一种可分离聚集式旋翼无人机

1.本实用新型属于无人机的技术领域，尤其涉及一种可分离聚集式旋翼无人机。


背景技术：

2.蜂群无人机是采用多架单个无人机共同执行任务的一个无人机协同系统，其核心技术在于协同控制。目前应用到蜂群无人机技术中的多为小型、低成本固定翼或多旋翼无人机。每个无人机既可单独执行不同任务，也可编队集体执行任务。蜂群无人机不会因为单一个体或者几个个体出现不稳定状况而影响全局，整个系统具有更强的稳定性。每个个体具有十分简单的单个自治个体的规则，只需要最小的智能，具有简单性。而且具有良好的自组织能力，群体可通过个体间简单的一些行为就能够解决较为复杂的问题，执行较为复杂的任务。常规蜂群无人机中的单个个体的航程航时往往较短，在设计时需要考虑如何携带、投射和回收等问题，需要专门的携带载体和投射、发射装置，而且由于个体数里较大，对携带载体或投放装置要求就高，辅助设备非常复杂，而且操作控制也夏杂。
3.目前蜂群式旋翼无人机系统中的单个个体均是独立的，热行任务时大都以单个个体形式同时飞行，个体间的通讯，续航时间、飞行距离，任务载荷以及回收都较为复杂。为此如何高效解决蜂群式旋翼无人机系统的携带、投放以及回收问题，决定蜂群式旋翼无人机系统效能的有效发挥。


技术实现要素：

4.为了方便旋翼无人机系统的携带、投放、回收，为此，本实用新型提出了一种可分离聚集式旋翼无人机，具体方案如下：
5.一种可分离聚集式旋翼无人机，包括主旋翼、子旋翼、旋翼架，所述主旋翼固定在旋翼架的中心位置，所述旋翼无人机的涵道外表面上均匀分布有与旋臂形状相同的容纳槽，悬臂收放机构固定在容纳槽处；悬臂一端通过悬臂收放机构与主旋翼涵道铰接，另一端安装有用于支撑子旋翼的固定座，悬臂在收放机构控制下可进行自动收放；所述旋翼架底部设置有可收缩的总支架。
6.具体地说，多个子旋翼在悬臂展开后位于第二工位时，沿同一圆周方向均匀分布在主旋翼外侧且位于同一水平面，子旋翼下方的起落架与固定座相连。
7.具体地说，子旋翼左、右两侧带有一个呈梯形的起落架，所述起落架外侧壁上开设有多个凹槽，所述固定座在外侧壁设有凹槽的位置设置有可深入凹槽的卡笋，所述固定座内还设置有驱使卡笋来回进出凹槽的驱动组件。
8.具体地说，所述驱动组件包括固定在固定座上的定位器、弹簧、连杆，所述连杆穿过定位器的通孔后与卡笋的内侧边固定连接，所述卡笋与定位器之间的连杆上还套有弹簧，所述连杆远离卡笋的端部上设置有驱动单元，所述弹簧为压缩状态。
9.具体地说，所述起落架底部为楔形，所述凹槽位于楔形的斜面上；卡笋斜面在重力作用下，挤压弹簧，使得连杆整体向远离凹槽的方向移动，此时弹簧可以让卡笋自动闭锁。
10.具体地说，所述驱动单元为气缸或油缸，每个固定座上所有驱动单元均与同一个气缸或油缸连接。
11.具体地说，所述主旋翼的动力机构为油动发动机。
12.具体地说，所述子旋翼为4个，4个子旋翼围绕主旋翼横纵方向分别两两阵列。
13.具体地说，每个子旋翼上的螺旋桨包括两正桨和两个反桨，且对角线上的子旋翼上的螺旋桨转动方向相同。
14.本实用新型的有益效果在于：
15.(1)本技术可以高效解决蜂群式旋翼无人机系统的携带、投放以及回收问题，决定蜂群式旋翼无人机系统效能的有效发挥。其中总支架可收缩，更加方便无人机的携带。
16.(2)卡笋和驱动组件的设置可以使得子旋翼的收放。
17.(3)旋翼架底部为楔形，可以实现子旋翼的自动回收。
附图说明
18.图1为本实用新型提出的一种可分离聚集式旋翼无人机的俯视图。
19.图2为本实用新型提出的没有安装子旋翼时的结构图。
20.图3为悬臂进入收纳槽时的结构图。
21.图4为起落架设置凹槽处的结构图。
22.图5为卡笋和驱动组件的结构图。
23.1、主旋翼；2、子旋翼；21、起落架；211、凹槽；3、旋翼架；31、悬臂；32、固定座；41、卡笋；42、弹簧；43、定位器；44、连杆；5、总支架。
具体实施方式
24.如图1-5所示，一种可分离聚集式旋翼无人机，包括主旋翼1、子旋翼2、旋翼架3，所述主旋翼1固定在旋翼架3的中心位置，为一种耦合类涵道式旋翼无人机，所述主旋翼1的动力机构为油动发动机，可采用单桨或共轴双桨形式。所述旋翼架3底部设置有可收缩的总支架5。
25.所述旋翼无人机的涵道外表面上均匀分布有与旋臂形状相同的容纳槽，悬臂31收放机构固定在容纳槽处；悬臂31一端通过悬臂31收放机构与主旋翼1涵道铰接，另一端安装有用于支撑子旋翼2的固定座32，悬臂31在收放机构控制下可进行自动收放。
26.多个子旋翼2在悬臂31展开后位于第二工位时，沿同一圆周方向均匀分布在主旋翼1外侧且位于同一水平面，每个子旋翼2上的电机数量可不相同，子旋翼2下方的起落架21与固定座32相连。
27.多旋翼无人机有两种工作方式：一种是悬臂31不展开，子旋翼2不工作，主旋翼1作为一个独立的飞行器，具有稳定飞行能力；另一种是悬臂31展开，主旋翼1和子旋翼2共同组成一架功能完整的多旋翼无人机，主旋翼1主要为整个多旋翼无人机提供升力，每个子旋翼2上的所有电机朝同一方向旋转，为整个旋翼无人机提供部分升力，主要负责多旋翼无人机姿态的调整，对角线上的子旋翼2电机旋转方向相反；子旋翼2起落架21底部与固定座32分离时，旋臂收起，分离后主旋翼1和子旋翼2均具有独立稳定飞行能力，并可进行智能协同。
28.每个子旋翼2为4旋、6旋或8旋翼无人机，并具有动力系统、飞行控制系统及任务载
荷，但每个子旋翼2上的电机数量可不相同。子旋翼2左、右两侧带有一个呈梯形的起落架21，所述起落架21外侧壁上开设有多个凹槽211。所述固定座32在外侧壁设有凹槽211的位置设置有可深入凹槽211的卡笋41，所述固定座32内还设置有驱使卡笋41来回进出凹槽211的驱动组件。
29.所述驱动组件包括固定在固定座32上的定位器43、弹簧42、连杆44，所述连杆44穿过定位器43的通孔后与卡笋41的内侧边固定连接，所述卡笋41与定位器43之间的连杆44上还套有弹簧42，所述连杆44远离卡笋41的端部上设置有驱动单元，所述弹簧42为压缩状态。当起落架21底部降落入固定座32上时，起落架21底部为楔形，所述凹槽211位于楔形的斜面上。卡笋41斜面在重力作用下，挤压弹簧42，使得连杆44整体向远离凹槽211的方向移动，此时弹簧42可以让卡笋41自动闭锁。当起落架21远离凹槽211时，驱动单元驱使卡笋41向远离凹槽211的方向移动，子旋翼2即能从固定座32中飞出。所述驱动单元为气缸或油缸，每个固定座32上所有驱动单元均与同一个气缸或油缸连接，保证所有卡笋41同时从凹槽211内弹出。
30.以四个子旋翼为例，该无人机的工作状态如下：
31.主旋翼与子旋翼螺旋桨同时工作，主旋翼动力系统为整架无人机提供主要升力，子旋翼提供部分升力及无人机姿态调整，每个子旋翼上的螺旋桨包括两正桨和两个反桨，且对角线上的子旋翼上的螺旋桨转动方向相同。
32.为实现垂直上下运动，控制无人机垂直上下起降，主旋翼正常工作，四个子旋翼上的16个螺旋桨转速相同，通过同时提升子旋翼16个螺旋桨的转速，主旋翼螺旋桨钻速，使螺旋桨升力大于无人机自身重力实现上升和小于自身重力实现下降。
33.为实现俯仰运动和横滚运动，同一对角线上的两个子旋翼的转速发生改变，其中一个子旋翼上的电机的转速上升，另一个子旋翼上的电机转速下降，另一对角线上的两个子旋翼的转速保持不变。其中转速上升和转速下降的子旋翼产生的不平衡力矩使机身两个子旋翼速度不变形成的轴线旋转,其中一个对角线的转速不变实现俯仰运动，另一对角线的转速不变实现横滚运动。
34.为实现无人机偏航，4个子旋翼的正桨转速上升，反桨转速不变，各子旋翼正桨产生的反扭矩对机身的反扭矩大于反桨对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下实现偏航运动。
35.以上也可以通过主旋翼来控制，各子旋翼分离后，飞行控制方式与常规无人机控制方式一致。
36.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，包括主旋翼(1)、子旋翼(2)、旋翼架(3)，所述主旋翼(1)固定在旋翼架(3)的中心位置，所述旋翼无人机的涵道外表面上均匀分布有与旋臂形状相同的容纳槽，悬臂(31)收放机构固定在容纳槽处；悬臂(31)一端通过悬臂(31)收放机构与主旋翼(1)涵道铰接，另一端安装有用于支撑子旋翼(2)的固定座(32)，悬臂(31)在收放机构控制下可进行自动收放；所述旋翼架(3)底部设置有可收缩的总支架(5)。2.根据权利要求1所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，多个子旋翼(2)在悬臂(31)展开后位于第二工位时，沿同一圆周方向均匀分布在主旋翼(1)外侧且位于同一水平面，子旋翼(2)下方的起落架(21)与固定座(32)相连。3.根据权利要求2所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，子旋翼(2)左、右两侧带有一个呈梯形的起落架(21)，所述起落架(21)外侧壁上开设有多个凹槽(211)，所述固定座(32)在外侧壁设有凹槽(211)的位置设置有可深入凹槽(211)的卡笋(41)，所述固定座(32)内还设置有驱使卡笋(41)来回进出凹槽(211)的驱动组件。4.根据权利要求3所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，所述驱动组件包括固定在固定座(32)上的定位器(43)、弹簧(42)、连杆(44)，所述连杆(44)穿过定位器(43)的通孔后与卡笋(41)的内侧边固定连接，所述卡笋(41)与定位器(43)之间的连杆(44)上还套有弹簧(42)，所述连杆(44)远离卡笋(41)的端部上设置有驱动单元，所述弹簧(42)为压缩状态。5.根据权利要求4所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，所述起落架(21)底部为楔形，所述凹槽(211)位于楔形的斜面上；卡笋(41)斜面在重力作用下，挤压弹簧(42)，使得连杆(44)整体向远离凹槽(211)的方向移动，此时弹簧(42)可以让卡笋(41)自动闭锁。6.根据权利要求4-5中任一项所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，所述驱动单元为气缸或油缸，每个固定座(32)上所有驱动单元均与同一个气缸或油缸连接。7.根据权利要求1所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，所述主旋翼(1)的动力机构为油动发动机。8.根据权利要求1所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，所述子旋翼(2)为4个，4个子旋翼(2)围绕主旋翼横纵方向分别两两阵列。9.根据权利要求8所述的一种可分离聚集式旋翼无人机，其特征在于，每个子旋翼(2)上的螺旋桨包括两正桨和两个反桨，且对角线上的子旋翼上的螺旋桨转动方向相同。

技术总结
本实用新型属于无人机的技术领域，尤其涉及一种可分离聚集式旋翼无人机。包括主旋翼、子旋翼、旋翼架，所述主旋翼固定在旋翼架的中心位置，所述旋翼无人机的涵道外表面上均匀分布有与旋臂形状相同的容纳槽，悬臂收放机构固定在容纳槽处；悬臂一端通过悬臂收放机构与主旋翼涵道铰接，另一端安装有用于支撑子旋翼的固定座，悬臂在收放机构控制下可进行自动收放；所述旋翼架底部设置有可收缩的总支架。本申请可以高效解决蜂群式旋翼无人机系统的携带、投放以及回收问题，决定蜂群式旋翼无人机系统效能的有效发挥。系统效能的有效发挥。系统效能的有效发挥。


技术研发人员：苏永振 林志宇 邵雄飞 路畅 吕玉涛 田建明 陈永明 刘鲁铭
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2023/4/19