一种单引擎双翼铝构件飞行姿态转换巡检/拍摄无人机的制作方法

1.本发明涉及铝件制作技术领域，特别涉及一种单引擎双翼铝构件飞行姿态转换巡检/拍摄无人机。


背景技术：

2.随着社会技术能力的不断发展，随着北斗导航技术大量使用，随着5g手机人手一个的今天；借助北斗导航和5g信息传递包括视频app传输等，使的无人机的在空中交通巡视和监督，名胜景点袅揽和场景俯视视频传送等方面的快捷性和方便性，备受到人们的青睐，显示出很好的运用前景。不过由于直升飞机在飞行时，所有负荷都需要由引擎承担，况且电池也是负载的一部分，所有效率不高，难以满足人们在长距和持空能力的诉求。如果将无人机扩展出用翅膀飞行的话，由于浮力/或升力的夹持，节能效果大为提升，使的无人机的飞行距离和滞空能力得到很大的扩大，也就是说这样会带来根本的变化。
3.设想一下，如果无人机用直升飞机的方式完成升空，然后在空转换成有翼展-即如同飞机飞行一样的话，凭借迎风所产生的浮力/或升力，效率倍增，即满足了在空视频传输；不仅如此，借助5 g和北斗导航技术加持，完全能开发出我们需要的电池驱动行驶姿态可变的无人机，来满足人们的需求。


技术实现要素：

4.鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种单引擎双翼铝构件巡检/拍摄无人机，通过无人机的飞行姿态转换，用带有双翼展开-及投影面积扩大所获前进方向上的空气浮力/或升力，实现符合时效巡航能力。进一步的，对于飞行姿态转换机电现实是基于铝合金制作来满足创新和优化的特点，即在该装置在具备一定结构强度，性能和外观的情况下，在最大限度情况下实现了轻量化的目的；同时用铝合金的延展性和可加工性，显著降低其生产流程和加工难度，生产成本得到了控制。进一步的，为了减小迎面风阻，箱体与姿态转换机构和电机的有机整合，使得无人机机体结构紧凑；进一步的，用双翼展开方式，实现飞行姿态的转换，效率更高且简单可靠；进一步的，也就是说很好的解决了可靠性、稳定性，安装和检修等指标。
5.为实现上述目的，本发明提供一种单引擎双翼铝构件飞行姿态转换巡检/拍摄无人机，其特征在于，包括：箱体组，用于所述飞行姿态转换电机的嵌入和集成，以实现在升空后的飞行姿态转换；主副机翼组，与箱体组中立板上铰链座铰接，用于飞行姿态的转换包括投影面积的扩大，像飞机翅膀一样，用作为浮力/或升力提升；尾翼组，与横杠组铰接，用于飞行姿态稳定和调整，像飞机尾翼一样用作为水平和转弯控制也包括投影面积的扩大，利于浮力/或升力提升；单引擎组，用于驱动垂直起飞和巡航飞行时的姿态转换和驱动。
6.优选的，所述的飞行姿态转换无人机，其特征在于，所述箱体组内包括：所述箱体组的两侧立板内，有上下主副机翼姿态控制电机嵌入，用于同步/或非同步带动主副机翼在水平和垂直之间变换，实现起飞升空和飞行姿态的变换也包括起飞时的质心匹配；以及在后部横杠内有内置尾翼姿态控制电机嵌入，用于带动各自尾翼在超水平和垂直之间变换，实现起飞和飞行姿态时在空位置的高度以及方位调节也包括垂直起飞时的质心的调节。
7.优选的，所述的飞行姿态转换无人机，其特征在于，所述箱体组内还包括：在所述箱体组两侧立板间上前中部的横杠体，设置有姿态控制电机，用于单引擎驱动组的姿态控制，以实现引擎在垂直起飞和巡航方向的驱动。
8.优选的，所述的飞行姿态转换无人机，其特征在于，所述箱体组还包括：在所述箱体组下部横杠，有用于摄像头和锂电池、飞行控制电路、姿态传感电路包括高度和方向等、5g或北斗定位电路等放置。
9.本发明提供的一种单引擎双翼铝构件飞行姿态转换巡检/拍摄无人机，通过对装置各部件的优化包括模块化设计，尤其大部分部件均可通过铝件钣金工艺制成，实现了轻量化。进一步的，该无人机姿态变换电机嵌于箱体内，充分彰显了结构简单，降低了工艺难度和制造成本，且易于检查和维修等特点。显见，该无人机成本低，结构强度有保障，工艺简单，易于实现，可进行大批量生产。最重要的它的很好的适应性和实用性，便于很好的推进该无人机的普及和应用。
附图说明
10.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1为本发明实施例飞行姿态转换无人机巡航姿态时的装备示意图；图2为本发明实施例飞行姿态转换无人机垂直起飞时的装备示意图；图3为本发明实施例飞行姿态转换无人机箱体两侧立板装备示意图；图4为本发明实施例飞行姿态转换无人机箱体上部横杠组装备示意图；图5为本发明实施例飞行姿态转换无人机箱体下部横杠组装备示意图；图6为本发明实施例飞行姿态转换无人机主机翼装备示意图；图7为本发明实施例飞行姿态转换无人机副机翼装备示意图；图8为本发明实施例飞行姿态转换无人机尾翼装备示意图；图9为本发明实施例飞行姿态转换无人机单引擎组装备示意图。
11.具体实施方案以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分尽量按比例绘制例如以箱体宽度和高度方向尺寸为基准的按比例绘制。此外，在图中可能未显示出某些公知的部分。
12.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清
楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
13.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
14.图1为本发明实施例飞行姿态转换无人机巡航姿态时的装备示意图；图中无人机包括：箱体1、横杠组2、主机翼组3、副机翼组4、尾翼组5、姿态控制电机6、单引擎组7（双旋翼共轴反桨）、摄像头8。
15.箱体1，是用铝件制作，作为主件，放置在中心位置；从迎面看，四角有桶状柱体分割凸缘，用于形成铰链结构，实现用铝件制作的主副机翼3和4在飞行时的实时姿态转换，以完成节能飞行；在上方后端有嵌于箱体的横杠2，有桶状柱体分割凸缘，，形成铰链座结构，用于铝件制作的尾机5的飞行的姿态分别转换与控制；在箱体迎面两侧立板上下有桶状柱体分割凸缘，涂胶插入主副机翼姿态控制电机61~62（图中姿态控制电机总称6），形成固定，用于形成在巡航飞行时的产生迎风浮力/或升力，使飞行能耗大为下降。在顶部后侧桶状柱体分割凸缘，中涂胶插入尾翼姿态控制电机63，在有风道的情况下，用于形成飞行姿态在迎风的作用下，完成无人机的上下浮动和转向功能；在箱体上部前部有包括桶状横杠2，用于引擎姿态控制电机64的嵌入，实现单引擎的在巡航时的姿态分别转换与控制，以完成垂直起飞到巡航飞行的节能转换。在箱体后下部有横杠组成的电源/电路盒，用于装入锂电池、飞行控制电路、姿态传感电路包括高度和方向等、5g或北斗定位电路等包括摄像头。
16.图2为本发明实施例飞行姿态转换无人机垂直起飞时的装备示意图；处于垂直起飞姿态，是由：箱体1、横杠组2、主机翼组3、副机翼组4、尾翼组5、姿态转换电机6、单引擎组7、摄像头8组成。由图可见，起飞前主副机翼、尾翼都处于下垂紧缩姿态，体型如箱体，缩小了投影面积，便于缩小垂直起飞的能耗。对比图1，当主副机翼3和4（包括尾翼）展开时，形成两翼扩大的投影面积，便于形成较大迎风的浮力/升力，用于降低引擎驱动能耗，保证了更长的持空能力和保证长飞行距离。
17.图3为本发明实施例飞行姿态转换无人机箱体两侧立板装备示意图；如图所示，两侧立板11和14（图中未标注）作为支撑主件，放置在中心两侧，是用铝件制作。在该件上迎面四角和上平面后部有共四个有桶状柱体分割凸缘，作为铰链座结构，用于主副机翼和尾翼的铰接,在端面凸缘上有圆孔，用于主副机翼姿态控制电机涂胶插入，形成固定，实现带的主副机翼和尾翼姿态实时转换；在凸缘间有切口，通过分割，以形成包含有轴承支撑铰链结构，以完成主副机翼和尾翼姿态控制电机的轴线与平台间无障碍转动，即带动主副机翼和尾翼与上平台从垂直到水平之间的转换，实现起飞到巡航的姿态实时转换。在两立板上有多个切槽，用于横杠组的嵌入，完成定位、固定和承载；根据本发明上述实施例提供的箱体立板结构，作为基础构件，是用铝件钳工（包括靠模压制、靠模冷拔、褶边和折弯等工艺）方式完成；铝合金的可加工性包括比强度高特点，工艺简单，实现便捷。姿态控制电机有机的嵌入或粘连在所述凸缘孔内，呈一体化结构，结构简洁和可靠。
18.图4为本发明实施例飞行姿态转换无人机箱体上部横杠组装备示意图；由图，横杠22放置在箱体上前部，是用铝件制作。在该件上的桶状圆柱结构，用于单引擎状态转换控制电机涂胶插入，形成固定，实现对引擎的姿态变换控制；在中部有切槽a22，用于引擎连接板在切槽处形成从垂直到水平无障碍转动和垂直到平面的限位；在两侧端面下侧和中间立面
有外延凸缘b22，用于与箱体两侧立板的插入和焊接（热风熔丝焊接）固定。横杠21，放置在箱体上后部，也是用铝件作；在该件上的桶状柱体切割形成铰链座凸缘a21，用于两尾翼姿态控制电机涂胶插入，实现固定，完成对尾翼的姿态变换控制；在下平面和立面两侧端面上，有延伸的凸起b21，用于与箱体两侧立板的插入和焊接固定。
19.根据本发明上述实施例提供的横杠，作为承载件，是用铝件钣金工艺完成；工艺简单，可加工型和比强度高特点，实现便捷；姿态控制电机有机的嵌入或粘连在圆孔内，呈一体化结构，结构简洁和可靠。
20.图5为本发明实施例飞行姿态转换无人机箱体下部横杠组装备示意图；由图，横杠24放置在箱体下部，是用铝合金前后两端向上褶边成“c”状，用于形成电源/电路盒融入空间，完成锂电池、飞行控制电路、姿态传感电路包括高度和方向等、5g或北斗定位电路等的电路盒的装入；在上部有铝制四角钻孔的盖板25，通过垫柱与横杠下部螺丝连接；在“c”状体两侧端面下平面上，安装有摄像头8；同样，在“c”状体两侧端面有延伸的凸起，用于与箱体两侧立板的插入和焊接固定。
21.根据本发明上述实施例提供的横杠，作为承载件，是用铝件钣金工艺完成；工艺简单，可加工型和比强度高特点，实现便捷；图6为本发明实施例飞行姿态转换无人机主机翼结构示意图；如图1和2显示，主机翼放置箱体两侧，两两对应，是用铝件制作。该图中31是左侧件，反扣显示；在前段有凸缘a31，用于形成铰链结构，与箱体中的立板铰链座铰接，形成巡航时的姿态变换；在凸缘中有嵌入的垫块32孔内有留有平面，用于插入机翼姿态控制电机轴体时，形成平面衔接，带动同步转动；在凸缘处，有用于与箱体中的立板铰链座无障碍的圆弧/倒角切割b31，也在外观上保证出现大的缝隙；在顶处有相应的切割，以保证主机翼的无障碍的转动和缝隙出现尽可能小；在前端有转角结构，似飞机尾翼，能起到稳流作用，对飞行巡航中对抗风有利。
22.根据本发明上述实施例提供的主机翼，作为转动件，是用铝件钣金工艺完成；铝合金的可加工性和比强度较高，工艺简单，实现便捷；在主机翼展开时，是形成的投影面积，对巡航时的浮力/或升力的上下是基本保证。图7为本发明实施例飞行姿态转换无人机副机翼结构示意图；如图1和2显示，副机翼也是放置箱体两侧，两两对应，是用铝件制作。该图中41是左侧件，反扣显示；在前段有桶状柱形切割凸缘a41，用于形成铰链结构，与箱体中的铰链座铰接，形成巡航时的姿态变换；在凸缘中有嵌入的垫块42，在孔内有留有平面，用于插入机翼姿态控制电机轴体时，形成平面衔接，带动同步转动；在凸缘分割切除处，需要圆弧或倒角b41处理，使铰链结构无障碍转动，少缝隙显示；在后端有转角结构，似飞机尾翼，能起到稳流作用，对飞行巡航中对抗风有利。
23.根据本发明上述实施例提供的副机翼，作为转动件，是用铝件钣金工艺完成；铝合金的可加工型和比强度较高，工艺简单，实现便捷；在副机翼展开时，是形成的投影面积，对巡航时的浮力/或升力的上下是很好补充，特别在低速巡航飞行时很有效。
24.图8为本发明实施例飞行姿态转换无人机尾翼结构示意图；由图，尾翼51放置在箱体背面，是用铝件制作，该件反置状；在前部有凸缘a51的分割，用于铰链与箱体铰链座铰接，形成在飞行时的姿态变换；在凸缘内的垫块52孔内有留有的平面，用于插入尾翼姿态控制电机轴插入，形成平面衔接，带动同步转动；在分割切除处，有圆弧或倒角b41处理，使铰
链结构无障碍转动，看少缝隙状；在后部有转角结构，有利于在巡航姿态时，似飞机尾翼，能起到稳流抗风作用。
25.根据本发明上述实施例飞行姿态转换无人机提供的尾翼，是用铝件钣金工艺完成；铝合金的可加工型和比强度较高特点，工艺简单，实现便捷；姿态控制电机嵌入凸缘孔内，两尾翼可非同步转动，实现飞行时的水平飞行和转向时的有效和多变控制。
26.图9为本发明实施例飞行姿态转换无人机引擎组装配示意图；由图，引擎组是由驱动电机71、共轴反桨齿轮箱72、连接板73、叶片74、引擎状态控制电机64组成。以引擎姿态控制电机中心，涂胶插入横杠在中部孔内，形成固定；当引擎姿态控制电机转动时，通过连接板形成对驱动电机包括叶片的联动，实现飞行姿态的转换。
27.根据本发明上述实施飞行姿态转换无人机例提供的引擎组，宜用高效电机例如无刷电机实现；而引擎姿态控制电机涉及定位问题，宜用例如带减速器的步进电机实现。
28.根据本发明上述实施例提供的摄像头，作为转动件，是用铝件钣金工艺完成；铝合金的可加工型和比强度较高，工艺简单，实现便捷；同时板面弧形结构，对比平面，有利于无人机在巡航飞行时的风阻下降。
29.综上所述，本发明的实施例一种单引擎双翼铝构件飞行姿态转换巡检/拍摄无人机，具有明显的起飞时的结构紧缩特征和飞行姿态时的双机翼展开特征，使得从起飞到巡航飞行时的能耗大幅度降低；尤其在巡航能力方面得到大大加强。主件是系铝件钣金工艺制备，得到很好的优化包括轻量化结构，使得了结构简练，对整体的制成带来了方便，也使成本得到了很好的控制。嵌于箱体中的姿态控制电机对引擎、主机翼、副机翼、尾翼控制带来了很好的有机配合，体积减小；同时，对引擎、主副机翼、尾翼的分别控制，加强了飞行姿态的很好的把控。总之单引擎双翼铝件构件飞行姿态转换物流无人机，是由比较实际尺寸绘制，可以细化型图，用于指导生产；同时致力简单、可靠、低价的原则，也为可以进一步推进无人机技术的普及和应用起到助力作用。
30.以上所述仅为本发明的优选实施例并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之。