一种复合材料多旋翼飞行器机体及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种多旋翼飞行器机体，由设备舱、悬臂、起落架、旋翼、防撞圈和吊挂构成。设备舱位于内，防撞圈位于外侧，设备舱和防撞圈由悬臂连接，且悬臂上设置有电机安装平台，用于安放电机和旋翼。起落架与设备舱下部连接，并在中间桁架结构上布置有吊挂，可用于安放机载设备或用于医疗救援。与金属机体相比，结构简单，在满足使用条件的情况下，复合材料机体具有明显的减重优势，由于重量减轻可降低能源消耗。
【专利说明】
一种复合材料多旋翼飞行器机体及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及飞行器机体技术领域，具体的说，是一种复合材料多旋翼飞行器机体及制备方法。
【背景技术】
[0002]目前多旋翼飞行器形式多样，而常规商业级多旋翼飞行器由于飞行时间和飞行载重限制，应用范围受到限制，多为飞行表演，飞行摄影等用途。且在飞行过程中，空间环境较为复杂，桨叶容易受到固体垃圾、飞禽等不明物的撞击而发生破坏，一旦桨叶出现破坏，将直接影响整个多旋翼飞行器的飞行效果，不利于其工作的正常运行。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合材料多旋翼飞行器机体及制备方法。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]—种复合材料多旋翼飞行器机体，包含设备舱，悬臂，起落架，旋翼，防撞圈和吊挂;其中，设备舱居内，防撞圈位于外侧，设备舱和防撞圈通过悬臂连接，悬臂的外侧分布八组防撞圈，且悬臂上设置有电机安装平台，电机安装平台设有电机和旋翼;起落架固定在设备舱的底部，吊挂连接在起落架与设备舱上。
[0006]所述的设备舱为上下分体式结构，分为设备舱和设备舱盖两个部分，设备舱和设备舱盖的一侧通过合页连接，另一侧通过搭扣固定。设备舱采用碳纤维预浸料制造，重量轻，强度大，结构稳固；设备舱盖采用亚克力塑料或玻璃纤维预浸料制造。设备舱和设备舱盖的连接方式可以实现设备舱盖的快速锁紧和松懈，便于设备安放和维护;设备舱内布置有设备安装平台，可放置蓄电池，电调，陀螺仪，信号接受传输机等设备。
[0007]所述的起落架为桁架结构，采用碳纤维预浸布制造的中空管，设备舱内预设有托板螺母，起落架可直接通过螺钉与设备舱连接固定。螺钉拆下，起落架可与设备舱分离。起落架桁架结构最大优化起落架强度性能，采用碳纤维中空管技术可将起落架重量大幅降低，在满足使用要求和强度要求的前提下，该结构形式起落架比普通铝合金结构轻30%以上，比普通钢架结构轻50%以上；
[0008]所述的吊挂分为软式和硬式两种，软式用于医疗救援，硬式用于设备运输，吊挂配设有绑带，用于救援固定和设备固定。软式吊挂采用双层棉布，硬式吊挂采用碳纤维蜂窝夹层结构，可有效减轻重量，提升吊挂自身抗压强度和刚度。吊挂通过吊挂卡扣固定在起落架，卡扣可快速拆卸，能够实现软式支架和硬式支架的快速切换。
[0009]所述的防撞圈采用玻纤蜂窝夹层结构。由于悬臂可折叠，防撞圈由十六片防撞单元构成，防撞圈由防撞圈支臂固定在悬臂上，防撞圈支臂为碳纤维预浸料制作。防撞圈支臂通过螺栓锁紧连接固定，可方便拆卸。防撞圈高度大于上下两排旋翼的桨叶挥舞总高度。玻纤蜂窝夹层结构质量轻，强度大。同时蜂窝夹层增加了结构厚度，保证防撞圈在使用过程中，保持良好的抗弯和抗扭特性，增加了飞行器的稳定性。
[0010]所述的悬臂采用碳纤预浸料制作，悬臂一侧端头有电机支座，电机支座与悬臂一体成型;悬臂另一侧端头安装有悬臂连接折叠机构，与设备舱连接。悬臂连接折叠机构采用拉簧设计，可以快速固定、折叠悬臂。悬臂和防撞圈支臂通过螺钉连接。为了降低结构重量，增加飞行器有效载荷，减少飞行器电能损耗，悬臂全部采用碳纤维预浸料制成，同时碳纤材料本身比强度大和比刚度高的特性，使得悬臂在只用过程中变形小，强度大，满足各项技术要求和指标。
[0011 ] 一种复合材料多旋翼飞行器机体的制备方法，其具体步骤为:
[0012](I)制备设备舱:设备舱采用碳纤维预浸布制备而成，采用吹气袋工艺。在刷涂脱模剂的模具上，根据铺层要求，铺设出产品雏形。模具采用上下合模模具，铺层完毕后，将吹气袋安放在模具中，闭合模具。将模具放入烘箱，设定固化曲线，加温120°C，保温6小时；固化后上下模分离，将产品取出，并修理飞边毛刺；
[0013](2)制备顶盖;顶盖采用玻璃纤维预浸料制备而成，采用真空袋工艺;在模具型腔表面及分型面上涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，用玻璃纤维预浸布铺放后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入烘箱中进行固化，设定固化曲线，加温120°C，保温6小时，固化结束后，将座舱舱体毛坯从模具中脱出；抹脱模剂为美国AXEL公司的XTEND 19RSS;
[0014](3)制备悬臂:悬臂制备工艺同设备舱制备方法相同，采用吹气袋法；
[0015](4)制备起落架:起落架管采用卷管工艺，材料采用碳纤维预浸布；
[0016](5)制备支架吊挂:支架吊挂分为软式和硬式两种，软式采用高强铝合金接头和高强高韧编织布，硬式采用高强铝合金接头和碳纤维层压板。
[0017](6)防撞圈:防撞圈采用碳纤维预浸布铺设而成，工艺同顶盖，采用真空袋工艺。
[0018]本发明的工作原理如下:
[0019]电机带动桨叶旋转，可提供升力。起飞时，载荷可由桨叶通过电机座、悬臂、中央支臂、起落架、接头传至每部分。降落时，载荷可由浮筒、连接接头、起落架、中央支臂传至每部分。防撞圈通过防撞圈支臂连接在电机座上，圆周方向在每个旋翼的旋转范围之外，高度方向在上下两个旋翼之外，具有很好的抗冲击性，能有效防止障碍物等直接打在旋翼上，使桨叶损坏，为飞行造成危害。
[0020]本发明的有益效果如下:
[0021 ]全复合材料机身，机身结构强度高，刚度大，重量轻，从而提升了电池有效的有效利用率。在本申请中，设备舱，悬臂，起落架等均采用碳纤维预浸料，防撞圈和设备舱盖采用玻璃纤维预浸料，并在吊挂和防撞圈上铺设蜂窝，增加结构刚度，降低结构重量。整机重量减轻至常规工业级多旋翼飞行器的1/5-1/3，实用性、续航性和稳定性大大提高。
[0022]普遍采用快速、可拆卸结构，便于多旋翼飞行器的收纳，运输和快速组装。本申请设备舱和起落架通过螺钉连接，设备舱和悬臂通过折叠机构连接，悬臂和防撞圈支臂通过螺钉连接。上述连接均是可拆卸连接，可实现多旋翼飞行器快速组装和拆卸。
[0023]可实现医疗救援和货运，应用范围更强。本申请中，机身机构包括支架吊挂分为软式和硬式两种，软式用于医疗救援，硬式用于设备运输，吊挂配备有绑带，用于救援固定和设备固定。吊挂通过卡扣固定在起落架，卡扣可快速拆卸，能够实现软式支架和硬式支架的快速切换。灵活机动的结构使本申请有更广泛应用。
[0024]本申请悬臂为可折叠悬臂，采用拉簧结构连接，悬臂可轻松折叠，整机收纳方便。在本申请不使用时，可将悬臂折叠，整机所需收纳空间小，运输便利;在本申请使用时，可通过拉簧结构连接固定，整机组装快速，连接可靠。确保本申请在医疗救援和货物运输中，快速高效。
[0025]本申请配备有防撞圈，避免障碍物影响飞行同时增大机身抗坠毁能力，提高了飞行安全性。本申请中，电机座外围设置有防撞圈，防撞圈高度大于上下两排旋翼的桨叶挥舞总高度，防撞圈具有很好的抗冲击性，能有效防止障碍物等直接打在旋翼上，使桨叶损坏，为飞行造成危害，可实现在起降和飞行过程中对桨叶的保护作用，降低维修成本的同时，也确保了无人机能长时间无障碍的飞行。
[0026]本申请是有复合材料制成的机体，美观，质量轻，强度高，可大幅降低能源消耗，提高飞行器续航能力同时配备有多功能吊架，实现了多旋翼飞行器载人和载货功能。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的整体结构示意图；
[0028]图中标号:1.设备舱，2.顶盖，3悬臂，4.起落架，5.吊挂，6.防撞圈。
【具体实施方式】
[0029]以下提供本发明一种复合材料多旋翼飞行器机体及制备方法的【具体实施方式】。
[0030]实施例1
[0031]—种复合材料多旋翼飞行器机体，包含设备舱，悬臂，起落架，旋翼，防撞圈和吊挂;其中，设备舱居内，防撞圈位于外侧，设备舱和防撞圈通过悬臂连接，悬臂的外侧分布八组防撞圈，且悬臂上设置有电机安装平台，电机安装平台设有电机和旋翼;起落架固定在设备舱的底部，吊挂连接在起落架与设备舱上。
[0032]所述的设备舱为上下分体式结构，分为设备舱和设备舱盖两个部分，设备舱和设备舱盖的一侧通过合页连接，另一侧通过搭扣固定。设备舱采用碳纤维预浸料制造，重量轻，强度大，结构稳固；设备舱盖采用亚克力塑料或玻璃纤维预浸料制造。设备舱和设备舱盖的连接方式可以实现设备舱盖的快速锁紧和松懈，便于设备安放和维护;设备舱内布置有设备安装平台，可放置蓄电池，电调，陀螺仪，信号接受传输机等设备。
[0033]所述的起落架为桁架结构，采用碳纤维预浸布制造的中空管，设备舱内预设有托板螺母，起落架可直接通过螺钉与设备舱连接固定。螺钉拆下，起落架可与设备舱分离。起落架桁架结构最大优化起落架强度性能，采用碳纤维中空管技术可将起落架重量大幅降低，在满足使用要求和强度要求的前提下，该结构形式起落架比普通铝合金结构轻30%以上，比普通钢架结构轻50%以上；
[0034]所述的吊挂分为软式和硬式两种，软式用于医疗救援，硬式用于设备运输，吊挂配设有绑带，用于救援固定和设备固定。软式吊挂采用双层棉布，硬式吊挂采用碳纤维蜂窝夹层结构，可有效减轻重量，提升吊挂自身抗压强度和刚度。吊挂通过吊挂卡扣固定在起落架，卡扣可快速拆卸，能够实现软式支架和硬式支架的快速切换。
[0035]所述的防撞圈采用玻纤蜂窝夹层结构。由于悬臂可折叠，防撞圈由十六片防撞单元构成，防撞圈由防撞圈支臂固定在悬臂上，防撞圈支臂为碳纤维预浸料制作。防撞圈支臂通过螺栓锁紧连接固定，可方便拆卸。防撞圈高度大于上下两排旋翼的桨叶挥舞总高度。玻纤蜂窝夹层结构质量轻，强度大。同时蜂窝夹层增加了结构厚度，保证防撞圈在使用过程中，保持良好的抗弯和抗扭特性，增加了飞行器的稳定性。
[0036]所述的悬臂采用碳纤预浸料制作，悬臂一侧端头有电机支座，电机支座与悬臂一体成型;悬臂另一侧端头安装有悬臂连接折叠机构，与设备舱连接。悬臂连接折叠机构采用拉簧设计，可以快速固定、折叠悬臂。悬臂和防撞圈支臂通过螺钉连接。为了降低结构重量，增加飞行器有效载荷，减少飞行器电能损耗，悬臂全部采用碳纤维预浸料制成，同时碳纤材料本身比强度大和比刚度高的特性，使得悬臂在只用过程中变形小，强度大，满足各项技术要求和指标。
[0037]—种复合材料多旋翼飞行器机体的制备方法，其具体步骤为:
[0038](I)制备设备舱1:设备舱采用碳纤维预浸布制备而成，采用吹气袋工艺。在刷涂脱模剂的模具上，根据铺层要求，铺设出产品雏形。模具采用上下合模模具，铺层完毕后，将吹气袋安放在模具中，闭合模具。将模具放入烘箱，设定固化曲线，加温120°C，保温6小时；固化后上下模分离，将产品取出，并修理飞边毛刺；
[0039](2)制备顶盖2;顶盖2采用玻璃纤维预浸料制备而成，采用真空袋工艺;在模具型腔表面及分型面上涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，用玻璃纤维预浸布铺放后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入烘箱中进行固化，设定固化曲线，加温120°C，保温6小时，固化结束后，将座舱舱体毛坯从模具中脱出；抹脱模剂为美国AXEL公司的XTEND 19RSS;
[0040](3)制备悬臂3:悬臂制备工艺同设备舱I制备方法相同，采用吹气袋法；
[0041 ] (4)制备起落架4:起落架4管采用卷管工艺，材料采用碳纤维预浸布；
[0042](5)制备支架吊挂5:支架吊挂5分为软式和硬式两种，软式采用高强铝合金接头和高强高韧编织布，硬式采用高强铝合金接头和碳纤维层压板。
[0043](6)防撞圈6:防撞圈6采用碳纤维预浸布铺设而成，工艺同顶盖2，采用真空袋工
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[0044]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种复合材料多旋翼飞行器机体，其特征在于，包含设备舱，悬臂，起落架，旋翼，防撞圈和吊挂;其中，设备舱居内，防撞圈位于外侧，设备舱和防撞圈通过悬臂连接，悬臂的外侧分布八组防撞圈，且悬臂上设置有电机安装平台，电机安装平台设有电机和旋翼;起落架固定在设备舱的底部，吊挂连接在起落架与设备舱上。2.如权利要求1所述的一种复合材料多旋翼飞行器机体，其特征在于，所述的设备舱为上下分体式结构，分为设备舱和设备舱盖两个部分，设备舱和设备舱盖的一侧通过合页连接，另一侧通过搭扣固定;设备舱采用碳纤维预浸料制造;设备舱盖采用亚克力塑料或玻璃纤维预浸料制造;设备舱和设备舱盖的连接方式可以实现设备舱盖的快速锁紧和松懈，便于设备安放和维护;设备舱内布置有设备安装平台，放置蓄电池，电调，陀螺仪，信号接受传输机设备。3.如权利要求1所述的一种复合材料多旋翼飞行器机体，其特征在于， 所述的起落架为桁架结构，采用碳纤维预浸布制造的中空管，设备舱内预设有托板螺母，起落架可直接通过螺钉与设备舱连接固定。4.如权利要求1所述的一种复合材料多旋翼飞行器机体，其特征在于，所述的吊挂分为软式和硬式两种，软式用于医疗救援，硬式用于设备运输，吊挂配设有绑带，用于救援固定和设备固定;软式吊挂采用双层棉布，硬式吊挂采用碳纤维蜂窝夹层结构；吊挂通过吊挂卡扣固定在起落架，卡扣可快速拆卸，能够实现软式支架和硬式支架的快速切换。5.如权利要求1所述的一种复合材料多旋翼飞行器机体，其特征在于，所述的防撞圈采用玻纤蜂窝夹层结构；由于悬臂可折叠，防撞圈由十六片防撞单元构成，防撞圈由防撞圈支臂固定在悬臂上，防撞圈支臂为碳纤维预浸料制作;防撞圈支臂通过螺栓锁紧连接固定;防撞圈高度大于上下两排旋翼的桨叶挥舞总高度。6.如权利要求1所述的一种复合材料多旋翼飞行器机体，其特征在于，所述的悬臂采用碳纤预浸料制作，悬臂一侧端头有电机支座，电机支座与悬臂一体成型;悬臂另一侧端头安装有悬臂连接折叠机构，与设备舱连接;悬臂连接折叠机构采用拉簧设计;悬臂和防撞圈支臂通过螺钉连接。7.一种复合材料多旋翼飞行器机体的制备方法，其具体步骤为: (1)制备设备舱:设备舱采用碳纤维预浸布制备而成，采用吹气袋工艺。在刷涂脱模剂的模具上，根据铺层要求，铺设出产品雏形;模具采用上下合模模具，铺层完毕后，将吹气袋安放在模具中，闭合模具;将模具放入烘箱，设定固化曲线，加温120°C，保温6小时；固化后上下模分离，将产品取出，并修理飞边毛刺； (2)制备顶盖;顶盖采用玻璃纤维预浸料制备而成，采用真空袋工艺;在模具型腔表面及分型面上涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，用玻璃纤维预浸布铺放后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入烘箱中进行固化，设定固化曲线，加温120°C，保温6小时，固化结束后，将座舱舱体毛坯从模具中脱出；抹脱模剂为美国AXEL公司的XTEND 19RSS; (3)制备悬臂:悬臂制备工艺同设备舱制备方法相同，采用吹气袋法； (4)制备起落架:起落架管采用卷管工艺，材料采用碳纤维预浸布； (5)制备支架吊挂:支架吊挂分为软式和硬式两种，软式采用高强铝合金接头和高强高韧编织布，硬式采用高强铝合金接头和碳纤维层压板。(6)防撞圈:防撞圈采用碳纤维预浸布铺设而成，工艺同顶盖，采用真空袋工艺。
【文档编号】B64D9/00GK106081085SQ201610548561
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月9日
【发明人】胡纪根, 张卉梓, 戈家荣
【申请人】精功（绍兴）复合材料有限公司