一种无人飞行器的制作方法

本实用新型属于无人空中飞行交通工具，尤其涉及一种无人飞行器。

背景技术：

无人飞行器尤其是4轴无人飞行器已经成为大众化商品。以4轴遥控无人飞行器为例，飞行器飞行依靠高速旋转的桨叶提供必要的升力。飞行器起飞时，旋转的桨叶对操作人员构成生命威胁；飞行器飞行时，高速旋转的桨叶还很容易碰到异物，引起飞行事故，现有飞行器防撞能力差。

飞行器依靠飞行控制系统保持飞行器的平衡（包括X、Y、Z轴）。当飞行器姿态因外界扰动发生倾转时，飞行控制系统内部的姿态传感器检测到姿态的变化，经内部单片机计算后产生相应的控制信号，控制信号通过控制对应的电子调速器输出功率的变化，实现对相应涵道风扇的升力输出控制，最终实现飞行器的平衡。因而X、Y轴（水平面）的平衡控制是实时耗能的过程，控制失败就意味着飞行器倾覆。

现有飞行器的电子调速器表面空气流速慢、散热能力差，而电子调速器的温度升高会影响其转化效率。

CN201420054020.2公开了一种涵道风扇，本实用新型的实施例使用这个专利产品作为动力装置。

技术实现要素：

为克服现有飞行器防撞能力差，X、Y轴（水平面）的平衡控制是实时耗能的过程，电子调速器散热不足的问题；本实用新型提供一款防撞能力强，简化X、Y轴（水平面）的平衡控制的飞行器，提高电子调速器散热能力的飞行器。

一种无人飞行器，包括涵道风扇、电子调速器、电池、飞行控制系统、机架、信号接收机，飞行器的涵道风扇的中轴线与飞行器的中轴线存在夹角，夹角取值范围为10到30度；飞行器包含一根连接杆，电池、电子调速器、飞行控制系统位于飞行器的近地侧，与连接杆的一端相连，连接杆的另一端与飞行器机架相连，调节连接杆的长度，使飞行器重心低于飞行器升力等效中心；飞行器结构确定后，涵道风扇的中轴线与飞行器的中轴线存在的夹角度数固定不变，连接杆的长度恒定。

有益效果：使用涵道风扇提高了飞行器的防撞能力；涵道风扇的中轴线与飞行器的中轴线存在夹角，虽损失了部分升力，但为电池下置提供了物理空间，是使飞行器重心低于升力等效中心的重要措施，直接效果是增强飞行器稳定性并简化X、Y轴（水平面）的平衡控制。

本实用新型一种无人飞行器，飞行器含有4台涵道风扇，其中两台为正桨涵道风扇，剩余两台为反桨涵道风扇，4台涵道风扇以飞行器纵向中轴线为轴，呈均匀环形分布；4根等长防撞杆一端与飞行器机架相连，另一端与防撞环相连，防撞杆与防撞环形成防撞骨架，在防撞环外侧设有防撞泡沫，防撞泡沫呈圆环状，防撞环嵌套在防撞泡沫内测，防撞杆、防撞环与防撞泡沫构成一个固定整体。

有益效果：增加的防撞装置，再一次提高了飞行器的防撞能力。

本实用新型一种无人飞行器，飞行器含有4个电子调速器，4个电子调速器贴合在连接杆上，电子调速器的散热板背向连接杆，4个电子调速器以飞行器中轴线为轴，呈均匀环形阵列分布。

有益效果：电子调速器的散热板面向风道，有利于电子调速器散热降温，提高其工作效率。

本实用新型一种无人飞行器，飞行器底部设有减震泡沫块，电池沿中轴线方向的投影面积小于泡沫快的投影面积。

有益效果：为飞行器降落时提供缓冲，减小飞行器降落时对电池的冲击，保护飞行器，提高造陆时的防撞能力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1 是本实用新型优选实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例电气连接框图，这也是4轴飞行器的常用电气连接框图；

图3使本实用新型优选实施例控制原理框图。

具体实施例

为了充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明。

如图1所示，一种无人飞行器主要包括防撞环（1）、防撞泡沫（2）、防撞杆（3）、机架（4）、涵道风扇（5）、连接杆（6）、电子调速器（7）、飞行控制系统（8）、电池（9）、减震泡沫块（10）。

4根等长的防撞杆（3）一端与防撞环相连（1），另一端与飞行器机架（4）相连，防撞杆（3）与防撞环（1）形成防撞骨架，在防撞环（1）外侧设有防撞泡沫（2），防撞泡沫（2）呈圆环状，防撞环（1）嵌套在防撞泡沫（2）内测，防撞杆（3）、防撞环（2）与防撞泡沫（1）构成一个固定整体。

机架（4）呈“十字叉”状，单台涵道风扇（5）安置在相邻叉臂间。

本实施例选用4台涵道风扇（5），其中两台为正桨涵道风扇，剩余两台为反桨涵道风扇，选用4个电子调速器。涵道风扇（5）为专利CN201420054020.2公开的一种涵道风扇。

飞行器的4台涵道风扇（5）以飞行器中轴线为中心，形成均匀环形阵列，处于对角线的涵道风扇（5）为同类型涵道风扇（正桨或者为反桨）。

涵道风扇（5）的中轴线与飞行器的中轴线互成夹角，夹角度数取值范围为10到30度。本实施例的夹角为15度，飞行器损失的升力为占比为：1-cos15°=1-0.9659=0.034。从等式可知，涵道风扇（5）外撇15度后，飞行器损失的升力占总升力的占比仅约为3.4%，而获得的有益效果是为飞行器重心下置提供了空间，有利于提高飞行器稳定性。

飞行器包含一根连接杆（6）。电子调速器（7）、飞行控制系统（8）、电池（9）、减震泡沫块（10）位于飞行器的近地侧，与连接杆（6）的一端相连，连接杆（6）的另一端与飞行器机架（4）相连，调节连接杆（6）的长度，使飞行器重心低于飞行器升力等效中心；飞行器结构确定后，涵道风扇（5）的中轴线与飞行器的中轴线存在的夹角度数固定不变，连接杆（6）的长度恒定。

本实施例的一种无人飞行器，飞行器含有4个电子调速器（7），4个电子调速器（7）贴合在连接杆（6）上，电子调速器的散热板背向连接杆，面向气流通道，4个电子调速器（7）以飞行器中轴线为轴，呈均匀环形阵列分布。

本实施例的一种无人飞行器，飞行器底部设有减震泡沫块（10），电池沿中轴线方向的投影面积小于泡沫快的投影面积。

如图2所示，电池（9）分别为4个电子调速器（7）供能，也为飞行控制系统（8）供能。

具体的，单个电子调速器（7）分别与涵道风扇（5）内的无刷电机相连。

具体的，飞行控制系统（8）内部的姿态传感器，产生的姿态数据结合信号接收机接收到的控制数据，经内部飞行控制程序计算处理后，产生4路控制信号，控制信号再传从到对应的电子调速器（7）上，实现对飞行器的控制。

如图3所示，飞行器的控制包含自身平衡控制与定向飞行控制。

具体的，自身平衡控制包含X、Y轴平衡控制与Z轴平衡控制。其中X、Y轴平衡控制是为了防止飞行器倾覆；Z轴平衡控制是为了防止飞行器自旋。

其中X、Y轴平衡控制采取改进飞行器构造的策略再辅以4涵道风扇协同控制。改进飞行器构造具体说就是，降低飞行器飞行时的重心，使重心低于升力等效中心，这种结构本身就具有稳定性，其稳定原理类似热气球，具体构造是将电池（9）、电子调速器（7）通过连接杆（6）下置。理论上连接杆（6）越长，稳定性越好。

当飞行器重心低于升力等效中心的稳定作用（重心下置的作用）不能平衡飞行器姿态时（扰动量超过阀值），飞行控制系统（8）内的姿态传感器将采集到的姿态时时数据经内部的飞行控制程序解算后形成4路控制信号，控制4台涵道风扇（5）协同工作，实现飞行器平衡。

具体的，飞行器实现Z轴平衡依靠4台涵道风扇（5）协同工作。两台为正桨涵道风扇与两台为反桨涵道风扇产生下洗气流时，其产生的自旋扭力是相反的。飞行控制系统（8）内的姿态传感器将采集到的自旋数据经内部的飞行控制程序解算后形成4路控制信号，控制4台涵道风扇（5）协同工作，实现飞行器Z轴平衡。

飞行器实现定向飞行控制，为使描述更为形象，不妨令4台涵道风扇（5）分别叫东侧涵道风扇、西侧涵道风扇、南侧涵道风扇、北侧涵道风扇。其中东侧涵道风扇、西侧涵道风扇处于对角线上，属于同种类型涵道风扇。

以飞行器向东侧飞行为例，信号接收机接收到向东侧飞行的控制信号后，经飞行控制系统内部的飞行控制程序解算后，形成4路控制信号，分别控制4台涵道风扇（5）协同工作。其中东侧涵道风扇与西侧涵道风扇的扭力和等于剩余涵道风扇的扭力和，东侧涵道风扇扭力小于西侧涵道风扇的扭力，即实现飞行器向东侧飞行。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以做出种种变化。但这种改变都应属于本专利的权利要求保护的范围内。