置，同时限制第二连接梁5移动的行程。上述气囊2的内部设有支撑骨架22，支撑骨架22外侧由软皮包覆，第一连接梁4和第二连接梁5也穿过气囊2，且第一连接梁4和第二连接梁5均与支撑骨架22连接。第二连接梁5在卡槽11内移动的时候，使得无人飞行器主体1围绕第一连接梁4转动，实现无人飞行器主体1与机翼2之间夹角的改变，以适应飞行器飞行过程中速度及姿态改变的操控需要，使飞行器能够稳定飞行。为了保证第一连接梁4安装的稳定性，上述无人飞行器主体1底部对应第一连接梁4的所设位置开设有沟槽13，无人飞行器主体1底部对应沟槽13的位置设有卡扣组件，所述卡扣组件包括设于沟槽13两端的限位卡扣121及盖合于沟槽13的可翻转卡扣122，可翻转卡扣122的两侧分别设有连接卡扣1221，无人飞行器主体1底部在对应连接卡扣1221的所设位置分别开设有扣槽14，可翻转卡扣122的连接卡扣1221能与无人飞行器主体1底部的扣槽14扣接，装配时，第一连接梁4嵌入限位卡扣121中，然后把可翻转卡扣122盖合在沟槽13上面，通过连接卡扣1221与扣槽14扣接而避免可翻转卡扣122脱落，在限位卡扣121和可翻转卡扣122同时作用，将第一连接梁4限制在无人飞行器主体1底部，令其除了梁向旋转之外没有其他运动，可翻转卡扣122可以保护第一连接梁4在飞行过程中不会从飞行器脱落。限位卡扣121将第一连接梁4扣住，同时在第一连接梁4上设置阶梯或凸起，第一连接梁4上的阶梯或凸起在限位卡扣121的阻挡作用下起限制移动的效果，使第一连接梁4不会在飞行过程中产生左右晃动。

本实施例中，如图6所示，所述机翼3内部设有多个呈同一方向排列的翼肋31，翼肋31等距离排列，所有的翼肋31构成的框架由软皮包覆，每个翼肋31平均分担机翼3受到的压力，使机翼3能够在飞行中保持原有形状。每个翼肋31分别设有能与第一连接梁4配合的第一通孔311和能与第二连接梁5配合的第二通孔312，所有翼肋31的第一通孔311的中心直线对齐，所有翼肋31的第二通孔312的中心也直线对齐，第一连接梁4穿过每个翼肋31的第一通孔311，第二连接梁5穿过每个翼肋31的第二通孔312，使得第一连接梁4和第二连接梁5藏于机翼3内，一方面避免连接梁外露影响美观，另一方面避免连接梁外露而增加机翼3的风阻。

上述机翼3和气囊2使用的软皮为飞艇蒙皮，飞艇蒙皮具有防爆特性，提高飞行器的安全系数。气囊2的支撑骨架22和机翼3的翼肋31采用铝合金或碳纤维等轻质材料，降低飞行器的重量，从而降低能耗，提升续航能力。

本发明抗摔防漂移无人飞行器在飞行工作中，第一连接梁4就是在工作过程中连接和固定整个飞行器，使飞行器不会有过多的活动。第二连接梁5在卡槽11中活动的时候，同时可以调节无人飞行器主体1与机翼2和气囊3的夹角，使飞行器能够稳定飞行，同时适应飞行器飞行过程中速度及姿态改变的操控需要。在第一连接梁4和第二连接梁5的作用下，其中第二连接梁5连接在无人飞行器主体1的卡槽11内，在无人飞行器主体1底部设置舵机控制第二连接梁5在卡槽11内相对移动，使第二连接梁5能够在卡槽11内的允许范围内移动，在机翼2保持水平不动，使得无人飞行器主体1倾斜以满足不同飞行姿态的需要 ，用户可以在地面控制台人为控制舵机而改变无人飞行器主体1的倾斜角度，配合飞行器在空中调整位姿，能够保证飞行器的平稳飞行；当飞行器前行产生倾斜的时候，可以通过减小无人飞行器主体1与机翼之间的夹角，使机翼继续保持有效飞行姿态，既能够为飞行提供升力，又能降低能耗，提升续航能力。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗摔防漂移无人飞行器，包括无人飞行器主体（1），所述无人飞行器主体（1）相对的两侧方分别设有气囊（2），气囊（2）与无人飞行器主体（1）连接，所述气囊（2）的底部具有向下凸出的凸起（21），所述无人飞行器主体（1）相对的两侧分别设有机翼（3），气囊（2）固定在机翼（3）上，所述无人飞行器主体（1）与机翼（3）通过第一连接梁（4）和第二连接梁（5）连接，其特征在于，所述第一连接梁（4）穿过无人飞行器主体（1）底部的两侧，无人飞行器主体（1）两侧的机翼（3）分别固定在位于无人飞行器主体（1）两侧的第一连接梁（4）上，无人飞行器主体（1）能围绕第一连接梁（4）转动；无人飞行器主体（1）的底部相对的两侧分别设有卡槽（11），第二连接梁（5）与无人飞行器主体（1）连接的一端卡在卡槽（11）内，且第二连接梁（5）能在卡槽（11）内移动。

2.根据权利要求1所述的抗摔防漂移无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器主体（1）上设有至少一个旋翼（10），气囊（2）的外形呈飞艇状。

3.根据权利要求1所述的抗摔防漂移无人飞行器，其特征在于，所述气囊（2）注入轻于空气的气体。

4.根据权利要求1所述的抗摔防漂移无人飞行器，其特征在于，所述机翼（3）内部设有多个呈同一方向排列的翼肋（31），翼肋（31）外侧由软皮包覆，每个翼肋（31）分别设有能与第一连接梁（4）配合的第一通孔（311）和能与第二连接梁（5）配合的第二通孔（312），第一连接梁（4）穿过每个翼肋（31）的第一通孔（311），第二连接梁（5）穿过每个翼肋（31）的第二通孔（312）。

5.根据权利要求1所述的抗摔防漂移无人飞行器，其特征在于，所述气囊（2）的内部设有支撑骨架（22），支撑骨架（22）外侧由软皮包覆，第一连接梁（4）和第二连接梁（5）穿过气囊（2），且第一连接梁（4）和第二连接梁（5）均与支撑骨架（22）连接。

6.根据权利要求1所述的抗摔防漂移无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器主体（1）底部设有卡扣组件，第一连接梁（4）通过卡扣组件固定在无人飞行器主体（1）底部。