一种高强度轻便型多旋翼无人机及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度轻便型多旋翼无人机及其制造方法，无人机包括机身、悬臂、螺旋桨单元和起落架，机身呈长方体结构，四个悬臂分别通过销轴对称安装在机身上，四个悬臂均能够绕各自的安装销轴旋转并能够被锁定，从而能够在伸出去的工作位置和折回紧贴机身侧壁的收放位置之间进行转换。四组所述螺旋桨单元分别通过电机架连接在四个所述悬臂的另一端部，四个所述起落架分别与所述悬臂垂直地安装在所述螺旋桨单元的下部，所述起落架可折叠至与所述悬臂平行。本发明专利技术的整个无人机结构采用多种材质合理布局制造而成，既保证了无人机的结构强度又显著地降低了无人机的结构重量，为无人机挂载大载荷长航时提供了帮助。

A high-strength portable multi rotor UAV and its manufacturing method

The invention discloses a high strength lightweight multi rotor unmanned aerial vehicle and its manufacturing method. The UAV consists of a fuselage, a cantilever, a propeller unit and a landing gear. The fuselage is a rectangular body structure. The four cantilevers are mounted on the fuselage symmetrically on the pin axis, and the four cantilevers can be rotated around the self mounting pin shaft and can be locked. Thus, it is possible to convert between the extended working position and the retractable position close to the side wall of the fuselage. The four sets of propeller units are connected to the other end of the four cantilever through the motor frame, and the four said landing gear is vertically mounted in the lower part of the propeller unit respectively with the cantilever, and the landing gear can be folded to parallel with the cantilever. The whole unmanned aerial vehicle (UAV) structure of the invention is made by the rational layout of various materials. It not only ensures the structural strength of the UAV, but also significantly reduces the structure weight of the UAV, and provides help for the unmanned aerial vehicle mounted on the long load.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度轻便型多旋翼无人机及其制造方法
本专利技术涉及无人机制造领域，特别是涉及一种大载荷长航时无人机结构制造方法。通过将工程塑料、碳纤维复合材料及金属合理地应用于零部件的制造，既能满足无人机高的结构强度又能显著地降低无人机的结构重量。
技术介绍
多旋翼无人机由于其结构简单、制造成本低、应用范围广等优点近年来成为无人机行业的研究热点。相比于固定翼无人机和单旋翼直升机，多旋翼无人机易于操控且飞行平稳，可实现狭小空间飞行、垂直起降和定点盘旋。多旋翼无人机在军事领域可用于军事侦查、敌犯追踪及边防监控，在工业领域也可用于森林防火，石油及电力巡线，地图测绘等。多旋翼无人机其缺点在于续航时间短，挂载重量小，这也成为限制多旋翼无人机突破发展的一个瓶颈。多旋翼无人机采用锂离子电池作为能源，相比于燃油驱动，其本身能量较小，在挂载大载荷的情况下也会显著的降低无人机的续航能力。为满足长时间的续航，不仅需要大容量的电池还需要尽可能的降低机身结构重量。电池容量的增加也会带来电池重量的上升，电池重量的上升又对无人机的结构强度提出了更高的要求，结构强度、航时、重量三者相互制约，因此在满足大载荷的条件下实现长的续航时间必须优化无人机的结构强度，优化无人机的结构设计。金属材料强度大，具有优异的力学性能，然无人机整体采用金属制造，重量大，会显著的降低续航时间。碳纤维复合材料具有小的比重、高的强度，然其难以用于复杂异型构件的制造，影响无人机的美观性。采用工程塑料注塑成型无人机外壳，具有精度高、外观性好的优点，然其力学性能差，不适合用作受力结构件。
技术实现思路
本专利技术针对多旋翼无人机续航时间短，大载荷情况下结构强度差等问题，采用碳纤维复合材料、工程塑料及金属分别用于无人机不同零部件的制造，无人机具有优异的结构强度，并具有轻的结构重量，可实现无人机大载荷长时间的飞行。本专利技术的高强度轻便型多旋翼无人机包括机身、悬臂、螺旋桨单元和起落架，所述机身呈长方体结构，所述悬臂包括两个前悬臂和两个后悬壁，两个所述前旋臂的一端分别通过销轴对称安装在所述机身两个侧壁的前上部，两个所述后悬壁的一端分别通过销轴对称安装在所述机身两个侧壁的后下部，四个所述悬臂均能够绕各自的安装销轴旋转并能够被锁定，从而能够在伸出去的工作位置和折回紧贴机身侧壁的收放位置之间进行转换，四组所述螺旋桨单元分别通过电机架连接在四个所述悬臂的另一端部，四个所述起落架分别与所述悬臂垂直地安装在所述螺旋桨单元的下部，所述起落架可折叠至与所述悬臂平行。优选所述螺旋桨单元包括两组螺旋桨和电机，两组螺旋桨上下配置，分别通过上下转向齿轮与安装在所述电机架上的所述电机的输出齿轮相啮合,在所述电机的作用下,上下两个转向齿轮彼此反向旋转,从而带动上下螺旋桨彼此反向旋转，所述起落架安装在下侧螺旋桨的轴心处。优选所述螺旋桨叶片能够以旋转轴为中心进行对折，以便于收放。优选用于安装所述前旋臂的所述销轴通过分别安装在上下机身上的两个耳片连接在所述机身上，折叠后的螺旋桨、起落架以及前旋臂能够收拢在上下耳片之间，用于安装所述后旋臂的所述销轴通过上下配置地安装在下机身上的两个耳片连接在所述机身上，折叠后的螺旋桨、起落架以及后旋臂能够收拢在下机身的两个耳片之间。优选所述机身包括复合材料制框体骨架和包裹住所述框体骨架的塑料制外壳，所述外壳包括上壳体、下壳体和后盖，所述框体骨架通过螺栓和螺钉连接在下壳体上，所述上壳体通过卡扣和螺钉安装在下壳体上，所述后盖通过卡扣安装在上下壳体上。优选所有耳片均采用金属材料机加工制成，并均通过螺栓穿过塑料制外壳固定在所述框体骨架上，所述框体骨架为复合材料板材按照设计尺寸机加后通过插接和胶结连接而成，所述电机架为整体注塑成型，所述悬臂和螺旋桨叶片均采用碳纤维单向预浸料缠绕成型，并采用热压罐固化。优选所述复合材料均为碳纤维增强树脂基复合材料，所述塑料均为PC/ABS复合塑料，所述金属材料均为2196-T62铝锂合金。本专利技术的用于制造上述技术方案中任一项所述的高强度轻便型多旋翼无人机的制造方法包括：步骤一、制造碳纤维复合材料板；步骤二、按照设计尺寸对复合材料板材进行机加工，并通过插接和胶结的方式制成框体骨架；步骤三、按照机身外轮廓将机身壳体分为上壳体、下壳体和后盖三个部分，分别通过注塑成型工艺对该三部分进行整体成型；步骤四、将所述机身壳体组装在所述框体骨架上，并罩住所述框体骨架，制成机身主体；步骤五、采用碳纤维单向预浸料缠绕成型，并采用热压罐固化的方法制作悬臂和螺旋桨叶片；步骤六、采用金属及加工制作连接耳片和起落架；步骤七、采用PC/ABS注塑成型制作电机架；步骤八、将各部件组装在其身上高强度轻便型多旋翼无人机。优选所述复合材料板材采用碳纤维单向预浸料热压罐成型。优选所述步骤八包括：(1)各连接用耳片固定在机身上，(2)将各悬臂的一端通过销轴与相应耳片连接，(3)在各悬臂的另一端安装所述电机架；(4)将电机固定在电机架上，(5)在螺旋桨的旋转轴上安装转向齿轮，并将上下螺旋桨安装在所述电机架上，同时使上下齿轮与电机的输出齿轮相啮合；(6)将起落架安装在下侧螺旋桨的轴心处，完成无人机的组装。本专利技术的优点在于：1)不同零部件采用不同的材料合理的优化布局制造成型，无人机具有优异的结构强度、疲劳寿命和外观，并最大限度地降低了无人机的结构重量。2)优异地结构强度可实现无人机安装大容量或多块电池，提高了无人机的续航时间，并可挂载大的载荷。3)无人机在飞行过程中将螺旋桨产生的升力传导在框体骨架上，框体骨架为主要承力部件，有效地防止了电机旋转带来的震动对机体结构的影响。4)多种制造工艺合理组合，大大降低了无人机的生产制造周期。5)本专利技术制造的无人机可应用于大载荷长航时的需求领域，具有良好的经济效益和社会效益。附图说明图1为机身结构示意图。图2为装配完成后的无人机结构外观示意图。图3为螺旋桨安装示意图。图4为降落架收起状态示意图。图5为螺旋桨叶片折叠状态示意图。图6为收起悬臂、螺旋桨和起落架状态的示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术中的无人机结构及其生产制造具体实施例作详细的说明。如图1、2所示，机身5包括复合材料制框体骨架和包裹住框体骨架的塑料制外壳，外壳拆分成上壳体51、下壳体52和后盖53，框体骨架通过螺栓和螺钉连接在下壳体52上，上壳体51通过卡扣和螺钉安装在下壳体52上，后盖53通过卡扣安装在上下壳体上，组成整个机身5。机身5上安装有用于连接悬臂6的连接耳片54。所有连接耳片54均采用金属材料机加工制成，并均通过螺栓穿过塑料制外壳固定在框体骨架上。如图3～6所示,本专利技术的高强度轻便型多旋翼无人机包括起落架1、螺旋桨叶片2、齿轮组3、电机4、机身5和悬臂6，机身5呈长方体结构，悬臂6包括两个前悬臂和两个后悬臂，两个前旋臂的一端分别通过销轴对称安装在机身5两个侧壁的前上部的连接耳片54上，两个后悬壁的一端分别通过销轴对称安装在机身5两个侧壁的后下部的连接耳片54上，四个悬臂6均能够绕各自的安装销轴旋转并能够被锁定，从而能够在伸出去的工作位置和折回紧贴机身5侧壁的收放位置之间进行转换，四个悬臂6的另一端部分别通过电机架安装有电机4，每个电机架上上下对称地安装有两组螺旋桨，螺旋桨包括螺旋桨叶片2和旋转轴，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度轻便型多旋翼无人机，其特征在于：包括机身、悬臂、螺旋桨单元和起落架，所述机身呈长方体结构，所述悬臂包括两个前悬臂和两个后悬壁，两个所述前旋臂的一端分别通过销轴对称安装在所述机身两个侧壁的前上部，两个所述后悬壁的一端分别通过销轴对称安装在所述机身两个侧壁的后下部，四个所述悬臂均绕各自的安装销轴旋转并能够被锁定，从而在伸出去的工作位置和折回紧贴机身侧壁的收放位置之间进行转换，四组所述螺旋桨单元分别通过电机架连接在四个所述悬臂的另一端部，四个所述起落架分别与所述悬臂垂直地安装在所述螺旋桨单元的下部，所述起落架可折叠至与所述悬臂平行的位置。

【技术特征摘要】
1.一种高强度轻便型多旋翼无人机，其特征在于：包括机身、悬臂、螺旋桨单元和起落架，所述机身呈长方体结构，所述悬臂包括两个前悬臂和两个后悬壁，两个所述前旋臂的一端分别通过销轴对称安装在所述机身两个侧壁的前上部，两个所述后悬壁的一端分别通过销轴对称安装在所述机身两个侧壁的后下部，四个所述悬臂均绕各自的安装销轴旋转并能够被锁定，从而在伸出去的工作位置和折回紧贴机身侧壁的收放位置之间进行转换，四组所述螺旋桨单元分别通过电机架连接在四个所述悬臂的另一端部，四个所述起落架分别与所述悬臂垂直地安装在所述螺旋桨单元的下部，所述起落架可折叠至与所述悬臂平行的位置。2.根据权利要求1所述的高强度轻便型多旋翼无人机，其特征在于：所述螺旋桨单元包括两组螺旋桨和电机，两组螺旋桨上下配置，分别通过上下转向齿轮与安装在所述电机架上的所述电机的输出齿轮相啮合,在所述电机的作用下,上下两个转向齿轮彼此反向等速旋转,从而带动上下螺旋桨彼此反向旋转，所述起落架安装在下侧螺旋桨的轴心处。3.根据权利要求2所述的高强度轻便型多旋翼无人机，其特征在于：所述螺旋桨叶片能够以旋转轴为中心进行对折，以便于收放。4.根据权利要求1所述的高强度轻便型多旋翼无人机，其特征在于：用于安装所述前旋臂的所述销轴通过分别安装在上下机身上的两个耳片连接在所述机身上，折叠后的螺旋桨、起落架以及前旋臂收拢在上下耳片之间，用于安装所述后旋臂的所述销轴通过上下配置地安装在下机身上的两个耳片连接在所述机身上，折叠后的螺旋桨、起落架以及后旋臂收拢在下机身的两个耳片之间。5.根据权利要求4所述的高强度轻便型多旋翼无人机，其特征在于：所述机身包括复合材料制框体骨架和包裹住所述框体骨架的塑料制外壳，所述外壳包括上壳体、下壳体和后盖，所述下壳体通过螺栓和螺钉连接在框体骨架上，所述上壳体分别通过卡扣和螺钉安装在下壳体和框体骨架上，所述后盖通过卡扣安装在框体骨架上。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学勤，龙文彪，李杨，安斌斌，
申请(专利权)人：航天神舟飞行器有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12