燃油動力獨立驅動大型植保無人機的制作方法
【專利摘要】燃油動力獨立驅動大型植保無人機，由機體、起落架、航電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和吊艙系統(tǒng)組成，機體采用構架式結構，包括主梁、中心板、機臂、拉桿和機罩；起落架位于機體腹部；動力系統(tǒng)固定在每個機臂末端的發(fā)動機座上；燃油系統(tǒng)置于機體中心部位，油箱穿在主梁上，并固定在下中心板上，油管穿過各個機臂內(nèi)部給發(fā)動機供油；航電系統(tǒng)由飛控板、GPS、激光傳感器、繼電器、啟動電機、直流有刷電調(diào)和電噴嘴等組成；吊艙系統(tǒng)由藥箱、水泵、水管和噴頭組成。本發(fā)明提供了一種燃油動力獨立驅動無人機方案，一個電噴發(fā)動機直接驅動一個螺旋槳，中間不存在任何機械傳動機構，突破了現(xiàn)有無人機載重和航時瓶頸，拓寬了無人機的應用范圍。
【專利說明】
燃油動力獨立驅動大型植保無人機
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于無人機技術領域，特別是涉及一種燃油動力獨立驅動大型植保無人機。
【背景技術】
[0002]無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備或自身程序來控制操縱裝置的無駕駛員航空器。無人機不僅把人從飛行器上解放出來，而且由于不再受人的生理限制，飛機的潛能也得到了釋放。
[0003]按照氣動布局方式的不同，無人機可劃分為無人固定翼、無人直升機、無人多旋翼、無人飛艇、無人傘翼機和無人撲翼機，其中前三類最為常見，而且應用最為廣泛。無人固定翼飛行效率最高，續(xù)航時間長，巡航速度高，但需要跑道，無法定點懸停，機動性最差;無人直升機垂直起降，定點懸停，機動性最好，航時和載重較大，但結構最復雜，成本最高;無人多旋翼結構最簡單，操作簡單，容錯能力強，成本低廉，垂直起降，定點懸停，但目前航時和載重較??；
與無人固定翼相比，無人旋翼機普遍具有垂直起降、定點懸停和機動性強等優(yōu)勢;與無人直升機相比，無人多旋翼又具有結構簡單、容錯能力強和成本低廉等優(yōu)勢，不斷地挑戰(zhàn)無人固定翼和無人直升機，以及各種有人駕駛飛機。
[0004]然而，市場上的多旋翼無人機，普遍存在航時短和載重小的缺陷，這是因為目前多旋翼無人機均采用電動方案，而電池的能量密度比太小，嚴重阻礙著它的發(fā)展和應用。
[0005]近年來，有許多油動多旋翼方案曾被提出，如:單機驅動多槳方案、雙機驅動多槳方案和油電混合方案，這些方案的特點是結構復雜，喪失了多旋翼飛機本身的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種能極大地延長多旋翼植保無人機的續(xù)航時間，增大其承載能力，而且結構穩(wěn)定性和抗震能力強的燃油動力大型植保無人機。
[0007]結構輕量化是飛行器設計的原則之一，機體主體除了要具有一定的強度來承受各種外力外，還需有較好的剛性，以保證支臂和起落架等在飛行中不產(chǎn)生抖振，本設計采用的構架式結構的優(yōu)點是結構簡單、重量輕、強度大和剛度大。
[0008]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，其組成包括:機體、起落架、航電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和吊艙系統(tǒng);所述的機體組成包括主梁、中心板、機臂、拉桿和機罩，機體采用傳統(tǒng)的水平式構架布局，即傳統(tǒng)的板夾管式結構，主梁位于機體中心位置，中心板通過中心板連接座固定在主梁上，中心板分為上中心板和下中心板，機臂通過臂管夾固連在上下中心板之間，所述拉桿包括水平拉桿和斜拉桿，斜拉桿通過桿梁接頭連接主梁，水平拉桿通過臂桿接頭連接機臂，航電系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)均勻地布置在上下中心板上以及主梁和各個機臂內(nèi)，既避免了傳統(tǒng)的焊接和鉚接造成的拆卸更換不方便，又解決了傳統(tǒng)的焊接和鉚接造成的設計空間不足，無法安裝航電、燃油和吊艙系統(tǒng)等問題，還達到了簡潔和美觀的效果。
[0009]所述主梁是搭建整個機體的基礎，處于飛機中心位置，用來連接和支撐中心板連接座、中心板、機臂、拉桿、桿梁接頭和油箱，以保證機體的剛度、強度和穩(wěn)定性，采用合金管形梁結構，即能提高空間利用率，有利于減重設計，又能滿足強度和剛度要求。本設計中主梁主要承受壓力和彎矩。桿梁接頭是用來連接主梁和斜拉桿的轉接件。拉桿分為水平拉桿和斜拉桿，斜拉桿連接在桿梁接頭和臂桿接頭之間，一般不承受任何作用力，只有在機臂有豎向和軸向變形時承受拉力或壓力，其主要用來增加整體結構的剛度。水平拉桿與斜拉桿結構完全相同，只不過它只在支臂有水平變形時起作用。臂桿接頭是用來連接發(fā)動機和機臂，水平拉桿和機臂，斜拉桿和主梁的轉接件。
[0010]所述中心板是切角的正六邊形鏤空鋁板，靠螺栓固定在套于主梁上端的中心板連接座上，切角的目的是為了便于放置臂管夾以固定機臂，以及消除角點處應力集中。機臂沿正六邊形的對角線對稱布置，且機臂近心端距主梁中心軸的距離相等，在每一個機臂末端上都套有一個臂桿接頭，且距主梁中心軸的距離相等。
[0011]所述起落架采用傳統(tǒng)的滑橇式起落架結構，只不過進行了快拆式改進設計，這樣有利于快速拆裝和維修更換，也便于分段加工降低成本，另外，增加了藥箱架、臂架接頭和緩沖墊結構。臂架接頭用來將起落架掛載到機臂上，是連接起落架和機臂的轉接件，緩沖墊套在起落架下面，緩沖墊套材質(zhì)為一種高強度耐磨性橡膠。
[0012]所述航電系統(tǒng)由2S電池、UBEC、飛控板、遙控器、接收機、GPS、激光傳感器、4S電池、繼電器、啟動電機、直流有刷電調(diào)、霍爾元件、CDI點火器、ECU、舵機、電噴嘴和LED指示燈，其中2S電池、UBEC和4S電池和是供電系統(tǒng)，遙控器、接收機、GPS、激光傳感器、霍爾元件，以及飛控板板載的氣壓傳感器和慣導模塊是數(shù)據(jù)采集模塊，飛控板和ECU是控制模塊，直流有刷電調(diào)、CDI點火器、舵機和電噴嘴是執(zhí)行模塊。
[0013]所述動力系統(tǒng)由發(fā)動機座、電啟動裝置、發(fā)動機、氣濾、排氣筒和螺旋槳組成，電啟動裝置為二級齒輪減速器結構，發(fā)動機采用雙缸兩沖程發(fā)動機，排氣筒內(nèi)置了網(wǎng)狀消音結構，螺旋槳采用32X10的涂有進口耐磨漆的碳纖維槳。
[0014]所述燃油系統(tǒng)由油箱、油栗、油濾、油壓調(diào)節(jié)器、一分六油嘴和電磁噴油器組成，油箱采用六合一設計(參考201620144731.8油動多旋翼防燃油測流六合一油箱)，油栗采用電噴外置燃油栗，油濾采用外置燃油濾清器，油壓調(diào)節(jié)器采用燃油壓力調(diào)節(jié)器，用來控制和調(diào)節(jié)栗油壓力，油嘴采用一分六設計，是為了方便給六個油路供油。電磁噴油器用來將燃油霧化然后以一定速度噴入進氣道，它的原理跟摩托車電噴和汽車電噴原理相同。
[0015]所述吊艙系統(tǒng)由水箱、水栗、噴頭、噴頭架和水管組成，水箱采用了仿形設計，上部的斜切面是為了避開油箱，中部的凹槽是為了避開斜拉桿，中部邊緣凹槽是為了便于將藥箱卡在藥箱架上，底部設計成金字塔形是為了增大出水口的壓勢能，以及減小飛行過程中的空氣阻力。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
1、本發(fā)明采用的構架式結構的優(yōu)點是結構簡單、重量輕、強度大和剛度大；
2、本發(fā)明極大地延長了多旋翼植保無人機的續(xù)航時間，增大了其承載能力，而且結構穩(wěn)定性和抗震能力強； 3、本發(fā)明機體采用傳統(tǒng)的水平式構架布局，既避免了傳統(tǒng)的焊接和鉚接造成的拆卸更換不方便，又解決了傳統(tǒng)的焊接和鉚接造成的設計空間不足，無法安裝航電、燃油和吊艙系統(tǒng)等問題，還達到了簡潔和美觀的效果；
4、本發(fā)明采用電噴發(fā)動機獨立驅動螺旋槳方案，即一個電噴發(fā)動機直接驅動一個螺旋槳，中間不存在任何機械傳動機構，且發(fā)動機與螺旋槳一一對應，突破了現(xiàn)有無人機載重和航時瓶頸，極大地提高了無人機的實用性，拓寬了無人機的應用范圍。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明裝置整體結構示意圖；
圖2為本發(fā)明機體結構示意圖；
圖3為本發(fā)明起落架結果示意圖；
圖4為本發(fā)明動力系統(tǒng)結構示意圖；
圖5為本發(fā)明燃油系統(tǒng)結構示意圖；
圖6為本發(fā)明吊艙系統(tǒng)結構示意圖；
其中:1、機體;2、起落架；3、航電系統(tǒng);4、動力系統(tǒng)；5、燃油系統(tǒng);6、吊艙系統(tǒng)；7、藥架箱;8、臂架接頭;9、緩沖墊；10、主梁；11、中心板連接座；12、上中心板；13、下中心板；14、機臂；15、臂管夾；16、桿梁接頭；17、水平接桿；18、斜拉桿；19、臂桿接頭;20、發(fā)動機座;21、電啟動裝置;22、發(fā)動機;23、氣濾;24、排氣筒;25、螺旋槳;26、油箱;27、油栗;28、油濾;29、油壓調(diào)節(jié)器;30、一分六油嘴;31、電磁噴油器;32、水箱;33、水栗;34、噴頭;35、噴頭架。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，其組成包括:機體1、起落架2、航電系統(tǒng)3、動力系統(tǒng)4、燃油系統(tǒng)5和吊艙系統(tǒng)6;所述的機體I組成包括主梁10、中心板、機臂14、拉桿和機罩，機體I采用傳統(tǒng)的水平式構架布局，即傳統(tǒng)的板夾管式結構，主梁10位于機體I中心位置，中心板通過中心板連接座11固定在主梁1上，中心板分為上中心板12和下中心板13，機臂14通過臂管夾15固連在上下中心板之間，所述拉桿包括水平拉桿17和斜拉桿18，斜拉桿18通過桿梁接頭16連接主梁1，水平拉桿17通過臂桿接頭19連接機臂14，航電系統(tǒng)3和燃油系統(tǒng)5均勻地布置在上下中心板上以及主梁10和各個機臂14內(nèi)，既避免了傳統(tǒng)的焊接和鉚接造成的拆卸更換不方便，又解決了傳統(tǒng)的焊接和鉚接造成的設計空間不足，無法安裝航電、燃油和吊艙系統(tǒng)6等問題，還達到了簡潔和美觀的效果。
[0019]所述主梁10是搭建整個機體I的基礎，處于飛機中心位置，用來連接和支撐中心板連接座U、中心板、機臂14、拉桿、桿梁接頭16和油箱26，以保證機體I的剛度、強度和穩(wěn)定性，采用合金管形梁結構，即能提高空間利用率，有利于減重設計，又能滿足強度和剛度要求。本設計中主梁10主要承受壓力和彎矩。桿梁接頭16是用來連接主梁10和斜拉桿18的轉接件。拉桿分為水平拉桿17和斜拉桿18，斜拉桿18連接在桿梁接頭16和臂桿接頭19之間，一般不承受任何作用力，只有在機臂14有豎向和軸向變形時承受拉力或壓力，其主要用來增加整體結構的剛度。水平拉桿17與斜拉桿18結構完全相同，只不過它只在支臂有水平變形時起作用。臂桿接頭19是用來連接發(fā)動機22和機臂14，水平拉桿17和機臂14，斜拉桿18和主梁10的轉接件。
[0020]所述中心板是切角的正六邊形鏤空鋁板，靠螺栓固定在套于主梁10上端的中心板連接座11上，切角的目的是為了便于放置臂管夾15以固定機臂14，以及消除角點處應力集中。機臂14沿正六邊形的對角線對稱布置，且機臂14近心端距主梁10中心軸的距離相等，在每一個機臂14末端上都套有一個臂桿接頭19，且距主梁10中心軸的距離相等。
[0021]所述起落架2采用傳統(tǒng)的滑橇式起落架2結構，只不過進行了快拆式改進設計，這樣有利于快速拆裝和維修更換，也便于分段加工降低成本，另外，增加了藥箱架7、臂架接頭8和緩沖墊9結構。臂架接頭8用來將起落架2掛載到機臂14上，是連接起落架2和機臂14的轉接件，緩沖墊9套在起落架2下面，緩沖墊9套材質(zhì)為一種高強度耐磨性橡膠。
[0022]所述航電系統(tǒng)3由2S電池、UBEC、飛控板、遙控器、接收機、GPS、激光傳感器、4S電池、繼電器、啟動電機、直流有刷電調(diào)、霍爾元件、CDI點火器、E⑶、舵機、電噴嘴和LED指示燈，其中2S電池、UBEC和4S電池和是供電系統(tǒng)，遙控器、接收機、GPS、激光傳感器、霍爾元件，以及飛控板板載的氣壓傳感器和慣導模塊是數(shù)據(jù)采集模塊，飛控板和ECU是控制模塊，直流有刷電調(diào)、CDI點火器、舵機和電噴嘴是執(zhí)行模塊。
[0023]所述動力系統(tǒng)4由發(fā)動機22座20、電啟動裝置21、發(fā)動機22、氣濾23、排氣筒24和螺旋槳25組成，電啟動裝置21為二級齒輪減速器結構，發(fā)動機22采用雙缸兩沖程發(fā)動機22，排氣筒24內(nèi)置了網(wǎng)狀消音結構，螺旋槳25采用32X10的涂有進口耐磨漆的碳纖維槳。
[0024]所述燃油系統(tǒng)5由油箱26、油栗27、油濾28、油壓調(diào)節(jié)器29、一分六油嘴30和電磁噴油器31組成，油箱26采用六合一設計(參考201620144731.8油動多旋翼防燃油測流六合一油箱26)，油栗27采用電噴外置燃油栗27，油濾28采用外置燃油濾28清器，油壓調(diào)節(jié)器29采用燃油壓力調(diào)節(jié)器，用來控制和調(diào)節(jié)栗油壓力，油嘴采用一分六設計，是為了方便給六個油路供油。電磁噴油器31用來將燃油霧化然后以一定速度噴入進氣道，它的原理跟摩托車電噴和汽車電噴原理相同。
[0025]所述吊艙系統(tǒng)6由水箱32、水栗33、噴頭34、噴頭架35和水管組成，水箱32采用了仿形設計，上部的斜切面是為了避開油箱26，中部的凹槽是為了避開斜拉桿18，中部邊緣凹槽是為了便于將藥箱卡在藥箱架7上，底部設計成金字塔形是為了增大出水口的壓勢能，以及減小飛行過程中的空氣阻力。
[0026]所述油箱26采用六合一設計具體為六個小油箱均勻分布在圓周上，包括六個出油口、進油口和溢油口，所述的進油口和溢油口分別設置在其中兩個相對的小油箱一端，所述的油箱還包括螺栓槽和隔斷，所述的螺栓槽設置在油箱的外部邊緣，其中的螺栓連接處儲油槽分離設置，所述的隔斷設置在油箱內(nèi)將六個小油箱分隔開，所述的隔斷的所述的隔斷高度低于油箱高度;每個小油箱底部設置有重錘凹槽;進油口和溢油口的底部設置有傾斜坡面;油箱內(nèi)部填充有網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料層;油箱表面涂覆防輻射層。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，其組成包括:機體、起落架、航電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和吊艙系統(tǒng);所述的機體組成包括主梁、中心板、機臂、拉桿和機罩，所述主梁位于機體中心位置，中心板通過中心板連接座固定在主梁上，中心板分為上中心板和下中心板，機臂通過臂管夾固連在上下中心板之間，所述拉桿包括水平拉桿和斜拉桿，斜拉桿通過桿梁接頭連接主梁，水平拉桿通過臂桿接頭連接機臂;所述起落架采用傳統(tǒng)的滑橇式結構，起落架掛載在機臂上;所述動力系統(tǒng)組成包括發(fā)動機座、電啟動裝置、發(fā)動機、氣濾、排氣筒和螺旋槳，動力系統(tǒng)通過發(fā)動機座固定在每個機臂末端，每一個發(fā)動機單獨驅動一個螺旋槳;所述燃油系統(tǒng)由油箱、油栗、油濾、油壓調(diào)節(jié)器、一分六油嘴和電磁噴油器組成，燃油系統(tǒng)位于機體中心部位，油箱穿在主梁上，并固定在下中心板上，油管穿過各個機臂內(nèi)部給發(fā)動機供油;所述吊艙系統(tǒng)由水箱、水栗、噴頭、噴頭架和水管組成。2.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述航電系統(tǒng)組成包括2S電池、UBEC、飛控板、遙控器、接收機、GPS、激光傳感器、4S電池、繼電器、啟動電機、直流有刷電調(diào)、霍爾元件、⑶I點火器、E⑶、舵機、電噴嘴和LED指示燈。3.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述中心板是切角的正六邊形鏤空鋁板，通過螺栓固定在套于主梁上端的中心板連接座。4.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述起落架增設了藥箱架、臂架接頭和緩沖墊，臂架接頭是連接起落架和機臂的轉接件，緩沖墊套在起落架下面，緩沖墊套材質(zhì)為一種高強度耐磨性橡膠。5.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述電啟動裝置為二級齒輪減速器結構，發(fā)動機采用雙缸兩沖程發(fā)動機，排氣筒內(nèi)置了網(wǎng)狀消音結構，螺旋槳采用32X10的涂有進口耐磨漆的碳纖維槳。6.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述油箱采用六合一設計。7.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述油栗采用電噴外置燃油栗，油濾采用外置燃油濾清器，油壓調(diào)節(jié)器采用燃油壓力調(diào)節(jié)器。8.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述油嘴采用一分六設計，分別給六個油路供油。9.根據(jù)權利要求1所述的燃油動力獨立驅動大型植保無人機，其特征在于，所述水箱采用了仿形設計，水箱上部為斜切面，中部有凹槽，底部設計成金字塔形。
【文檔編號】B64D27/02GK105882970SQ201610215792
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月9日
【發(fā)明人】姜文輝, 陳浩, 郭向群, 張賀, 張永偉, 呂卉, 張奎文, 甘子東
【申請人】遼寧壯龍無人機科技有限公司