新型三轴飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无人飞行器，具体为一种新型三轴飞行器。
【背景技术】
[0002]现如今世界各国都在大力发展无人飞行器技术。无人飞行器能够广泛的应用于军事侦查、航拍、野外救援等工作。现有的无人飞行器包括单轴和多轴飞行器。其中三轴飞行器(Y3)其结构一般为机身前部或尾部安装有一个螺旋桨，机身的左右两侧中心处对称安装有一对螺旋桨，螺旋桨转轴竖直设置，螺旋桨基本是水平转动。这种单数桨(三个桨)的结构设计使得机身整体不够稳定，有时候大动作时，这种结构会导致动力分配不足，使飞行器失控坠落。而且作为三轴飞行器动力分配本身就不平均，要调整动力分配、同时还要维稳就变得非常困难。
【发明内容】
[0003]本实用新型为解决目前三轴飞行器结构设计不合理导致飞行状态不够稳定且飞行模式受限的技术问题，提供一种新型三轴飞行器。
[0004]本实用新型是采用如下技术方案实现的:一种新型三轴飞行器，包括机身，机身左右两侧对称设有转轴均呈竖直设置的第一螺旋桨和第二螺旋桨；机身前端通过支架连接有一个呈水平设置的涵道，涵道内设有一对反向共轴的第三螺旋桨和第四螺旋桨；机身的尾部中心设有方向舵。
[0005]在机身前端设置有一对反向共轴的螺旋桨，这样整个机身的飞行状态就非常稳定，易于控制。此时的飞行器为Y4结构。
[0006]进一步的，所述涵道内水平设有与机身左右两侧中心连线平行的第一转轴，所述第三螺旋桨和第四螺旋桨均设在第一转轴上；涵道内置有驱动第一转轴绕自身轴线转动的第一微型电机；所述机身尾部中心水平向后延伸有一个连接段，连接段内设有与机身左右两侧连线垂直的第二转轴；第二转轴的前端位于机身内部并通过机身内置的第二微型电机驱动，方向舵固定在第二转轴的末端并在第二微型电机的驱动下可绕第二转轴的轴线转动。
[0007]机身前端的两个反向共轴的螺旋桨可以绕着第一转轴转动，飞行器机身两端各安装有一个螺旋桨，尾部是可以旋转的方向舵，这样的设计使得整个飞行器除了可以像传统的三轴飞行器飞行外，还可以在单轴吊机模式下飞行。单轴吊机模式飞行时第三、第四螺旋桨在第一转轴的带动下旋转变成与机身垂直的状态(即第三、第四螺旋桨的转动面与机身垂直)；此时方向舵转成与机身垂直的状态，这样整个飞行器就可以实现类似直升机式的空中悬停及垂直飞行。此时的飞行器为Y6结构。
[0008]进一步的，第一螺旋桨配有与其反向共轴的第五螺旋桨；第二螺旋桨配有与其反向共轴的第六螺旋桨。
[0009]单数桨都是不稳定结构，如直升机、三桨机、五桨机、七桨机。在飞行器中轴线两边必须完全对称，桨数一样、转向相反，这样才是稳定结构，才不会自旋。单数，比如三桨，只能是2个正转，1个反转，或者2个反转，1个正转，不对称、不平衡。3轴6桨，即3个同轴反向的螺旋桨，一共6个桨，就符合中轴线两边绝对对称，是稳定的。
[0010]本实用新型的创新点:本实用新型可以实现以三旋翼垂直飞行，固定翼水平飞行，单轴吊机飞行。固定翼水平飞行时可以利用固定翼(机身即固定翼)飞行速度快，航程远的优势装载货物远距离运输；当到达目的地后，可以转为三轴模式飞行，垂直状态飞行，通过寻找降落场地卸下货物；当在楼宇间过道比较窄时，转为单轴吊机模式飞行则可以在很窄的过道中侧身通过。飞行到高层住户窗户旁要卸载货物时，可以采用单轴垂直吊机模式，装载货物的货仓面对窗户，由于螺旋桨在飞机头部，距离货仓有段距离，房间内的人取货物比较安全，这样高层客户就不用下楼取货了。
[0011]当要运送的货物较重时可以采用三轴Y6飞行器运输，这种状态下飞行器动力更强，可以运送更重的货物，而其他功能与Y3模式相同。
[0012]本实用新型的主要用途:1.用于快递无人机:目前在山区、偏远乡村等农村市场的无人机速递业务无人机物流，主要还是应用在偏远地区，或者是物流站点之间的应急快件运送等特殊场景，各家物流企业对这一小众应用的需求并不是十分庞大，很难短时间内与消费者直接见面这一行业目前仍处于早期萌芽阶段，市场上远远未迎来爆发式需求，而且应用在公众市场为消费者送货并不现实，相比之下农村物流、农业、测绘等行业应用的市场空间会更大。”新型三轴飞行器可以在物流站点装上货物-固定翼飞行-三轴派送(空间较大)/单轴吊机派送(高层楼宇客户)。
[0013]2.反恐:单轴吊机模式可以适应城市高楼林立，空间较小甚至在有机身头部螺旋桨宽度的胡同或过道里都可飞行通过。多模式的飞行特性可以满足城市反恐中在不同环境下侦查，追击罪犯的任务。罪犯乘车逃跑用固定翼模式快速追击，逃进居民区，丛林等用三轴或单轴模式追击。
[0014]3.电力巡线:目前电力巡线应用多的机型为固定翼和多旋翼，固定翼无人机应用在长距离输电线的巡视，多旋翼常应用在电力线的牵引架线和特定线路段详尽侦查上。采用本实用新型所述的三轴飞行器则可以用一架飞行器完成多种巡线任务需求，单轴/三轴时可以牵引架线和特定线路的详细观察，固定翼时可以从远处快速部署飞向任务区开展大范围巡线。
【附图说明】
[0015]图1本实用新型所述Y4结构水平飞行时的俯视结构示意图。
[0016]图2本实用新型所述Y4结构在单轴吊机模式飞行时的结构示意图。
[0017]图3本实用新型所述Y4结构水平飞行时的立体结构示意图。
[0018]图4本实用新型所述Y6结构在水平飞行时的俯视结构示意图。
[0019]图5本实用新型所述Y6结构在单轴吊机模式飞行时的结构示意图。
[0020]图6本实用新型所述Y6结构水平飞行时的立体结构示意图。
[0021]1-机身，2-第一螺旋桨，3-第二螺旋桨，4-支架，5-涵道，6_第三螺旋桨，7_第四螺旋桨，8-方向舵，9-第一转轴，10-连接段，11-第五螺旋桨，12-第六螺旋桨，13-第二转轴。
【具体实施方式】
[0022]一种新型三轴飞行器，包括机身1，机身1左右两侧对称设有转轴均呈竖直设置的第一螺旋桨2和第二螺旋桨3 ;机身1前端通过支架4连接有一个呈水平设置的涵道5 (涵道与机身基本位于同一平面)，涵道5内设有一对反向共轴的第三螺旋桨6和第四螺旋桨7 ;机身1的尾部中心设有方向舵8。
[0023]所述涵道5内水平设有与机身1左右两侧中心连线平行的第一转轴9，所述第三螺旋桨6和第四螺旋桨7均设在第一转轴9上；涵道5内置有驱动第一转轴9绕自身轴线转动的第一微型电机；所述机身1尾部中心水平向后延伸有一个连接段10，连接段10内设有与机身1左右两侧连线垂直的第二转轴13 ;第二转轴13的前端位于机身1内部并通过机身1内置的第二微型电机驱动，方向舵8固定在第二转轴13的末端并在第二微型电机的驱动下可绕第二转轴13的轴线转动。
[0024]第一螺旋桨2配有与其反向共轴的第五螺旋桨11 ;第二螺旋桨3配有与其反向共轴的第六螺旋桨12。
[0025]所述第一转轴9可在90度范围内转动；第二转轴13可在90度范围内转动。
[0026]第一转轴通过设在涵道内的轴承支撑，涵道内设有驱动第一转轴的第一微型电机；第二转轴也通过轴承支撑在机身内；机身内部还设有控制飞行器飞行的控制系统以及与地面通讯的通讯系统；控制系统根据地面的信号调整第一、第二转轴的转动，进而改变飞行器的飞行模式以及飞行姿态；相应的控制方法以及控制软件均是现有公知技术，是易于实现的；反向共轴技术已经是现有的成熟技术，相应的机械布局以及安装均是容易实现的。
[0027]图1为Y4结构在水平飞行时的俯视结构示意图，飞行器的飞行模式为传统三轴模式，第三、第四螺旋桨与机身面平行；图2为Y4结构在单轴吊机模式下飞行时的结构示意图，第三、第四螺旋桨转动面与机身垂直，整个飞行器像直升机一样垂直上升下降；图3为Y4的固定翼模式，第三、第四螺旋桨与机身面垂直，飞行器采用和固定翼飞机一样的方式飞行。图4为Y6结构在水平飞行时的俯视结构示意图，飞行器的飞行模式为传统三轴模式，第三、第四螺旋桨与机身面平行；图5为Y6结构在单轴吊机模式下飞行时的结构示意图，第三、第四螺旋桨转动面与机身垂直；图6为Y6固定翼模式，第三、第四螺旋桨与机身面垂直。图中第二转轴13由于在连接段内所以并未画出，但其相应位置已经标出。
【主权项】
1.一种新型三轴飞行器，包括机身(1)，机身(1)左右两侧对称设有转轴均呈竖直设置的第一螺旋桨(2)和第二螺旋桨(3);其特征在于，机身(1)前端通过支架(4)连接有一个呈水平设置的涵道(5)，涵道(5)内设有一对反向共轴的第三螺旋桨(6)和第四螺旋桨(7);机身(1)的尾部中心设有方向舵(8)。2.如权利要求1所述的新型三轴飞行器，其特征在于，所述涵道(5)内水平设有与机身(1)左右两侧中心连线平行的第一转轴(9)，所述第三螺旋桨(6)和第四螺旋桨(7)均设在第一转轴(9)上；涵道(5)内置有驱动第一转轴(9)绕自身轴线转动的第一微型电机；所述机身(1)尾部中心水平向后延伸有一个连接段(10)，连接段(10)内设有与机身(1)左右两侧连线垂直的第二转轴(13);第二转轴(13)的前端位于机身(1)内部并通过机身(1)内置的第二微型电机驱动，方向舵(8)固定在第二转轴(13)的末端并在第二微型电机的驱动下可绕第二转轴(13)的轴线转动。3.如权利要求1或2所述的新型三轴飞行器，其特征在于，第一螺旋桨(2)配有与其反向共轴的第五螺旋桨(11);第二螺旋桨(3)配有与其反向共轴的第六螺旋桨(12)。4.如权利要求2所述的新型三轴飞行器，其特征在于，所述第一转轴(9)可在90度范围内转动；第二转轴(13)可在90度范围内转动。
【专利摘要】本实用新型涉及无人飞行器，具体为一种新型三轴飞行器。解决了目前三轴飞行器结构设计不合理导致飞行状态不够稳定且飞行模式受限的技术问题。一种新型三轴飞行器，包括机身，机身左右两侧对称设有转轴均呈竖直设置的第一螺旋桨和第二螺旋桨；机身前端通过支架连接有一个呈水平设置的涵道，涵道内设有一对反向共轴的第三螺旋桨和第四螺旋桨；机身的尾部中心设有方向舵。采用本实用新型所述的三轴飞行器则可应用于快递无人机、反恐和电力巡线等工作。
【IPC分类】B64C27/28, B64C27/08
【公开号】CN205022863
【申请号】CN201520782819
【发明人】吕高, 李俊明, 刘宇超
【申请人】山西大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月10日