一种油动无人机的发动机减振结构的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼的油动无人机，特别涉及一种油动无人机的发动机减振结构。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域应用广泛。

现有多旋翼无人机通常为电动无人机。多旋翼电动无人机的结构简单易于制造，电机重量轻、转动平稳，动力系统易于标准化，因而整机相对而言易于操控，且飞行噪音低，在短航程民用领域发展较为活跃。然而由于电池的能量密度远远低于燃油，电动无人机受到电池的限制，航程较短，载荷水平较低，无法应用于军用大载荷侦察和攻击领域。而现有长航程的燃油无人机通常采用固定翼结构，起飞降落受到机场的限制，无法悬停，造价高，操控繁琐，使用的灵活机动性不够。

cn106697278a公开了一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，包括机身、动力系统、起落架和航电系统，所述的机身为全复材的一体化机身，所述的动力系统由发动机系统、变桨距系统、供油系统和旋翼系统组成。上述现有技术的油动无人机的六个旋翼等角度间隔地围绕机体设置，导致机体上搭载的应用载荷只能设置于机体正下方，且由于各方向都受到旋翼的阻挡，搭载的载荷只能向下开展作业，无法向斜上方发射武器或者进行观测，存在荷载水平低，结构布局不合理，难以发挥无人机的控制及安全优势的缺陷，限制了旋翼无人飞机在军事及监测领域的发展应用。

cn205998123u公开了一种立式布局燃油动力四旋翼飞行平台，其组成包括机架、动力系统、导航与控制系统、电气系统和任务平台。四个相同的机臂两两对接在连接有起落架的硬壳式机身上组成机架；动力系统设置在每个机臂的末端，为飞行平台提供动力和能源；导航和控制系统感知和控制飞行平台的姿态、高度和位置；电气系统具有充电、供电和指示功能；任务平台用于安装不同的任务设备。该现有技术的油动无人机设置了四台独立的发动机，相邻旋翼相互之间的气流干扰难以排解，加大发动机的间距会进一步加大体积和重量。

上述现有技术的油动无人机，每个悬臂上均配置一台油动发动机，裸露的发动机加上旋翼的噪音，导致无人机几乎没法在城市空域使用，军用环境下使用也没有什么隐蔽性。另外，现有油动无人机基本上没有考虑发动机内置情况下的散热问题，往往只能依靠加大机身开口的方式进行被动散热，导致油动无人机的噪音很大，同时由于没有有效的散热设计很容易导致整个机身被加热形成巨大而醒目的红外目标，极易被发现和击落。

为解决上述现有技术的缺陷，本申请的申请人在之前申请的中国专利申请201711089236.7中，公开了一种用于油动无人机的散热结构，包括设置在机身的尾部上方的散热器，散热器的散热腔分别通过上水管和下水管与安装在所述机身内部的发动机的冷却水箱相连，所述冷却水箱设置有循环水泵。该现有技术通过设置在机身的外部的散热器，利用循环冷却水将设置在机身的内部的发动机的热量以强制水冷的方式散发出去，因而无人机的机身上不用设置大型的散热口，发动机的噪音可以被机身很好的屏蔽起来，提高了无人机的隐蔽性能，降低了无人机的可探测性。

该现有技术有效克服了现有技术的缺陷，但是仍然存在改进的余地。该现有技术仅仅提供了对发动机进行散热的结构，但是没有考虑发动机的巨大振动也会对无人机的结构强度以及内部的其它结构的影响问题，特别是对于无人机内部狭小空间下紧凑布局的燃油箱、电子设备，需要提供降低发动机振动影响的技术解决方案，并需要最大限度降低解决该问题带来的重量增加。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种油动无人机的发动机减振结构，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种油动无人机的发动机减振结构，所述油动无人机包括机身、起落架以及安装在所述油动无人机的机身内部的发动机，所述机身具有一个纵向对称轴线，所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述纵向对称轴线布置的悬臂，每个所述悬臂均支撑有一个旋翼，其中：所述发动机减振结构包括支撑所述发动机的四个脚架，所述四个脚架分别通过阻尼减振器支撑在四个安装台上，所述四个脚架相互之间通过连接杆连接为一体。

优选地，所述油动无人机包括一个全对称结构的机身支架；所述机身支架具有垂直于所述纵向对称轴线的横向对称轴线；所述机身支架包括两个对称于所述纵向对称轴线设置的碳纤维主梁，两个对称于所述横向对称轴线设置的发动机承载肋板；所述四个脚架分别设置在两个所述发动机承载肋板与两个所述碳纤维主梁连接的四个点位位置处。

优选地，所述四个安装台固定安装在所述四个点位位置处。

优选地，所述阻尼减振器包括第一橡胶垫和第二橡胶垫；所述第一橡胶垫设置在所述安装台和所述脚架的下端的安装筒之间；所述第二橡胶垫设置在所述安装筒内部；所述第二橡胶垫、安装筒、第一橡胶垫以及安装台通过螺栓连接在一起。

优选地，所述第二橡胶垫的上端面设置有垫片；所述第一橡胶垫的下端面设置有垫片。

优选地，所述安装筒焊接在所述脚架的下端，其背离所述发动机的一侧形成有便于安装所述第二橡胶垫的斜截切口。

优选地，所述第一橡胶垫顶部具有一个穿入所述安装筒内部的凸台，所述凸台将所述安装筒与螺栓相互隔绝开来。

本发明通过将四个脚架通过四个安装台进行安装，将发动机与机身支架的接触点尽量减少，以减少支撑结构的数量。而且将四个脚架连接成刚性的整体，以提高载重能力，避免了不必要的结构加强，可以在减振的同时最大限度减少增加的重量。在四个安装台与四个脚架位置设置阻尼减震器，将发动机运转的振动尽量与机身支架隔开，从而将发动机隔绝在一个独立的框架上，避免发动机的振动对其它部件造成不利的影响，尤其可以保护无人机内部狭小空间下紧凑布局的燃油箱、电子设备免受发动机振动的影响。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；

图2显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图；

图3显示的是根据本申请的另一个具体实施例的油动无人机的机身内部结构示意图；

图4显示的是根据本申请的一个具体实施例的油动无人机的机体结构示意图；

图5显示的是根据本发明的另一个具体实施例的油动无人机的发动机减振结构的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如背景技术所述，本发明针对现有技术中国专利申请201711089236.7中公开的用于油动无人机的散热结构的不足，提出了一种用于油动无人机的发动机减振结构，用以将发动机弹性支撑在机身支架上方，与机身内部的其它结构隔离开来，以降低发动机振动对无人机内部狭小空间下紧凑布局的燃油箱、电子设备带来的振动影响，同时尽量少增加结构重量。

具体来说，本发明的发动机减振结构是在201711089236.7的散热结构的基础上提出的进一步地改进，本申请全文引用该现有技术，本领域技术人员可以基于该现有技术公开的内容理解有关油动无人机的其它结构。如图1-2所示，其中，图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；图2显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图。

参见图1-2，与现有技术相同，本申请的油动无人机同样包括机身1、起落架2、四个悬臂3以及四个旋翼5，机身1连接四个悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个相同直径的旋翼5。机身1为左右对称结构的长条形，机身1具有一个纵向对称轴线6，机身1总体上呈长条形平行于所述对称轴线6设置。无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述对称轴线6布置的旋翼5。机身1下方设置有光电吊舱7和武器发射筒8等载荷。机身1大体上为长条状的梭形结构，机头和机尾的宽度缩窄，中部宽度最大便于设置发动机99。机身1的前端设置有可挂载光电吊舱7的吊舱挂载结构，机身1的下方设置有可挂载武器发射筒8的挂载架。每个旋翼5均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩4。

下面参照图3-4进一步详细说明本申请的机身承载结构的具体特点，其中，图3显示的是根据本申请的另一个具体实施例的油动无人机的机身内部结构示意图；图4显示的是根据本申请的一个具体实施例的油动无人机的机体结构示意图。

如图，正如前述，本申请的油动无人机包括机身1、起落架2以及安装在油动无人机的机身1内部的发动机99，机身1具有一个纵向对称轴线6，油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于对称轴线6布置的悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个旋翼5。

在图示具体实施例中，本申请的油动无人机的机身承载结构包括一个全对称结构的机身支架20，机身支架20具有垂直于纵向对称轴线6的横向对称轴线10。亦即，本申请的机身支架20，相对于纵向对称轴线6是左右对称的，相对于横向对称轴线10也是对称的。这样的结构设置的好处是显而易见的，即组装完成的机身支架20可以不分前后方向进行使用，可以大大减轻安装压力，提高安装效率。

进一步地，机身支架20包括两个对称于纵向对称轴线6设置的碳纤维主梁201，两个对称于横向对称轴线10设置的发动机承载肋板202，两个对称于横向对称轴线10设置的起落架承载肋板203，两个对称于横向对称轴线10设置的悬臂承载肋板204以及两个对称于横向对称轴线10设置的末端承载肋板205；发动机承载肋板202、起落架承载肋板203、悬臂承载肋板204以及末端承载肋板205从机身支架20的对称中心沿纵向对称轴线6的两侧依次排列。在本实施例中，机身支架20是全对称结构的全碳结构部件，相对现有技术来说，碳纤维主梁201和各个肋板202、203、204、205均采用碳纤维复合材料制成，结构重量轻，减重效果明显。现有技术只有杆状结构部件采用碳纤维复合材料，各个框架结构由于抗扭需要，不得不采用金属制成，结构重量较大。在一个具体实施例中，为了提高抗扭性能，本申请的碳纤维主梁201的横截面为工字形，各个肋板202、203、204、205也采用了盒形结构，可以大大增强机身支架20的惯性矩，提高了结构的抗扭性能，同时全碳的薄壁结构重量更轻，强度更大。

在一个优选实施例中，碳纤维主梁201的横截面从机身支架20的对称中心沿纵向对称轴线6的两侧逐渐减小，以此可以获得更加均衡的等强度结构，可以更进一步获得更加优异的减重效果，并保持设计强度。

本申请的上述机身承载结构通过全对称结构的全碳机身支架，可以通过更低高度的腹板结构获得足够的抗扭性能和强度，同时可以剔除现有的金属构件，大大减轻结构重量。更低高度的腹板结构可以获得更低的机身高度，降低风阻，减少蒙皮面积，具有优异的减重效果。另外，更低高度的机身支架，可以将各种部件设置于机身支架的上方，便于安装检修。

另外，在一个具体实施例中，两个发动机承载肋板202与两个碳纤维主梁201连接的四个点位分别设置有支撑发动机99的四个脚架991。也就是对整个机身结构来说，发动机99是最重的单个部件，优选将发动机99设置在机身支架20的中心位置，而且是碳纤维主梁201的横截面最大的位置，并且还进一步将脚架991设置在发动机承载肋板202与两个碳纤维主梁201连接的四个点位，以获得更大的支撑强度。

在本申请的又一个具体实施例中，两个碳纤维主梁201上位于四个脚架991的安装点位的下方设置有挂载武器发射筒8的挂载架81。由于武器发射筒8中挂载的火箭弹等重量很大，因此将挂载架81设置在与发动机99的支撑点位相同的位置，避免在更多位置分别设置加强结构浪费空间和增加重量。

在本申请的另一个具体实施例中，悬臂3固定连接在碳纤维主梁201上的悬臂支架31上，悬臂支架31设置在碳纤维主梁201与悬臂承载肋板204的连接点位处。

在本申请的再一个具体实施例中，起落架2设置在碳纤维主梁201下方的机身蒙皮的外侧，并由起落架承载肋板203传递起落架2的受力。

另外，同样利用两个起落架承载肋板203的加强结构，可以在起落架承载肋板203的上方分别设置有一个油箱支撑框架207，用以支撑两个重量平衡的油箱。

另外，正如前述，由于本申请的机身支架20采用的全对称结构，因此两个末端承载肋板205可任意设置为机头或者机尾位置的承载结构，可以在机身支架20上安装机身载荷的时候，不分前后方向，提高了操作的便利性。

进一步地，两个油箱支撑框架207的上端均连接有向机身1的外侧伸出的承载臂208，承载臂208的下方设置有斜支撑臂209，斜支撑臂209的下端设置在两个末端承载肋板205与碳纤维主梁201连接位置处，如图所示。

进一步地，如图5所示，在本申请的油动无人机的机身1的内部设置有发动机减振结构，其中，图5显示的是根据本发明的另一个具体实施例的油动无人机的发动机减振结构的示意图。

如图所示，本申请的发动机减振结构包括前述的支撑发动机99的四个脚架991，四个脚架991分别通过阻尼减振器992支撑在四个安装台993上，四个脚架991相互之间通过连接杆994连接为一体。

进一步地，正如前述，本申请的油动无人机包括一个全对称结构的机身支架20；机身支架20具有垂直于纵向对称轴线6的横向对称轴线10；机身支架20包括两个对称于纵向对称轴线6设置的碳纤维主梁201，两个对称于横向对称轴线10设置的发动机承载肋板202；四个脚架991分别设置在两个发动机承载肋板202与两个碳纤维主梁201连接的四个点位位置处。更具体地，四个安装台993固定安装在四个点位位置处。

即，本发明的隔热思路是将发动机隔绝在一个独立的框架上，避免发动机的振动对其它部件造成不利的影响，尤其可以保护无人机内部狭小空间下紧凑布局的燃油箱、电子设备免受发动机振动的影响。由于无人机的全部结构都是通过全对称的机身支架来支撑的，因此需要特别将发动机的振动与机身支架隔离开。首先是将四个脚架通过四个安装台进行安装，将发动机与机身支架的接触点尽量减少，以减少支撑结构的数量。而且由于机身支架是全碳结构，重载情况下容易开裂，设置金属制成的安装台也可便于对机身支架进行结构保护。其次，将四个脚架连接成刚性的整体，以整体钛合金的结构框架提高载重能力，避免不必要的结构加强，可以在减振的同时最大限度减少增加的重量。再次，在四个安装台与四个脚架位置设置阻尼减震器，将发动机运转的振动尽量与机身支架隔开。

进一步地，如图所示，本申请的阻尼减振器992包括第一橡胶垫995和第二橡胶垫996；第一橡胶垫995设置在安装台993和脚架991的下端的安装筒997之间；第二橡胶垫996设置在安装筒997内部；第二橡胶垫996、安装筒997、第一橡胶垫995以及安装台993通过螺栓(图中未示出)连接在一起。在本实施例中，构成阻尼减振器的两个橡胶垫将脚架的安装筒夹持起来，使得脚架和安装台之间没有任何硬接触，发动机的振动都可以通过两个橡胶垫的弹性变形吸收振动能量。

在一个优选实施例中，第一橡胶垫995顶部具有一个穿入安装筒997内部的凸台998，凸台998将安装筒997与螺栓相互隔绝开来。亦即，由于第二橡胶垫996、安装筒997、第一橡胶垫995以及安装台993是通过螺栓穿过其中而连接在一起的，为了避免振动的时候安装筒的内侧与螺栓形成硬接触将振动通过螺栓传递给机身支架，在本实施例中，特别设置了带有凸台的第一橡胶垫，通过凸台穿入安装筒内部，螺栓穿过第一橡胶垫的时候，凸台正好套在螺栓的外侧，脚架晃动的时候只会与凸台接触，而不会触碰到螺栓，因而可以避免硬接触，提高了减振效果。

在一个优选实施例中，第二橡胶垫996的上端面可以设置垫片，用以与螺栓连接的时候提高摩擦力。另外，第一橡胶垫995的下端面也可以设置垫片，用以提高第一橡胶垫与安装台的摩擦力。

在另一个具体实施例中，如图所示，安装筒997焊接在脚架991的下端，其背离发动机99的一侧形成有便于安装第二橡胶垫996的斜截切口。斜截切口一方面可以去掉安装筒的一部分结构重量，另一方面其残留部分的筒形结构可以确保第二橡胶垫在安装筒中不会移动。另外，斜截切口可以露出安装筒的侧面，便于安装第二橡胶垫，同时，背离发动机的一侧也便于安装螺栓的时候将扳手等工具伸入到安装筒中去拧动螺栓头，也可以方便观察检修。

综上所述，本发明通过将四个脚架通过四个安装台进行安装，将发动机与机身支架的接触点尽量减少，以减少支撑结构的数量。而且将四个脚架连接成刚性的整体，以提高载重能力，避免了不必要的结构加强，可以在减振的同时最大限度减少增加的重量。在四个安装台与四个脚架位置设置阻尼减震器，将发动机运转的振动尽量与机身支架隔开，从而将发动机隔绝在一个独立的框架上，避免发动机的振动对其它部件造成不利的影响，尤其可以保护无人机内部狭小空间下紧凑布局的燃油箱、电子设备免受发动机振动的影响。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。