一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身

1.本实用新型涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身。


背景技术：

2.无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机的特点是机上无驾驶仓，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。目前，无人机通过在其机壳上安装照相机、电影摄像机、标准或电视摄影机、红外扫描器和雷达等遥感设备，可完成各种拍摄、侦察和监视等任务从而适用于城市管理、农业、地质、气象、安防、侦察、电力巡检、抢险救灾等领域。
3.然而，现有的氢燃料电池动力无人机仍存在如下缺点：机壳各部分一般需要螺钉锁合在一起，这样会大大增加无人机的重量，严重影响无人机的飞行性能，且安装与拆卸不方便，使得机壳内部件的维修与更换过程比较麻烦；机壳内各模块之间的信号屏蔽不好，相互之间容易发生干扰，从而影响各模块的信号传输质量，甚至严重时会影响无人机的飞行安全；机壳内的各模块的布局不合理，使得机壳内的空间未得到合理利用，与此同时，有的无人机在运用燃料电池技术后，氢气瓶、管道、线缆、动力电池等暴露在外，无疑增加了空气阻力，而且还容易造成线缆损坏，影响使用寿命。专利号为cn201721188019.9的中国实用新型专利公开了一种具有高续航储氢及燃料电池系统的无人机，其储氢反应器及氢气缓冲罐设置于暴露于机翼外部，会增加空气阻力，容易被损坏，极易发生事故等。
4.针对现有技术的不足，提供一种能解决上述背景技术中提出的问题的氢燃料电池动力的一体化无人机机身是很有必要的。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身，其能够针对现有技术中的不足之处，提出解决方案，通过整体结构设计，旨在方便无人机部件的维修和更换，同时充分合理利用壳内空间，从而减小飞行风阻与整体重量，以保证无人机能够垂直起降，还能大大提高续航能力。
6.本实用新型的实施例提供一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身，包括机身骨架、机身壳体和尾盖壳体，所述机身骨架固定于所述机身壳体和所述尾盖壳体内部，所述机身壳体与所述尾盖壳体通过铰链连接形成机身；
7.所述机身骨架包括从前至后依次连接的机身肋、尾盖框和尾盖肋，并与所述机身壳体相连从前至后依次形成一体仓、载荷仓、气瓶室和电机安装室，所述一体仓与所述载荷仓之间通过载荷仓挡板分隔，所述一体仓内安装飞行控制系统和进排气流道；所述载荷仓与所述气瓶室之间通过载荷仓隔离板分隔，所述载荷仓用于安装无人机任务载荷；所述气瓶室内上下叠放有气瓶和锂电池；所述电机安装室包括电机安装板，所述电机安装板连接
于所述尾盖肋的端部，电机安装于所述电机安装室内，且电机转轴固定于所述电机安装板上。
8.在本实用新型的一些实施例中，所述上腔室用于安装所述飞行控制系统，所述下腔室用于安装进排气流道，所述进排气流道内用于容置燃料电池，所述进排气流道的底部设有用于安装电堆的控制板、功率板以及用于降温的散热片，所述散热片与所述机身壳体通过螺钉连接。
9.在本实用新型的一些实施例中，所述一体仓由横置的飞控安装板分隔为上腔室和下腔室，所述飞控安装板通过三个飞控安装脚架与所述机身壳体的内壁连接，三个所述飞控安装脚架位于等边三角形的三个顶点处，所述飞控安装板与三个所述飞控安装脚架通过螺栓连接，三个所述飞控安装脚架与所述机身壳体粘接。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述进排气流道呈y字型，包括相互扣合的进气流道和分流的两个排气流道，所述进气流道的前端设有空气进口，所述排气流道的两侧设有两个空气出口，所述进气流道与所述排气流道的连接处左右两侧上方同一高度开设有进气口，下方同一高度开设有排气口，所述排气流道左右两侧同一高度各开设有一个线路连接孔。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述气瓶室内部横向设置有两个柱形导轨，所述柱形导轨的两端分别与所述机身肋卡接，所述柱形导轨用于支撑所述气瓶；所述气瓶室的底部设有锂电池安装板，所述锂电池安装板的边缘固定于所述机身肋上，所述锂电池安装板用于承载锂电池；所述气瓶室的顶部设有机翼安装加强板，所述机翼安装加强板通过螺钉与所述机身壳体连接。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述尾盖框与所述电机安装板上相对设有多组卡槽，多根所述尾盖肋的两端分别卡接于多组所述卡槽内，所述电机安装板的中心位置开设有电机安装孔，所述电机转轴固定于所述电机安装孔上。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述载荷仓挡板和所述载荷仓隔离板分别安装在所述机身肋上，并通过螺钉与所述机身肋连接。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述一体仓的顶部设有飞控盖板，所述飞控盖板盖合于所述机身壳体前端顶部开设的机头开口处，并与所述机身壳体通过螺钉连接。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述载荷仓的顶部设有载荷仓盖板，所述载荷仓盖板盖合于所述机身壳体开设的载荷仓开口处，并通过铰链与所述机身壳体相连。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述机身截面呈圆弧形，且所述机身的外部线条呈流线型，所述尾盖壳体呈圆台形，所述尾盖壳体的尾部镂空。
17.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
18.本实用新型机身骨架、机身壳体和尾盖壳体，所述机身骨架固定于所述机身壳体和所述尾盖壳体内部，所述机身壳体与所述尾盖壳体通过铰链连接形成机身；所述机身骨架包括从前至后依次连接的机身肋、尾盖框和尾盖肋，并与所述机身壳体相连从前至后依次形成一体仓、载荷仓、气瓶室和电机安装室，所述一体仓与所述载荷仓之间通过载荷仓挡板分隔，所述一体仓内安装飞行控制系统和进排气流道；所述载荷仓与所述气瓶室之间通过载荷仓隔离板分隔，所述载荷仓用于安装无人机任务载荷；所述气瓶室内上下叠放有气瓶和锂电池；所述电机安装室包括电机安装板，所述电机安装板连接于所述尾盖肋的端部，
电机安装于所述电机安装室内，且电机转轴固定于所述电机安装板上。通过采用机身壳体和尾盖壳体包覆机身骨架的连接方式，减少机身壳体上用于连接的螺钉，减轻无人机重量，通过将机身骨架分隔为多个容纳仓分别放置不同的物品，将氢燃料系统置于机身内部，减少空气阻力的同时保护氢燃料系统以及其余物品不易被损坏，充分合理利用壳内空间，从而减小飞行风阻与整体重量，以保证无人机能够垂直起降，还能大大提高续航能力。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本实用新型实施例中氢燃料电池动力的一体化无人机机身的整体结构图；
21.图2为本实用新型实施例中无人机机身的内部结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例中进排气流道的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例中无人机机身的底部结构示意图。
24.附图标记：100、机身肋；101、长肋条；102、竖向肋条；103、环形肋条；110、尾盖框；120、尾盖肋；200、一体仓；210、进排气流道；211、进气流道；212、排气流道；213、空气进口；214、空气出口；215、进气口；216、排气口；217、线路连接孔；220、飞控安装板；230、散热片；240、飞控安装脚架；250、飞控盖板；300、载荷仓；310、载荷仓挡板；320、载荷仓隔离板；330、载荷仓盖板；400、气瓶室；410、柱形导轨；420、锂电池安装板；430、锂电池；440、机翼安装加强板；500、电机安装室；510、电机安装板；520、电机转轴；600、机身壳体；700、尾盖壳体。
具体实施方式
25.实施例
26.参照图1-图4，示出了本实用新型实施例的一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身的结构示意图；
27.一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身，具体包括：机身骨架、机身壳体600和尾盖壳体700，机身骨架固定于机身壳体600和尾盖壳体700内部，机身壳体600与尾盖壳体700通过铰链连接形成机身；
28.机身骨架包括从前至后依次连接的机身肋100、尾盖框110和尾盖肋120，并与机身壳体600相连从前至后依次形成一体仓200、载荷仓300、气瓶室400和电机安装室500，一体仓200与载荷仓300之间通过载荷仓挡板310分隔，一体仓200内安装飞行控制系统和进排气流道210；载荷仓300与气瓶室400之间通过载荷仓隔离板320分隔，载荷仓300用于安装无人机任务载荷；气瓶室400内上下叠放有气瓶和锂电池430；电机安装室500包括电机安装板510，电机安装板510连接于尾盖肋120的端部，电机安装于电机安装室500内，且电机转轴520固定于电机安装板510上。
29.下面，将对本示例性实施例中一种氢燃料电池动力的一体化无人机机身作进一步地说明。
30.在作为一种本实施例中的一种实施方式中，上述机身骨架固定于机身壳体600和
尾盖壳体700内部，上述机身壳体600与尾盖壳体700通过铰链连接形成机身，机身骨架包括从前至后依次连接的机身肋100、尾盖框110和尾盖肋120，机身肋100包括底部沿机身长度方向的两根长肋条101和从前至后依次垂直设置于长肋条101上的竖向肋条102以及环形肋条103，机身肋100与机身壳体600相连从前至后依次形成一体仓200、载荷仓300、气瓶室400和电机安装室500，上述一体仓200与载荷仓300之间通过载荷仓挡板310分隔，载荷仓挡板310与竖向肋条102通过螺钉连接，上述一体仓200内安装飞行控制系统和进排气流道210，进排气流道210内部设有氢氧燃料电堆，所需空气进入进排气流道210内与电堆中的氢气反应，将氢气的化学能转化为无人机所需要的电能，并将电能贮存起来，后续为无人机的动力装置提供电能，驱动无人机前行，余下的空气则从两侧的流道排出；上述载荷仓300与气瓶室400之间通过载荷仓隔离板320分隔，载荷仓隔离板320也与其中一个竖向肋条102通过螺钉固定连接，上述载荷仓300用于安装无人机任务载荷；上述气瓶室400内上下叠放有气瓶和锂电池430，气瓶室400内设有储氢装置，用于存储压缩氢气；上述电机安装室500包括电机安装板510，电机安装板510连接于尾盖肋120的端部，电机安装于电机安装室500内，且电机转轴520固定于电机安装板510上，电机安装在尾部内，驱动无人机的旋桨前行。
31.作为一种示例，上述一体仓200由横置的飞控安装板220分隔为上腔室和下腔室，上述上腔室用于安装飞行控制系统，上腔室由设置在一体仓200顶部的飞控盖板250和飞控安装板220以及机身壳体600合围而成，上腔室内集成无人机的控制系统，飞控盖板250盖合于机身壳体600前端顶部开设的机头开口处，并与机身壳体600通过螺钉连接；上述下腔室用于安装进排气流道210，上述进排气流道210内用于容置燃料电池，上述进排气流道210的底部设有用于安装电堆的控制板、功率板以及用于降温的散热片230，控制板与功率板用于控制电堆的反应，散热片230用于为功率板工作时产生的热量进行散热，散热片230与机身壳体600通过螺钉连接，散热片230上设有若干散热孔，散热孔与外部连通，用于将热量散发至外部，上述飞控安装板220通过三个飞控安装脚架240与机身壳体600的内壁连接，三个飞控安装脚架240位于等边三角形的三个顶点处，飞控安装板220与三个飞控安装脚架240通过螺栓连接，三个飞控安装脚架240与机身壳体600粘接，提高飞控安装板220的安装稳定性，从而提高机身前端的稳定性。
32.作为一种示例，上述进排气流道210呈y字型，包括相互扣合的进气流道211和分流的两个排气流道212，上述进气流道211的前端设有空气进口213，上述排气流道212的两侧设有两个空气出口214，空气从空气进口213进入与电堆中的氢气反应，将氢气的化学能转化为无人机所需要的电能，并将电能贮存起来，后续为无人机的动力装置提供电能，驱动无人机前行，余下的空气则从两侧的空气出口214排出，由于电堆的反应会产生一定的热量，因此可将空气出口214设计为呈现一个渐缩的趋势，这样的结构设计便于后续余热回收装置的安装；上述进气流道211与排气流道212的连接处左右两侧上方同一高度开设有进气口215，下方同一高度开设有排气口216，飞行时所受到的空气来流从下腔室内的进气口215进入，并与安装在进气口215处的氢气在电堆中反应，反应后的产物从排气口216排出，余下的空气则从两侧的空气出口214排出，排气流道212左右两侧同一高度各开设有一个线路连接孔217，用于线路连接。
33.作为一种示例，上述载荷仓300的顶部设有载荷仓盖板330，载荷仓300由载荷仓盖板330、载荷仓挡板310、载荷仓隔离板320以及机身壳体600合围形成，上述载荷仓盖板330
盖合于机身壳体600开设的载荷仓300开口处，并通过铰链与机身壳体600相连。
34.作为一种示例，上述气瓶室400内部横向设置有两个柱形导轨410，柱形导轨410的两端分别与机身肋100卡接，具体地，环形肋条103上开设有卡槽，柱形导轨410的两端卡设于卡槽内，柱形导轨410用于支撑气瓶，气瓶从气瓶室400的尾部沿机身的中心轴线置入，置于两根固定在机身肋100的柱形导轨410上，这样设计的目的在于避免了机身壳体600上部由于安装气瓶设置大型开口而带来的机身受力构件的完整性被破坏的风险，也减少了使用过多的螺钉进行锁合的情况，大大减轻了无人机机身的重量，同时增加了整个机身的密闭性，一定程度上避免了机身内部线缆损坏，影响寿命的风险；上述气瓶室400的底部设有锂电池安装板420，锂电池安装板420的边缘固定于机身肋100上，锂电池安装板420用于承载锂电池430；气瓶室400的顶部设有机翼安装加强板440，机翼安装加强板440通过螺钉与机身壳体600连接，气瓶上方的机翼安装加强板440通过螺钉与机身壳体600固联，从而能够实现无人机机翼的稳定安装。
35.作为一种示例，上述尾盖框110与电机安装板510上相对设有多组卡槽，多根尾盖肋120的两端分别卡接于多组卡槽内，优选地，尾盖肋120设置三根，三根尾盖肋120将尾盖框110与安装板连接起来，能提高稳定性的同时也不会导致机身过重，电机安装板510的中心位置开设有电机安装孔，上述电机转轴520固定于电机安装孔上，从而能够为设置在尾部的旋桨提供转动驱动力。
36.作为一种示例，上述机身截面呈圆弧形，且机身的外部线条呈流线型，尾盖壳体700呈圆台形，尾盖壳体700的尾部镂空。圆弧形的机身截面、弧线型的机头设计减少了无人机的阻力，提高了无人机飞行时的安全性和续航能力。
37.综上，本发明通过整体结构设计，将机身壳体600直接包覆于机身骨架外部，减少连接螺钉等连接结构的使用，通过在机身内部形成多个容纳仓，旨在方便无人机部件的维修和更换，且将控制系统、氢燃料系统以及锂电池430、电机等结构均匀布置与机身内部，充分合理利用壳内空间，从而减小飞行风阻与整体重量，以保证无人机能够垂直起降，还能够大大提高续航能力。
38.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。