支撑杆及使用该支撑杆的起落架和飞行器的制作方法

本发明涉及一种支撑杆及使用该支撑杆的起落架和飞行器。

背景技术：

近年来，随着航空技术的飞速发展，国内外无人机技术得到了长足进步，各种民用无人机、警用无人机、消费级无人机层出不穷。无人机也正朝着载重量更大、留空时间更长、飞行速度更快方向发展。这就势必要求无人机的结构重量更轻，同时，随着无人机携带的设备越来越昂贵，势必要求无人机在回收时具有较轻的振动，以提高机上设备的使用寿命和可靠性；另外，更需要无人机在失控坠落时能通过自身结构的变形或破坏吸收冲击动能以达到保护机上设备安全的目的。由于无人机携带的设备通常是挂在机腹下方，这就需要通过无人机的起落架来保证降落或失控坠落时机上设备的安全。

现有的无人机的起落架的结构如授权公告号为cn205872444u的实用新型专利中所公开的起落架，其属于较为常见的橇式起落架，包括两个用于支撑在地面上的横杆和连接在两横杆之间的相应支撑杆，支撑杆用于实现横杆和无人机本体的连接装配。市面上小型的无人机起落架大多采用常见的实心金属杆件或空心金属管件，大多未考虑耐撞性设计，其缓冲、抗冲击性能不好，因落地带来的冲击对无人机本体及及其上安装的相关设备影响较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种起落架，以解决现有技术中的无人机起落架冲击缓冲性能不好的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述起落架的飞行器以及一种可应用于上述起落架上的支撑杆。

为实现上述目的，本发明所提供的支撑杆的技术方案是：一种支撑杆，其特征在于：包括杆体，杆体为截面外轮廓封闭点阵夹芯结构管，点阵夹芯结构管包括间隔套装的内管层、外管层以及位于内外管层之间的环套式点阵桁架芯层，环套式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的点阵桁架杆。

作为对上述点阵桁架杆的进一步改进，所述点阵桁架杆为截面外轮廓封闭管状结构，管状结构的桁架杆包括间隔布置的内套层、外套层以及位于内外套层之间的环管式点阵桁架芯层，环管式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的桁架杆件。

本发明所提供的使用上述支撑杆的起落架的技术方案是：一种起落架，包括并行布置的两个防撞梁和用于支撑连接在防撞梁与相应飞行器本体之间的支撑杆，支撑杆的杆体为截面外轮廓封闭点阵夹芯结构管，点阵夹芯结构管包括间隔套装的内管层、外管层以及位于内外管层之间的环套式点阵桁架芯层，环套式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的点阵桁架杆。

本发明所提供的起落架上，支撑杆的杆体为截面外轮廓封闭点阵式夹芯结构管，使得支撑杆具有较强的吸能、缓冲、减震效果，有效改进起落架的缓冲性能，提高整个起落架的抗撞性能。

作为对上述点阵桁架杆的进一步改进，所述点阵桁架杆为截面外轮廓封闭管状结构，管状结构的桁架杆包括间隔布置的内套层、外套层以及位于内外套层之间的环管式点阵桁架芯层，环管式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的桁架杆件。

作为对起落架上支撑杆的进一步地改进，对应每个防撞梁设有两个支撑杆，两个支撑杆整体上呈八字形布置。

本发明所提供的使用上述起落架的飞行器的技术方案是：一种飞行器，包括飞行器本体和位于飞行器本体下方的起落架，起落架包括并行布置的两个防撞梁和用于支撑连接在防撞梁与相应飞行器之间的支撑杆，支撑杆的杆体为截面外轮廓封闭点阵夹芯结构管，点阵夹芯结构管包括间隔套装的内管层、外管层以及位于内外管层之间的环套式点阵桁架芯层，环套式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的点阵桁架杆。

作为对上述点阵桁架杆的进一步改进，所述点阵桁架杆为截面外轮廓封闭管状结构，管状结构的桁架杆包括间隔布置的内套层、外套层以及位于内外套层之间的环管式点阵桁架芯层，环管式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的桁架杆件。

作为对起落架上支撑杆的进一步地改进，对应每个防撞梁设有两个支撑杆，两个支撑杆整体上呈八字形布置。

附图说明

图1为本发明所提供的飞行器的实施例1的结构示意图；

图2为图1中防撞梁和支撑杆连接处的结构示意图；

图3为图1中支撑杆的杆体的结构示意图；

图4为图3所示支撑杆的横截面示意图；

图5为图4中点阵桁架杆的横截面示意图；

图6为图1中防撞梁的结构示意图；

图7为图6所示防撞梁的横截面示意图（横截面位于正弦曲线的竖板段的波峰位置）；

图8为图7中点阵杆的横截面结构示意图；

图9为现有的金字塔形点阵夹芯结构的示意图；

图10为现有的四面体形点阵夹芯结构的示意图；

图11为现有的三维kagome形点阵夹芯结构的示意图；

图12为本发明所提供的飞行器的实施例2中防撞梁梁体的结构示意图；

图13为本发明所提供的飞行器的实施例3中防撞梁梁体的结构示意图；

图14为本发明所提供的飞行器的实施例4中防撞梁梁体的结构示意图；

图15为本发明所提供的飞行器的实施例5中防撞梁梁体的结构示意图；

图16为本发明所提供的飞行器的实施例6中防撞梁梁体的结构示意图；

图17为本发明所提供的飞行器的实施例7中防撞梁梁体的结构示意图；

图18为本发明所提供的飞行器的实施例8中防撞梁梁体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但并不以此为限。

本发明所提供的飞行器的具体实施例1，如图1至图8所示，该实施例中的飞行器具体为直升式无人机，飞行器整体上包括飞行器本体9和位于飞行器下部的起落架100，飞行器本体9的结构与现有技术中直升式无人机的本体结构相同，在此不再过多赘述。

本实施例所提供的飞行器的主要改进之处在于起落架100，该起落架属于橇式起落架结构，如图1和图2所示，起落架100包括并行布置的两个作为地脚橇板的防撞梁2和支撑连接在防撞梁2与飞行器本体9之间的支撑杆1，本实施例中，对于每个防撞梁来讲，分别设有两个支撑杆1，两支撑杆1整体上呈“八”字形布置，各支撑杆1的下端分别设有连接板，通过穿装在连接板和相应防撞梁2上的紧固螺栓3实现支撑杆与防撞梁的固定连接，具体与防撞梁上的相应横板段固定连接。

具体在其他实施例中，支撑杆也可采用其他的布置方式如三根以上并列布置的支撑杆等。

如图3和图4、图5所示，支撑杆1的杆体10具体为点阵夹芯结构管，点阵夹芯结构管包括间隔套装的内管层102、外管层101以及位于内外管层之间的环套式点阵桁架芯层103，环套式点阵桁架芯层103包括按照设定周期规律布置的点阵桁架杆104。

本实施例中，点阵夹芯结构管的环套式点阵桁架芯层103的结构可采用现有的如图9所示的金字塔形点阵夹芯结构中的芯层结构，这种点阵夹芯结构中，其芯层主要包括周期性分布的金字塔形的桁架单元，金字塔形的桁架单元包括4根等长的杆50，4根杆50的相对应的同一端固定连接在一起，4根点阵桁架杆的另一端的相互连线可构成一个正方形。

当然，在其他实施例中，点阵夹芯结构管的环套式点阵桁架芯层103可采用现有的如图10所示的四面体形点阵夹芯结构中的芯层结构，这种点阵夹芯结构中，其芯层主要包括周期性分布的四面体形的桁架单元，四面体形的桁架单元包括3根等长的杆60，3根杆60的相对应的同一端固定连接在一起，3根杆的另一端的相互连线可构成一个等边三角形。

实际上，点阵夹芯结构管的环套式点阵桁架芯层103还可采用现有的如图11所示的三维kagome形点阵夹芯结构中的芯层结构，这种点阵夹芯结构中，其芯层主要包括周期性分布的三维kagome形的桁架单元，三维kagome形的桁架单元包括3根杆70，这3根杆70的中点交于同一点，同一个桁架单元的所有杆70在3维空间上沿周向均布分布。当然，三维kagome形的桁架单元也可以包括4根以上的杆。

需要说明的是，本实施例中，支撑杆的杆体从整体上来看采用了点阵夹芯结构，从细节来讲，形成上述环套式点阵桁架芯层的点阵桁架杆104具体为截面外轮廓封闭的管状结构，如图5所示，该管状结构的点阵桁架杆104包括间隔布置的内套层1042、外套层1041以及位于内外套层之间的环管式点阵桁架芯层1043，环管式点阵桁架芯层1043包括按照设定周期规律布置的桁架杆件1044。当然，管状结构的点阵桁架杆的环管式点阵桁架芯层1043具体可采用如图9、图10、图11中任意一种点阵夹芯结构中的芯层结构，使得支撑杆成为一种多尺度点阵结构，支撑杆具有更轻的质量和更好的吸能效果，进而有效改善整个起落架的防撞性能。

需要说明的是，上述管状结构的封闭外轮廓可为圆形、椭圆形、多边形、变弧度封闭轮廓。

如图6和图7、图8所示，防撞梁的梁体整体上为工字型结构，工字型的梁体包括中间的竖板段21和位于竖板段两侧的两个横板段20，此处的竖板段21为沿梁体长度方向按照正弦曲线延伸的波纹形，实际上，上述的竖板段21和横板段20具体为夹芯板结构，夹芯板结构具体包括两侧面板层和中间芯层，中间芯层具体为板式点阵桁架芯层，板式点阵桁架芯层包括按照设定周期规律布置的点阵杆22。

上述点阵夹芯结构板的板式点阵桁架芯层采用如图9、图10、图11任意一种点阵夹芯结构中的芯层结构。

本实施例中，竖板段和横板段从整体上来看采用了点阵夹芯结构，从细节来讲，形成上述板式点阵桁架芯层的点阵杆22具体为截面外轮廓封闭的管材结构，管材结构的点阵杆22包括间隔套装的内管套层222、外管套层221以及位于内外管套层之间的管套式点阵桁架芯层223，管套式点阵桁架芯层223包括按照设定周期规律布置的点阵架杆224。同样的，上述的管材结构的点阵杆的管套式点阵桁架芯层223也可采用图9、图10、图11任意一种点阵夹芯结构中的芯层结构。这样一来，使得防撞梁成为一种多尺度点阵结构，防撞梁具有更轻的质量和更好的吸能效果，进而有效改善整个起落架的防撞性能。

需要说明的是，上述管材结构的封闭外轮廓同样可为圆形、椭圆形、多边形、变弧度封闭轮廓。

本实施例所提供的飞行器的起落架中，防撞梁2和支撑杆1均采用多尺度点阵结构，形成一种超轻质吸能结构，有效满足无人机对起落架轻质、吸能、减振的要求，有效减轻了无人机质量，极大地提高了无人机的抗坠毁能力。

需要说明的是，本实施例中的板式点阵桁架芯层、管套式点阵桁架芯层、环套式点阵桁架芯层及环管式点阵桁架芯层，均为现有技术中的点阵夹芯结构中的点阵芯层，仅是为了做出描述上的一般区分，以方便理解和撰写。

本实施例中，飞行器具体为直升式无人机，在其他实施例中，飞行器也可以为常见的旋翼式无人机等其他飞行器结构，只要采用上述的起落架就属于本发明的保护范围内。

本实施例中，防撞梁的梁体具体为工字型结构，且其竖板段为按照正弦曲线延伸的波纹板。在其他实施例中，竖板段也可为沿余弦曲线延伸的波纹板。当然，在其他实施例中，工字型结构的梁体的竖板段也可为平板，该平板为点阵夹芯结构板。

本实施例中，梁体上的竖板段和横板段均为夹芯板，且中间的芯层具体为板式点阵桁架芯层。在其他实施例中，中间芯层也可为现有技术中存在的蜂窝型夹芯层或棱柱型夹芯层，蜂窝型夹芯层指的是蜂窝夹芯结构，其包括多个按照设定周期部分的多个孔洞结构，孔洞结构可为六边形、四边形或三角形，棱柱型夹芯层指的是棱柱型夹芯结构，其包括多个依次布置的棱柱结构，棱柱结构按照其截面形状可为三角形、钻石型或梯形。上述的蜂窝型夹芯层或棱柱型夹芯层具体可参见哈尔滨工业大学娄佳2013年的工学博士学位论文《复合材料点阵夹芯结构的弯曲、屈曲和振动特性研究》中的相关内容。

本实施例中，支撑杆杆体的点阵桁架杆也为点阵夹芯结构。在其他实施例中，点阵桁架杆可为一般的实心杆体结构，可为金属杆或者是其他材料如复合材料制成的杆。

本实施例中，防撞梁的梁体的竖板段和横板段均为点阵夹芯结构板，形成点阵夹芯结构的点阵杆也为点阵夹芯结构，在其他实施例中，点阵杆也可为一般的金属实心杆或者是复合材料制成的实心杆。当然，在其他实施例中，也可以仅使竖板段或横板段为点阵夹芯结构板。

本发明所提供的飞行器的实施例2中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图12所示，实施例2中防撞梁的梁体为ω型，梁体具体由两个并行间隔布置的竖板段28和位于两竖板段一端且与两竖板段连接的一个横板段及位于两竖板段28另一端且与两竖板段一一对应连接并向外翻折的两个横板段所构成。上述竖板段和横板段均为夹芯板结构，一一对应地与两竖板段28连接并向翻折的两个横板段为两端部横板段29，与两竖板段28连接的横板段为中间横板段27。

本发明所提供的飞行器的实施例3中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图13所示，实施例3中的防撞梁的梁体为j型，梁体具体由并行间隔布置的两横板段及一端与其中一个横板段中部连接、另一端与另一个横板段一端连接的竖板段32构成，上述两横板段为一个长边横板段31和短边横板段33。

本发明所提供的飞行器的实施例4中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图14所示，实施例4中的防撞梁的梁体为z型，梁体具体由两个并行间隔布置的横板段41和中间的竖板段42构成，竖板段与横板段垂直布置。

本发明所提供的飞行器的实施例5中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图15所示，实施例5中的防撞梁的梁体为l型，梁体具体由一个横板段51和一个竖板段52构成。

本发明所提供的飞行器的实施例6中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图16所示，实施例6中的防撞梁的梁体为盒型，盒型的梁体具体由两个横板段61和两个竖板段62构成，两个横板段61和两个竖板段62对应依次连接形成封闭。

本发明所提供的飞行器的实施例7中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图17所示，实施例7中的防撞梁的梁体为π型，π型的梁体具体由两个并行间隔布置的竖板段72及连接在两竖板段72同一端的一个横板段71构成，此处的两竖板段72位于相应横板段71的中部位置处。

本发明所提供的飞行器的实施例8中，与实施例1的不同之处主要在于防撞梁的梁体结构，如图18所示，实施例8中的防撞梁的梁体为t型，t型的梁体具体由一个横板段81和一个竖板段82构成，竖板段82的一端与横板段81中部连接。

上述实施例2至实施例8的梁体中的竖板段均沿梁体长度方向按照正弦曲线延伸的波纹形，由于表示实施例2至实施例8的梁体的附图均为截面图，故未显示出相应的波纹形。在其他实施例中，竖板段也可为沿余弦曲线延伸。当然，竖板段也可为相应的平板结构。

上述实施例2至实施例8的梁体的横板段和竖板段均为夹芯板结构，在其他实施例中，也可仅使横板段或竖板段为上述夹芯板结构。

本发明还提供一种起落架的实施例，该实施例中起落架的结构与上述飞行器实施例中的起落架的结构相同，在此不再赘述。

本发明还提供一种支撑杆的实施例，该实施例中支撑杆的结构与上述飞行器实施例中支撑杆的结构相同，在此不再赘述。这种支撑杆不仅可应用于上述起落架上，还可应用在其他的需要缓冲、减振、吸能的撞击场所。