新型三軸飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無人飛行器，具體為一種新型三軸飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今世界各國都在大力發(fā)展無人飛行器技術(shù)。無人飛行器能夠廣泛的應(yīng)用于軍事偵查、航拍、野外救援等工作?，F(xiàn)有的無人飛行器包括單軸和多軸飛行器。其中三軸飛行器(Y3)其結(jié)構(gòu)一般為機(jī)身前部或尾部安裝有一個螺旋槳，機(jī)身的左右兩側(cè)中心處對稱安裝有一對螺旋槳，螺旋槳轉(zhuǎn)軸豎直設(shè)置，螺旋槳基本是水平轉(zhuǎn)動。這種單數(shù)槳(三個槳)的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得機(jī)身整體不夠穩(wěn)定，有時候大動作時，這種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致動力分配不足，使飛行器失控墜落。而且作為三軸飛行器動力分配本身就不平均，要調(diào)整動力分配、同時還要維穩(wěn)就變得非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型為解決目前三軸飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致飛行狀態(tài)不夠穩(wěn)定且飛行模式受限的技術(shù)問題，提供一種新型三軸飛行器。
[0004]本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種新型三軸飛行器，包括機(jī)身，機(jī)身左右兩側(cè)對稱設(shè)有轉(zhuǎn)軸均呈豎直設(shè)置的第一螺旋槳和第二螺旋槳；機(jī)身前端通過支架連接有一個呈水平設(shè)置的涵道，涵道內(nèi)設(shè)有一對反向共軸的第三螺旋槳和第四螺旋槳；機(jī)身的尾部中心設(shè)有方向舵。
[0005]在機(jī)身前端設(shè)置有一對反向共軸的螺旋槳，這樣整個機(jī)身的飛行狀態(tài)就非常穩(wěn)定，易于控制。此時的飛行器為Y4結(jié)構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步的，所述涵道內(nèi)水平設(shè)有與機(jī)身左右兩側(cè)中心連線平行的第一轉(zhuǎn)軸，所述第三螺旋槳和第四螺旋槳均設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸上；涵道內(nèi)置有驅(qū)動第一轉(zhuǎn)軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動的第一微型電機(jī)；所述機(jī)身尾部中心水平向后延伸有一個連接段，連接段內(nèi)設(shè)有與機(jī)身左右兩側(cè)連線垂直的第二轉(zhuǎn)軸；第二轉(zhuǎn)軸的前端位于機(jī)身內(nèi)部并通過機(jī)身內(nèi)置的第二微型電機(jī)驅(qū)動，方向舵固定在第二轉(zhuǎn)軸的末端并在第二微型電機(jī)的驅(qū)動下可繞第二轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動。
[0007]機(jī)身前端的兩個反向共軸的螺旋槳可以繞著第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，飛行器機(jī)身兩端各安裝有一個螺旋槳，尾部是可以旋轉(zhuǎn)的方向舵，這樣的設(shè)計使得整個飛行器除了可以像傳統(tǒng)的三軸飛行器飛行外，還可以在單軸吊機(jī)模式下飛行。單軸吊機(jī)模式飛行時第三、第四螺旋槳在第一轉(zhuǎn)軸的帶動下旋轉(zhuǎn)變成與機(jī)身垂直的狀態(tài)(即第三、第四螺旋槳的轉(zhuǎn)動面與機(jī)身垂直)；此時方向舵轉(zhuǎn)成與機(jī)身垂直的狀態(tài)，這樣整個飛行器就可以實現(xiàn)類似直升機(jī)式的空中懸停及垂直飛行。此時的飛行器為Y6結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步的，第一螺旋槳配有與其反向共軸的第五螺旋槳；第二螺旋槳配有與其反向共軸的第六螺旋槳。
[0009]單數(shù)槳都是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，如直升機(jī)、三槳機(jī)、五槳機(jī)、七槳機(jī)。在飛行器中軸線兩邊必須完全對稱，槳數(shù)一樣、轉(zhuǎn)向相反，這樣才是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，才不會自旋。單數(shù)，比如三槳，只能是2個正轉(zhuǎn)，1個反轉(zhuǎn)，或者2個反轉(zhuǎn)，1個正轉(zhuǎn)，不對稱、不平衡。3軸6槳，即3個同軸反向的螺旋槳，一共6個槳，就符合中軸線兩邊絕對對稱，是穩(wěn)定的。
[0010]本實用新型的創(chuàng)新點:本實用新型可以實現(xiàn)以三旋翼垂直飛行，固定翼水平飛行，單軸吊機(jī)飛行。固定翼水平飛行時可以利用固定翼(機(jī)身即固定翼)飛行速度快，航程遠(yuǎn)的優(yōu)勢裝載貨物遠(yuǎn)距離運(yùn)輸；當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地后，可以轉(zhuǎn)為三軸模式飛行，垂直狀態(tài)飛行，通過尋找降落場地卸下貨物；當(dāng)在樓宇間過道比較窄時，轉(zhuǎn)為單軸吊機(jī)模式飛行則可以在很窄的過道中側(cè)身通過。飛行到高層住戶窗戶旁要卸載貨物時，可以采用單軸垂直吊機(jī)模式，裝載貨物的貨倉面對窗戶，由于螺旋槳在飛機(jī)頭部，距離貨倉有段距離，房間內(nèi)的人取貨物比較安全，這樣高層客戶就不用下樓取貨了。
[0011]當(dāng)要運(yùn)送的貨物較重時可以采用三軸Y6飛行器運(yùn)輸，這種狀態(tài)下飛行器動力更強(qiáng)，可以運(yùn)送更重的貨物，而其他功能與Y3模式相同。
[0012]本實用新型的主要用途:1.用于快遞無人機(jī):目前在山區(qū)、偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村等農(nóng)村市場的無人機(jī)速遞業(yè)務(wù)無人機(jī)物流，主要還是應(yīng)用在偏遠(yuǎn)地區(qū)，或者是物流站點之間的應(yīng)急快件運(yùn)送等特殊場景，各家物流企業(yè)對這一小眾應(yīng)用的需求并不是十分龐大，很難短時間內(nèi)與消費者直接見面這一行業(yè)目前仍處于早期萌芽階段，市場上遠(yuǎn)遠(yuǎn)未迎來爆發(fā)式需求，而且應(yīng)用在公眾市場為消費者送貨并不現(xiàn)實，相比之下農(nóng)村物流、農(nóng)業(yè)、測繪等行業(yè)應(yīng)用的市場空間會更大?！毙滦腿S飛行器可以在物流站點裝上貨物-固定翼飛行-三軸派送(空間較大)/單軸吊機(jī)派送(高層樓宇客戶)。
[0013]2.反恐:單軸吊機(jī)模式可以適應(yīng)城市高樓林立，空間較小甚至在有機(jī)身頭部螺旋槳寬度的胡同或過道里都可飛行通過。多模式的飛行特性可以滿足城市反恐中在不同環(huán)境下偵查，追擊罪犯的任務(wù)。罪犯乘車逃跑用固定翼模式快速追擊，逃進(jìn)居民區(qū)，叢林等用三軸或單軸模式追擊。
[0014]3.電力巡線:目前電力巡線應(yīng)用多的機(jī)型為固定翼和多旋翼，固定翼無人機(jī)應(yīng)用在長距離輸電線的巡視，多旋翼常應(yīng)用在電力線的牽引架線和特定線路段詳盡偵查上。采用本實用新型所述的三軸飛行器則可以用一架飛行器完成多種巡線任務(wù)需求，單軸/三軸時可以牽引架線和特定線路的詳細(xì)觀察，固定翼時可以從遠(yuǎn)處快速部署飛向任務(wù)區(qū)開展大范圍巡線。
【附圖說明】
[0015]圖1本實用新型所述Y4結(jié)構(gòu)水平飛行時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2本實用新型所述Y4結(jié)構(gòu)在單軸吊機(jī)模式飛行時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3本實用新型所述Y4結(jié)構(gòu)水平飛行時的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4本實用新型所述Y6結(jié)構(gòu)在水平飛行時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5本實用新型所述Y6結(jié)構(gòu)在單軸吊機(jī)模式飛行時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6本實用新型所述Y6結(jié)構(gòu)水平飛行時的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]1-機(jī)身，2-第一螺旋槳，3-第二螺旋槳，4-支架，5-涵道，6_第三螺旋槳，7_第四螺旋槳，8-方向舵，9-第一轉(zhuǎn)軸，10-連接段，11-第五螺旋槳，12-第六螺旋槳，13-第二轉(zhuǎn)軸。
【具體實施方式】
[0022]一種新型三軸飛行器，包括機(jī)身1，機(jī)身1左右兩側(cè)對稱設(shè)有轉(zhuǎn)軸均呈豎直設(shè)置的第一螺旋槳2和第二螺旋槳3 ;機(jī)身1前端通過支架4連接有一個呈水平設(shè)置的涵道5 (涵道與機(jī)身基本位于同一平面)，涵道5內(nèi)設(shè)有一對反向共軸的第三螺旋槳6和第四螺旋槳7 ;機(jī)身1的尾部中心設(shè)有方向舵8。
[0023]所述涵道5內(nèi)水平設(shè)有與機(jī)身1左右兩側(cè)中心連線平行的第一轉(zhuǎn)軸9，所述第三螺旋槳6和第四螺旋槳7均設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸9上；涵道5內(nèi)置有驅(qū)動第一轉(zhuǎn)軸9繞自身軸線轉(zhuǎn)動的第一微型電機(jī)；所述機(jī)身1尾部中心水平向后延伸有一個連接段10，連接段10內(nèi)設(shè)有與機(jī)身1左右兩側(cè)連線垂直的第二轉(zhuǎn)軸13 ;第二轉(zhuǎn)軸13的前端位于機(jī)身1內(nèi)部并通過機(jī)身1內(nèi)置的第二微型電機(jī)驅(qū)動，方向舵8固定在第二轉(zhuǎn)軸13的末端并在第二微型電機(jī)的驅(qū)動下可繞第二轉(zhuǎn)軸13的軸線轉(zhuǎn)動。
[0024]第一螺旋槳2配有與其反向共軸的第五螺旋槳11 ;第二螺旋槳3配有與其反向共軸的第六螺旋槳12。
[0025]所述第一轉(zhuǎn)軸9可在90度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動；第二轉(zhuǎn)軸13可在90度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0026]第一轉(zhuǎn)軸通過設(shè)在涵道內(nèi)的軸承支撐，涵道內(nèi)設(shè)有驅(qū)動第一轉(zhuǎn)軸的第一微型電機(jī)；第二轉(zhuǎn)軸也通過軸承支撐在機(jī)身內(nèi)；機(jī)身內(nèi)部還設(shè)有控制飛行器飛行的控制系統(tǒng)以及與地面通訊的通訊系統(tǒng)；控制系統(tǒng)根據(jù)地面的信號調(diào)整第一、第二轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而改變飛行器的飛行模式以及飛行姿態(tài)；相應(yīng)的控制方法以及控制軟件均是現(xiàn)有公知技術(shù)，是易于實現(xiàn)的；反向共軸技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)有的成熟技術(shù)，相應(yīng)的機(jī)械布局以及安裝均是容易實現(xiàn)的。
[0027]圖1為Y4結(jié)構(gòu)在水平飛行時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，飛行器的飛行模式為傳統(tǒng)三軸模式，第三、第四螺旋槳與機(jī)身面平行；圖2為Y4結(jié)構(gòu)在單軸吊機(jī)模式下飛行時的結(jié)構(gòu)示意圖，第三、第四螺旋槳轉(zhuǎn)動面與機(jī)身垂直，整個飛行器像直升機(jī)一樣垂直上升下降；圖3為Y4的固定翼模式，第三、第四螺旋槳與機(jī)身面垂直，飛行器采用和固定翼飛機(jī)一樣的方式飛行。圖4為Y6結(jié)構(gòu)在水平飛行時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，飛行器的飛行模式為傳統(tǒng)三軸模式，第三、第四螺旋槳與機(jī)身面平行；圖5為Y6結(jié)構(gòu)在單軸吊機(jī)模式下飛行時的結(jié)構(gòu)示意圖，第三、第四螺旋槳轉(zhuǎn)動面與機(jī)身垂直；圖6為Y6固定翼模式，第三、第四螺旋槳與機(jī)身面垂直。圖中第二轉(zhuǎn)軸13由于在連接段內(nèi)所以并未畫出，但其相應(yīng)位置已經(jīng)標(biāo)出。
【主權(quán)項】
1.一種新型三軸飛行器，包括機(jī)身(1)，機(jī)身(1)左右兩側(cè)對稱設(shè)有轉(zhuǎn)軸均呈豎直設(shè)置的第一螺旋槳(2)和第二螺旋槳(3);其特征在于，機(jī)身(1)前端通過支架(4)連接有一個呈水平設(shè)置的涵道(5)，涵道(5)內(nèi)設(shè)有一對反向共軸的第三螺旋槳(6)和第四螺旋槳(7);機(jī)身(1)的尾部中心設(shè)有方向舵(8)。2.如權(quán)利要求1所述的新型三軸飛行器，其特征在于，所述涵道(5)內(nèi)水平設(shè)有與機(jī)身(1)左右兩側(cè)中心連線平行的第一轉(zhuǎn)軸(9)，所述第三螺旋槳(6)和第四螺旋槳(7)均設(shè)在第一轉(zhuǎn)軸(9)上；涵道(5)內(nèi)置有驅(qū)動第一轉(zhuǎn)軸(9)繞自身軸線轉(zhuǎn)動的第一微型電機(jī)；所述機(jī)身(1)尾部中心水平向后延伸有一個連接段(10)，連接段(10)內(nèi)設(shè)有與機(jī)身(1)左右兩側(cè)連線垂直的第二轉(zhuǎn)軸(13);第二轉(zhuǎn)軸(13)的前端位于機(jī)身(1)內(nèi)部并通過機(jī)身(1)內(nèi)置的第二微型電機(jī)驅(qū)動，方向舵(8)固定在第二轉(zhuǎn)軸(13)的末端并在第二微型電機(jī)的驅(qū)動下可繞第二轉(zhuǎn)軸(13)的軸線轉(zhuǎn)動。3.如權(quán)利要求1或2所述的新型三軸飛行器，其特征在于，第一螺旋槳(2)配有與其反向共軸的第五螺旋槳(11);第二螺旋槳(3)配有與其反向共軸的第六螺旋槳(12)。4.如權(quán)利要求2所述的新型三軸飛行器，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)軸(9)可在90度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動；第二轉(zhuǎn)軸(13)可在90度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
【專利摘要】本實用新型涉及無人飛行器，具體為一種新型三軸飛行器。解決了目前三軸飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致飛行狀態(tài)不夠穩(wěn)定且飛行模式受限的技術(shù)問題。一種新型三軸飛行器，包括機(jī)身，機(jī)身左右兩側(cè)對稱設(shè)有轉(zhuǎn)軸均呈豎直設(shè)置的第一螺旋槳和第二螺旋槳；機(jī)身前端通過支架連接有一個呈水平設(shè)置的涵道，涵道內(nèi)設(shè)有一對反向共軸的第三螺旋槳和第四螺旋槳；機(jī)身的尾部中心設(shè)有方向舵。采用本實用新型所述的三軸飛行器則可應(yīng)用于快遞無人機(jī)、反恐和電力巡線等工作。
【IPC分類】B64C27/28, B64C27/08
【公開號】CN205022863
【申請?zhí)枴緾N201520782819
【發(fā)明人】呂高, 李俊明, 劉宇超
【申請人】山西大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月10日