一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，包括：可折叠四轴八旋翼式火星飞行器安装在火箭发射筒盖顶部，火箭发射筒架安装在火星着陆器中央，火箭发射筒盖安装在火箭发射筒架顶部；包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼锁解机构以及机身及着陆腿锁解机构；筒盖上方安装旋翼锁解机构和机身及着陆腿锁解机构；火星旋翼飞行器本体连接在机身及着陆腿锁解机构上，并被旋翼锁解机构锁定。本发明专利技术仅利用一个爆炸螺栓就可实现一套共轴旋翼的四个旋翼桨叶的锁定与解锁，这大大节省了火工作动器的数量，提高了探测任务的可靠性。提高了探测任务的可靠性。提高了探测任务的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器


[0001]本专利技术涉及火星旋翼飞行器
，尤其涉及一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器。

技术介绍

[0002]火星表面岩土样本采集返回是深空探测的重要课题。目前的火星探测方式中仅有着陆器和漫游车两种方法可以采集星表样本，但是样品的采集范围和速度均受到地形条件限制，难以实现高精度、可重复的高效采样。美国于2021年在火星部署了一架火星直升机，这证明了火星飞行的可行性，但是该直升机携带的有效载荷仅为一台小型彩色相机。因此，需要开发一种可携带较多有效载荷的大尺度火星飞行器，以配合着陆器实现大范围、高速度的火星巡视飞行与采样。四轴八旋翼构型具备较高的气动效率和较大的载重能力，是火星巡视探测飞行器的理想构型。由于火星与地球距离较远，深空探测航天器需具备较小的收纳体积以便装入探测器内部，这要求旋翼式火星飞行器具备收展功能，并可以在探测器内可靠锁定，在到达火星后可以高效解锁并展开。目前的旋翼飞行器折叠展开机构并未具备航天发射要求的高刚度锁定要求，且不具备多组共轴旋翼在火星表面可靠展开的功能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种可折叠在着陆器上的四轴八旋翼式火星飞行器及其锁解机构，以实现旋翼式火星飞行器配合返回火箭完成火星表面采样返回的探测目标。
[0004]本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：
[0005]一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，可折叠四轴八旋翼式火星飞行器安装在火箭发射筒盖顶部，火箭发射筒架安装在火星着陆器中央，火箭发射筒盖安装在火箭发射筒架顶部；包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼锁解机构以及机身及着陆腿锁解机构；筒盖上方安装旋翼锁解机构和机身及着陆腿锁解机构；火星旋翼飞行器本体连接在机身及着陆腿锁解机构上，并被旋翼锁解机构锁定。
[0006]进一步的，所述火星旋翼飞行器本体包括旋翼桨叶、桨叶折叠铰链、旋翼臂、旋翼臂折叠铰链、上旋翼推进电机、下旋翼推进电机以及飞行器机身，所述飞行器机身顶部均布有旋翼臂，所述旋翼臂通过所述旋翼臂折叠铰链与所述飞行器机身相连，所述旋翼臂上安装有下旋翼推进电机，所述下旋翼推进电机顶部安装有上旋翼推进电机，所述上旋翼推进电机和所述下旋翼推进电机的转子均通过桨叶折叠铰链连接有旋翼桨叶。
[0007]进一步的，所述火星旋翼飞行器本体还包括着陆腿折叠铰链和着陆腿，所述飞行器机身底部均布有着陆腿，所述着陆腿通过所述着陆腿折叠铰链与所述飞行器机身相连。
[0008]进一步的，每个所述旋翼臂位置处均对应设置有旋翼锁解机构，用于对旋翼臂进行夹紧与锁定，并用于对旋翼桨叶进行夹紧与锁定。
[0009]进一步的，旋翼锁解机构包括旋翼臂主夹架、旋翼臂展开撑架、旋翼臂连杆铰链、旋翼臂连杆、旋翼臂推杆铰链、旋翼臂滑块、旋翼臂释放弹簧、旋翼锁解主架、旋翼臂解锁爆
炸螺栓、旋翼解锁爆炸螺栓、旋翼解锁扭簧、旋翼解锁铰链、旋翼锁解机构支架和旋翼锁解模块；其中，
[0010]所述旋翼锁解机构支架的底部安装在所述火箭发射筒盖上，通过所述旋翼解锁扭簧和旋翼解锁铰链与所述旋翼锁解主架连接；左右两个旋翼锁解主架通过所述旋翼解锁爆炸螺栓连接在一起，并能够绕旋翼解锁铰链旋转；锁紧状态时旋翼解锁主架通过旋翼臂解锁爆炸螺栓连接至旋翼臂滑块，所述旋翼解锁主架与所述旋翼臂滑块之间还连接有受预压的旋翼臂释放弹簧；所述旋翼臂滑块通过旋翼臂推杆铰链与旋翼臂连杆连接，并通过旋翼臂连杆铰链连接至旋翼臂展开撑架；旋翼臂主夹架与旋翼臂展开撑架固定连接，旋翼臂主夹架与旋翼锁解模块相连。
[0011]进一步的，旋翼锁解模块包括桨叶上夹板、桨叶锁解铰链、桨叶释放扭簧、桨叶下夹板和桨叶夹板拉簧；旋翼臂主夹架通过桨叶解锁铰链和桨叶释放扭簧连接至桨叶上夹板和桨叶下夹板，左右两个旋翼臂主夹架利用底部的半圆弧形结构实现旋翼臂的夹紧与锁定；上侧的旋翼桨叶的桨叶下夹板与下侧的旋翼桨叶的桨叶下夹板通过桨叶夹板拉簧连接在一起。
[0012]进一步的，旋翼锁解模块还包括桨叶横抽杆、桨叶横抽弹簧、桨叶解锁爆炸螺栓、爆炸螺栓安装座、桨叶系统释放挡块、桨叶系统锁解弹簧、锁解弹簧安装座、桨叶纵抽弹簧和桨叶纵抽杆；在锁定状态下，桨叶横抽杆与桨叶纵抽杆均穿过桨叶上夹板与桨叶下夹板的末端孔，约束了桨叶夹板的运动；桨叶横抽杆与纵抽杆的另一端均穿过爆炸螺栓安装座上的异形孔，顶在桨叶系统释放挡块上；爆炸螺栓安装座通过桨叶解锁爆炸螺栓连接桨叶系统释放挡块，并通过桨叶系统锁解弹簧连接至锁解弹簧安装座；爆炸螺栓安装座和锁解弹簧安装座分别与左右两个旋翼臂主夹架固定连接；桨叶横抽杆通过桨叶横抽弹簧与爆炸螺栓安装座连接，桨叶纵抽杆通过桨叶纵抽弹簧与爆炸螺栓安装座连接。
[0013]进一步的，机身及着陆腿锁解机构包括机身锁解螺栓、机身支架、着陆腿左夹板、着陆腿右夹板、着陆腿解锁爆炸螺栓、着陆腿解锁扭簧和机身锁解机构支架；飞行器机身通过机身锁解螺栓连接至机身支架，且其底部棱线设置在机身支架的阶梯上以保持锁定刚度；着陆腿左夹板通过着陆腿解锁爆炸螺栓和着陆腿解锁扭簧连接至着陆腿右夹板，两个夹板依靠两端的半圆弧形面实现对着陆腿的夹持和锁定，两个夹板能够绕机身锁解机构支架的竖直轴线相对旋转，机身及着陆腿锁解机构通过机身锁解机构支架连接在火箭发射筒盖上。
[0014]有益效果：
[0015]1、本专利技术可以有效实现四轴八旋翼式火星飞行器的高折展比收纳。
[0016]2、本专利技术仅利用一个爆炸螺栓就可实现一套共轴旋翼的四个旋翼桨叶的锁定与解锁，这大大节省了火工作动器的数量，提高了探测任务的可靠性。
[0017]3、本专利技术可以实现火星旋翼飞行器的有效折叠锁定，利用多个桨叶夹板夹持桨叶，同时使用圆弧面夹持旋翼臂和着陆腿，提高了火星飞行器在发射过程中与着陆器的连接刚度。
[0018]4、本专利技术可以实现火星旋翼飞行器的有效自主解锁和展开，折展机构依靠爆炸螺栓实现锁定、利用解锁弹簧实现解锁和展开，该过程可由电信号主动控制，增加了地面远程操纵的便利性。
附图说明
[0019]图1是本专利技术在火星着陆器上的总体布局图；
[0020]图2是本专利技术中收拢状态的火星飞行器及单轴旋翼锁解机构的主视图；
[0021]图3是本专利技术中展开状态的火星飞行器的立体结构图；
[0022]图4是本专利技术中旋翼臂展开的单轴旋翼锁解机构的主视图；
[0023]图5是本专利技术中旋翼臂展开的单轴旋翼锁解机构的左视图；
[0024]图6是本专利技术中拆除桨叶后旋翼锁解机构的俯视图；
[0025]图7是本专利技术中机身及着陆腿锁解机构的立体结构图。
[0026]其中，图中：1.旋翼式火星飞行器、1
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1.旋翼桨叶、1
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2.桨叶折叠铰链、1
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3.旋翼臂、1
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4.旋翼臂折叠铰链、1
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5.上旋翼推进电机、1
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6.下旋翼推进电机、1
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7.飞行器机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，可折叠四轴八旋翼式火星飞行器安装在火箭发射筒盖顶部，火箭发射筒架安装在火星着陆器中央，火箭发射筒盖安装在火箭发射筒架顶部；其特征在于，包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼锁解机构以及机身及着陆腿锁解机构；筒盖上方安装旋翼锁解机构和机身及着陆腿锁解机构；火星旋翼飞行器本体连接在机身及着陆腿锁解机构上，并被旋翼锁解机构锁定。2.根据权利要求1所述的一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，其特征在于，所述火星旋翼飞行器本体包括旋翼桨叶、桨叶折叠铰链、旋翼臂、旋翼臂折叠铰链、上旋翼推进电机、下旋翼推进电机以及飞行器机身，所述飞行器机身顶部均布有旋翼臂，所述旋翼臂通过所述旋翼臂折叠铰链与所述飞行器机身相连，所述旋翼臂上安装有下旋翼推进电机，所述下旋翼推进电机顶部安装有上旋翼推进电机，所述上旋翼推进电机和所述下旋翼推进电机的转子均通过桨叶折叠铰链连接有旋翼桨叶。3.根据权利要求2所述的一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，其特征在于，所述火星旋翼飞行器本体还包括着陆腿折叠铰链和着陆腿，所述飞行器机身底部均布有着陆腿，所述着陆腿通过所述着陆腿折叠铰链与所述飞行器机身相连。4.根据权利要求2所述的一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，其特征在于，每个所述旋翼臂位置处均对应设置有旋翼锁解机构，用于对旋翼臂进行夹紧与锁定，并用于对旋翼桨叶进行夹紧与锁定。5.根据权利要求4所述的一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，其特征在于，旋翼锁解机构包括旋翼臂主夹架、旋翼臂展开撑架、旋翼臂连杆铰链、旋翼臂连杆、旋翼臂推杆铰链、旋翼臂滑块、旋翼臂释放弹簧、旋翼锁解主架、旋翼臂解锁爆炸螺栓、旋翼解锁爆炸螺栓、旋翼解锁扭簧、旋翼解锁铰链、旋翼锁解机构支架和旋翼锁解模块；其中，所述旋翼锁解机构支架的底部安装在所述火箭发射筒盖上，通过所述旋翼解锁扭簧和旋翼解锁铰链与所述旋翼锁解主架连接；左右两个旋翼锁解主架通过所述旋翼解锁爆炸螺栓连接在一起，并能够绕旋翼解锁铰链旋转；锁紧状态时旋翼解锁主架通过旋翼臂解锁爆炸螺栓连接至旋翼臂滑块，所述旋翼解锁主架与所述旋翼臂滑块之间还连接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：全齐全，朱凯杰，唐德威，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：