一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，包括：所述主机架上安装有双垂尾、起落架，且主机架两侧旋翼支臂上设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机、电机座、驱动电机、旋翼桨叶，且旋翼支臂上开设有用于安装倾转舵机的槽孔；所述电机座与倾转舵机的输出轴相连，且电机座上架设有贯穿旋翼支臂外端的销轴，通过倾转舵机实现电机座绕销轴的倾转调整；所述驱动电机安装于电机座上，且旋翼桨叶与驱动电机驱动连接。本发明专利技术能够通过3D打印技术来完成大多零部件的制造，结构简单，成本较低，具有较好斜爬升率和良好操纵性，简化了周期变距操纵控制，适用于小区域、山谷或者复杂地形的侦察和搜集有用的信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机
本专利技术涉及一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，属于航空飞行器

技术介绍
早期无人机的战术意义在于为雷达和火炮提供目标，而随着现代战争复杂化升级，对于无人机的需求从战术级别提升到了战略级别。与载人的飞行器相比，无人机的体积小、研发与生产周期低，实用方便，对战灵活，精准打击。当前无人机机最多的是单旋翼带尾桨构型的直升机，该构型机构复杂，维护成本高。针对该无人机，本领域技术人员致力于开发一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机来满足未来战场的需求，用于小区域、山谷或者复杂地形的侦察和搜集有用的信息，且大多零部件可以通过3D打印技术来完成。本专利技术受到江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX18_0095)赞助。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，能够通过3D打印技术来完成大多零部件的制造，结构简单，成本较低，具有较好斜爬升率和良好操纵性，适用于小区域、山谷或者复杂地形的侦察和搜集有用的信息。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，包括主机架及连接于主机架两侧的旋翼支臂；其中，所述主机架上安装有双垂尾、起落架，且两侧旋翼支臂上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机、电机座、驱动电机、旋翼桨叶，且旋翼支臂上开设有用于安装倾转舵机的槽孔；所述电机座与倾转舵机的输出轴相连，且电机座上架设有贯穿旋翼支臂外端的销轴，通过倾转舵机实现电机座绕销轴的倾转调整；所述驱动电机安装于电机座上，且旋翼桨叶与驱动电机驱动连接。进一步的，所述旋翼桨叶通过自锁螺帽安装于驱动电机上。进一步的，所述电机座绕销轴的倾转调整范围为向前或向后倾转45°～+45°，使得飞行器具有较好斜爬升率和良好操纵性。进一步的，所述主机架为采用3D打印制造的碳纤维结构，高强度，质量轻，力学性能好，且主机架上设置有控制电路板及用于保护控制电路板的飞行器外罩，起到收纳飞行器设备与保护的作用。进一步的，所述主机架的腹部壳腔内设置有电池，且主机架的头部设置有针孔摄像头，捕捉前方的情况，用来避障，其左右两侧设置有强照明灯，提供夜里巡查和观测。进一步的，所述双垂尾、起落架均采用紧固螺钉实现与主机架的固定，双垂尾对称安放在主机架轴线附近，用来调整飞行的平稳性。进一步的，所述起落架采用后三点式起落架，其包括两个前轮和一个尾轮，结构简单轻巧，适合低速飞行器。有益效果：本专利技术提供的一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，相对于现有技术，具有以下优点：1：能够通过3D打印技术来完成大多零部件的制造，结构简单，成本较低，适合大规模生产；2：简化了周期变距操纵控制，直接通过执行电机控制旋翼旋转平面，从而改变飞行的方向；3：两旋翼间距大，既保证了无人机的机动性，也能使得气动干扰小，安全性好；4：双旋翼相逆旋转，产生的反扭矩互相抵消，不需要起平衡作用的尾桨，有效利用功率，适合陆空多区域行动作战，实现多任务作业。附图说明图1为本专利技术一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机的结构示意图；图2为本专利技术中倾转旋翼机构的结构示意图；图3为本专利技术一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机的主视图；图4为本专利技术一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机机体的结构示意图；图中包括：1、主机架，2、旋翼支臂，3、双垂尾，4、倾转舵机，5、电机座，6、驱动电机，7、旋翼桨叶，8、槽孔，9、销轴，10、自锁螺帽，11、控制电路板，12、飞行器外罩，13、电池，14、针孔摄像头，15、强照明灯，16、紧固螺钉，17、前轮，18、尾轮。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示为一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，包括主机架1及连接于主机架1两侧的旋翼支臂2；其中，所述主机架1上安装有双垂尾3、起落架，且两侧旋翼支臂2上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机4、电机座5、驱动电机6、旋翼桨叶7，且旋翼支臂2上开设有用于安装倾转舵机4的槽孔8；如图2所示，所述电机座5与倾转舵机4的输出轴相连，且电机座5上架设有贯穿旋翼支臂2外端的销轴9，通过倾转舵机4实现电机座5绕销轴9的倾转调整；所述驱动电机6安装于电机座5上，且旋翼桨叶7与驱动电机6驱动连接。本实施例中，所述旋翼桨叶7通过自锁螺帽10安装于驱动电机6上，所述双垂尾3、起落架均采用紧固螺钉16实现与主机架1的固定；所述起落架采用后三点式起落架，其包括两个前轮17和一个尾轮18。所述电机座5绕销轴9的倾转调整角度范围为-45°～+45°，当驱动电机6的中心轴竖直向上时为0°，向前倾转为正，向后倾转为负。本专利技术中，所述主机架1为采用3D打印制造的碳纤维结构，且主机架1上设置有控制电路板11及用于保护控制电路板11的飞行器外罩12，用于收纳飞行器设备并提供保护，抵抗外界恶劣的环境；所述主机架1的腹部壳腔内设置有电池13，可采用聚合物锂电池，质量相对较轻，且主机架1的头部设置有针孔摄像头14，捕捉前方的情况，用来避障，其左右两侧设置有强照明灯15，提供夜里巡查和观测。本专利技术采用横列式布局，简化了设计结构，减轻了重量，气动干扰弱。飞行器利用双桨反转来抵消对机身的反扭矩，取消了尾桨功率的消耗，并通过控制两侧的桨盘倾转的角度调整，能快速准确实现飞行器前飞后退、悬停等状态变化。通过控制两个旋翼桨盘平面，一个向前倾倒、另一个向后倾倒，从而两个旋翼升力一个前倾、另一个后倾，形成偏航力矩，飞行器产生偏航运动。通过电机的转速来实现桨叶转速的改变，来达到整体动态平衡的目的。本专利技术的具体实施例一种横列式无人机体长为220mm，展长320mm，离地高度可达80mm，最大起飞重量为2.5kg，2个旋翼，前飞速度5m/s，单次续航时间20分钟。本专利技术设计的一种横列式无人机，能满足多区域多用途的作战和侦察中，在总体布局设计的过程中，主要针对满足其功能的基础上，同时也保证了气动和结构方面的力学性能要求。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，包括主机架(1)及连接于主机架(1)两侧的旋翼支臂(2)；其中，所述主机架(1)上安装有双垂尾(3)、起落架，且两侧旋翼支臂(2)上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机(4)、电机座(5)、驱动电机(6)、旋翼桨叶(7)，且旋翼支臂(2)上开设有用于安装倾转舵机(4)的槽孔(8)；所述电机座(5)与倾转舵机(4)的输出轴相连，且电机座(5)上架设有贯穿旋翼支臂(2)外端的销轴(9)，通过倾转舵机(4)实现电机座(5)绕销轴(9)的倾转调整；所述驱动电机(6)安装于电机座(5)上，且旋翼桨叶(7)与驱动电机(6)驱动连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，包括主机架(1)及连接于主机架(1)两侧的旋翼支臂(2)；其中，所述主机架(1)上安装有双垂尾(3)、起落架，且两侧旋翼支臂(2)上分别设置有倾转旋翼机构；所述倾转旋翼机构包括倾转舵机(4)、电机座(5)、驱动电机(6)、旋翼桨叶(7)，且旋翼支臂(2)上开设有用于安装倾转舵机(4)的槽孔(8)；所述电机座(5)与倾转舵机(4)的输出轴相连，且电机座(5)上架设有贯穿旋翼支臂(2)外端的销轴(9)，通过倾转舵机(4)实现电机座(5)绕销轴(9)的倾转调整；所述驱动电机(6)安装于电机座(5)上，且旋翼桨叶(7)与驱动电机(6)驱动连接。2.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼桨叶(7)通过自锁螺帽(10)安装于驱动电机(6)上。3.根据权利要求1所述的基于3D打印的横列式双旋翼无人机，其特征在于，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丞，王晨瑛，林杰，陈华健，朱晨帆，何海斌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32