一种多模式大载荷模块化多用途无人机的制作方法

1.本实用新型涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种分体式载人飞行器领域，具体为一种多模式大载荷模块化多用途无人机。


背景技术：

2.目前市面上大部分的空中作业与空中试验需要使用运输机或直升机等进行，但使用这种方式成本过高且需要预定时间进行对相应的试验作业；少部分使用专用无人机改装后进行相关工作，如申请号为cn202222115133.6的授权专利提出了一种具备大载荷效果的八旋翼无人机，包括八旋翼无人机，所述八旋翼无人机的底面固定连接有电池固定盒，所述电池固定盒的底面固定连接有支撑横板，所述支撑横板的内部开设有两个轨道滑槽一和四个轨道滑槽二，所述支撑横板的内部转动连接有双向螺纹杆，所述支撑横板的内部固定连接有两个轨道杆，每个所述轨道滑槽一的内壁均滑动连接有固定夹持板，每个所述固定夹持板的内部均与双向螺纹杆螺纹连接，每个所述固定夹持板的内部均与对应的轨道杆滑动连接，所述双向螺纹杆的右端固定连接有蜗轮。
3.上述方案在使用时，利用固定夹持板对物品进行夹持，需要运输的物品被固定在无人机的底部，该无人机在运行过程中，所受阻力增加，且无人机的重心发生改变，进而会影响无人机的气动特性和飞行性能，基于此，本技术提出一种多模式大载荷模块化多用途无人机。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种多模式大载荷模块化多用途无人机，解决了上述背景技术中提出的无人机运输载荷被固定在无人机底部，增加了无人机飞行阻力，且改变无人机的飞行重心，进而影响无人机的气动特性和飞行性能的问题。
5.本实用新型提供如下技术方案：一种多模式大载荷模块化多用途无人机，包括机身、机翼、垂尾撑杆、垂尾和平尾，且机身、机翼、垂尾撑杆、垂尾和平尾五种部件通过模块化设计集成于一体，支持快速拆卸；在无人机的机身内设置载荷安装空间，载荷不会影响无人机的飞行阻力；把无人机的机翼设置在机身的后端，使无人机在载荷时保持平衡，保障无人机的气动特性和飞行性能；在机翼上增设翼肋，增加机翼强度；机翼的副翼梁为双副翼结构，当一个舵面发生故障的情况下其他三个舵面可以维持飞机正常飞行，减小舵面本身扭转的同时增加了可靠性。
6.一种多模式大载荷模块化多用途无人机，包括机身、机翼、垂尾撑杆、垂尾和平尾，所述机身的前端设有载荷安装空间；所述机身的后端设有动力系统；所述机身后端的两侧均固定连接有机翼，所述机翼远离前起落架的一端通过垂尾撑杆连接有垂尾，两个所述垂尾通过平尾连接；
7.所述机翼包括翼梁和翼肋，所述翼梁包括主翼梁和副翼梁，所述副翼梁与机身固定连接，所述副翼梁的顶部固定连接有主翼梁，所述主翼梁与翼肋固定连接，所述副翼梁的
底部设有与垂尾撑杆适配的撑杆连接点，所述副翼梁靠近动力系统的一端设有副翼舵面，所述副翼梁上固定连接有两个副翼舵机；
8.所述平尾包括平尾主体，平尾主体的后端设有两个平尾舵面，平尾舵面的一侧固定连接有平尾舵机，所述平尾主体的两侧安装有快拆螺丝孔。
9.优选的，所述载荷安装空间的内部为圈梁大空间结构，所述载荷安装空间的顶部设有机头舱盖。
10.优选的，所述机身前端的底部设有前起落架，所述前起落架集成避震装置与转向装置；所述机身后端的底部设有主起落架，所述主起落架集成液压刹车装置，且所述前起落架与主起落架两者的材质不同；所述机身前端的中部固定连接有空速管，所述机身顶部的中部连接有gps天线。
11.优选的，所述翼肋材质的强度低于翼梁材质的强度，所述副翼梁为双副翼结构，所述副翼舵面有两个，所述翼肋与机翼垂直。
12.优选的，所述平尾为双平尾结构，两个平尾舵面分别为平尾左舵面和平尾右舵面，所述平尾左舵面和平尾右舵面的一侧均固定连接有平尾舵机。
13.优选的，所述垂尾包括与伸缩管连接的撑杆安装座，所述撑杆安装座的底部设有平尾安装孔，所述撑杆安装座的外侧面固定连接有垂尾舵机。
14.优选的，所述快拆螺丝孔和平尾安装孔均与m12.9级螺丝适配，且m12.9级螺丝有两个。
15.优选的，所述动力系统包括加油口、飞机发动机和与飞机发动机适配的螺旋桨，加油口下方设有油箱为飞机发动机供油，所述螺旋桨位于机身后端的中部。
16.与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：
17.1、该多模式大载荷模块化多用途无人机，机身、机翼、垂尾撑杆、垂尾和平尾五种部件通过模块化设计集成于一体，且支持快速拆卸，方便运输；且把机翼设置在机身的后端，起到平衡机身的目的，便于该无人机载荷。
18.2、该多模式大载荷模块化多用途无人机，可以通过更换垂尾撑杆实现快速增加垂起功能，机身内大容量机舱也可增加模块进行功能拓展；通过机翼结构的设置，主翼梁、副翼梁、和翼肋三者的结合提高了机翼的结构强度；副翼梁为双副翼结构的设置，当一个舵面发生故障的情况下其他三个舵面可以维持飞机正常飞行，减小舵面本身扭转的同时增加了可靠性。
附图说明
19.图1为本实用新型结构俯视示意图；
20.图2为本实用新型结构图1仰视示意图；
21.图3为本实用新型结构机身三维示意图；
22.图4为本实用新型结构机身、机翼与平尾连接三维示意图；
23.图5为本实用新型结构机翼放大示意图；
24.图6为本实用新型结构机翼底部示意图；
25.图7为本实用新型结构垂尾三维示意图；
26.图8为本实用新型结构图7左视示意图。
27.图中：1、机身；2、机翼；3、垂尾撑杆；4、垂尾；5、平尾；7、动力系统；1.1、机头舱盖；1.2、前起落架；1.3、主起落架；2.1、翼梁；2.2、翼肋；2.3、撑杆连接点；2.4、副翼舵面；4.1、撑杆安装座；4.2、平尾安装孔；4.3、垂尾舵面；5.1、平尾主体；5.2、平尾左舵面；5.3、平尾右舵面；6.1、空速管；6.2、gps天线；6.3、副翼舵机；6.4、垂尾舵机；6.5、平尾舵机；7.1、加油口；7.2、飞机发动机；7.3、螺旋桨。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.本实用新型提供了一种多模式大载荷模块化多用途无人机，包括机身1，机身1的前端设有载荷安装空间，载荷安装空间内部为圈梁大空间结构，方便载荷与设备进行安装，载荷安装空间的顶部设有机头舱盖1.1。
30.机身1前端的中部固定连接有空速管6.1，机身1前端的底部固定连接有前起落架1.2，前起落架1.2上集成有避震装置与转向装置，避震装置与转向装置均为现有技术，在此不做赘述，且本技术中的前起落架1.2材质为铝合金。
31.机身1中部的顶部固定连接有gps天线6.2，机身1的后端安装有动力系统7，动力系统7包括加油口7.1、飞机发动机7.2和与飞机发动机7.2适配的螺旋桨7.3，加油口下方设有油箱为飞机发动机供油，螺旋桨7.3位于机身1后端的中部，本技术的一些实施例中，飞机发动机7.2选用淋巴赫275型发动机。
32.机身1后端的底部固定连接有主起落架1.3，主起落架1.3集成液压刹车装置，液压刹车装置为现有技术，在此不做赘述，且前起落架1.2与主起落架1.3两者的材质不同，主起落架1.3的材质为碳纤维。
33.机身1后端的两侧均固定连接有机翼2，机翼2包括翼梁2.1，翼梁包括主翼梁和副翼梁，副翼梁与机身1固定连接，副翼梁的顶部固定连接有主翼梁，主翼梁与翼肋2.2固定连接，主翼梁、副翼梁和翼肋2.2三者的结合增加了机翼2的结构强度，翼梁2.1的材质为碳纤维复合材料，翼肋2.2与机翼2垂直，且翼肋2.2均匀分布，为机翼提供支撑，翼肋2.2的材质比翼梁强度略低材质也为碳纤维复合材料；
34.本技术中的副翼梁为双副翼结构，副翼梁上设有两个副翼舵面2.4，且副翼梁上安装有两个副翼舵机6.3，每个副翼舵机6.3可以控制一个副翼舵面2.4，本技术中的无人机的左右翼共计4个舵面和四个副翼舵机6.3，每个副翼舵机6.3可单独控制一个舵面，如此设置，当一个舵面发生故障的情况下其他3个舵面可以维持飞机正常飞行，提高了该无人机的可靠性，且减少了舵面本身的扭转。
35.副翼梁的底部设有撑杆连接点2.3，利用撑杆连接点2.3可以在机翼2上安装垂尾撑杆3，垂尾撑杆3为可更换部件，当飞机需要垂起功能时，此撑杆可以加长。
36.垂尾撑杆3的另一端与垂尾4固定连接，垂尾4包括与垂尾撑杆3另一端固定连接的撑杆安装座4.1，撑杆安装座4.1的底部设有平尾安装孔4.2，撑杆安装座4.1的外侧面固定连接有垂尾舵机6.4，撑杆安装座4.1的外侧面为垂尾舵面4.3。
37.两个垂尾4通过平尾5进行连接，平尾5用于保持飞机在飞行中的稳定性和控制飞机的飞行姿态。
38.平尾5包括平尾主体5.1，平尾主体5.1的两侧安装有快拆螺丝孔，快拆螺丝孔和平尾安装孔4.2均与m12.9级螺丝适配，且m12.9级螺丝有两个，利用m12.9级螺丝可以把平尾5与垂尾4连接在一起；平尾主体5.1为双平尾结构，平尾主体5.1远离机身1的一端设有两个平尾舵面，且平尾主体5.1远离机身1的一端的一侧设有平尾左舵面5.2，平尾主体5.1远离机身1的一端的另一侧设有平尾右舵面5.3，且平尾左舵面5.2和平尾右舵面5.3均固定连接有平尾舵机6.5，两个平尾舵机6.5可差动也可同步运动，利用平尾舵机6.5可以控制与之连接的平尾舵面进行翻转，进而实现该无人机垂直飞行的功能。
39.本技术中涉及的电器元件均为现有技术，本领域内的技术人员了解其连接方式，通过本领域人员，将本技术中的所有电器元件与其适配的电源通过导线进行连接，并根据实际情况，选择合适的控制系统，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序参见下面的描述，各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理及过程，不再对电器控制做说明。
40.综上所述：该多模式大载荷模块化多用途无人机使用时，机身1、机翼2、垂尾撑杆3、垂尾4和平尾5五种部件通过模块化设计集成于一体，且支持快速拆卸，在载荷安装空间内安装载荷，该无人机可以进行运输，且载荷不会影响飞行的稳定性。
41.该无人机需要垂直飞行时，该无人机内的控制系统控制平尾舵机6.5工作，平尾舵机6.5控制平尾舵面向上偏转，此时无人机向上垂直飞行，平尾舵面向下偏转时，无人机受到向下的气动力矩，此时无人机向下垂直飞行。
42.无人机系统主要技术指标如下：
43.起飞重量：100～120kg；
44.任务载荷：20～40kg；
45.续航时间：≥6h(20kg任务载荷)；
46.巡航速度：100～130km/h；
47.最大平飞速度：180km/h；
48.失速速度：≤80km/h；
49.实用升限：5000m；
50.最高起飞海拔：3500m；
51.海平面最大爬升率：≥4m/s；
52.抗风等级：起降5级，巡航7级；
53.链路范围：50km、100km(可选)；
54.使用环境温度：-30～50℃。
55.上述多模式大载荷模块化多用途无人机，可用于消防，电路铁路巡线，空中实验平台等多种用途。
56.本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，尽管已经示出和描述了
本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种多模式大载荷模块化多用途无人机，包括机身(1)、机翼(2)、垂尾撑杆(3)、垂尾(4)和平尾(5)，其特征在于：所述机身(1)的前端设有载荷安装空间；所述机身(1)的后端设有动力系统(7)；所述机身(1)后端的两侧均固定连接有机翼(2)，所述机翼(2)远离前起落架(1.2)的一端通过垂尾撑杆(3)连接有垂尾(4)，两个所述垂尾(4)通过平尾(5)连接；所述机翼(2)包括翼梁(2.1)和翼肋(2.2)，所述翼梁(2.1)包括主翼梁和副翼梁，所述副翼梁与机身(1)固定连接，所述副翼梁的顶部固定连接有主翼梁，所述主翼梁与翼肋(2.2)固定连接，所述副翼梁的底部设有与垂尾撑杆(3)适配的撑杆连接点(2.3)，所述副翼梁靠近动力系统(7)的一端设有副翼舵面(2.4)，所述副翼梁上固定连接有两个副翼舵机(6.3)；所述平尾(5)包括平尾主体(5.1)，所述平尾主体(5.1)的后端设有两个平尾舵面，平尾舵面的一侧固定连接有平尾舵机(6.5)，所述平尾主体的两侧安装有快拆螺丝孔。2.根据权利要求1所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述载荷安装空间的内部为圈梁大空间结构，所述载荷安装空间的顶部设有机头舱盖(1.1)。3.根据权利要求1所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述机身(1)前端的底部设有前起落架(1.2)，所述前起落架(1.2)集成避震装置与转向装置；所述机身(1)后端的底部设有主起落架(1.3)，所述主起落架(1.3)集成液压刹车装置，且所述前起落架(1.2)与主起落架(1.3)两者的材质不同；所述机身(1)前端的中部固定连接有空速管(6.1)，所述机身(1)顶部的中部连接有gps天线(6.2)。4.根据权利要求1所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述翼肋(2.2)材质的强度低于翼梁材质的强度，所述副翼梁为双副翼结构，所述副翼舵面(2.4)有两个，所述翼肋(2.2)与机翼(2)垂直。5.根据权利要求1所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述平尾(5)为双平尾结构，两个平尾舵面分别为平尾左舵面(5.2)和平尾右舵面(5.3)，所述平尾左舵面(5.2)和平尾右舵面(5.3)的一侧均固定连接有平尾舵机(6.5)。6.根据权利要求1所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述垂尾(4)包括与垂尾撑杆(3)连接的撑杆安装座(4.1)，所述撑杆安装座(4.1)的底部设有平尾安装孔(4.2)，所述撑杆安装座(4.1)的外侧面固定连接有垂尾舵机(6.4)。7.根据权利要求6所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述快拆螺丝孔和平尾安装孔(4.2)均与m12.9级螺丝适配，且m12.9级螺丝有两个。8.根据权利要求1所述的一种多模式大载荷模块化多用途无人机，其特征在于：所述动力系统(7)包括加油口(7.1)、飞机发动机(7.2)和与飞机发动机(7.2)适配的螺旋桨(7.3)，加油口下方设有油箱为飞机发动机供油，所述螺旋桨(7.3)位于机身(1)后端的中部。

技术总结
本实用新型公开了一种多模式大载荷模块化多用途无人机，涉及无人飞行器技术领域，具体包括机身、机翼、垂尾撑杆、垂尾和平尾，所述机身的前端设有载荷安装空间；所述机身的后端设有动力系统；所述机身后端的两侧均固定连接有机翼，所述机翼远离前起落架的一端通过垂尾撑杆连接有垂尾，两个所述垂尾通过平尾连接，所述机翼包括翼梁，所述翼梁包括主翼梁和副翼梁，所述副翼梁与机身固定连接。该多模式大载荷模块化多用途无人机，机身、机翼、垂尾撑杆、垂尾和平尾五种部件通过模块化设计集成于一体，且支持快速拆卸，方便运输；且把机翼设置在机身的后端，起到平衡机身的目的，便于该无人机载荷。机载荷。机载荷。


技术研发人员：王滨 朱元旭 王长征
受保护的技术使用者：河北福莱卡航空科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/6/27