一种轻小型无人机滑橇式起落架结构及其工作方法与流程

本发明涉及一种轻小型无人机滑橇式起落架结构及其工作方法。

背景技术：

安全起降是无人机进行作业任务的基础，目前国内外固定翼无人机的起飞方式有借助起落架从地面垂直起飞，手持起落架的旋翼飞机起飞和固定翼无人机的跑道滑跑起飞这几种。然而目前针对于无人机起飞降落的装置大多是起落架或者轮胎，可以安装在旋翼机和固定翼上通用的起落架的研究相对较少。

技术实现要素：

本发明的目的即在于提供一种轻小型无人机滑橇式起落架结构及其工作方法，该轻小型无人机滑橇式起落架结构设计合理，有利于方便安装在旋翼机和固定翼上起落架的使用。

本发明轻小型无人机滑橇式起落架结构，其特征在于：包括设在轻小型无人机下部的机架和铰接在机架体内的两平行丝杆，分别是第一丝杆和第二丝杆，两个丝杆的中部分别设有同步链轮，两个丝杆的同步链轮上连接有同步链条，所述机架上设有电机和由电机驱动用于使第一丝杆转动的第一链条传动机构；每个平行丝杆的同步链轮两侧设有螺旋相向的螺纹，在螺纹上螺接有螺套，所述螺套的下部铰接有摆转架和设在摆转架上的可伸缩支撑脚，其中位于同一侧的可伸缩支撑脚下端部连接有滑撬板。

进一步的，上述机架包括两侧板和连接在两侧板下部的横板，所述横板上设有开槽，所述开槽用于穿过螺套，所述螺套限位在开槽内滑动。

进一步的，上述螺套包括上部具有与螺纹配合螺接的螺孔和下部两侧具有铰接用凸耳片。

进一步的，上述摆转架为方钢管，方钢管的上部两端铰接在两个凸耳片之间，在方钢的第一侧部铰接第一电推缸的第一端，螺套的第一侧部与第一电推缸的第二端铰接，以在第一电推缸伸缩时实现摆转架的摆转。

进一步的，上述方钢管的第二侧部铰接第二电推缸的上端，可伸缩支撑脚的第二侧部与第二电推缸的第二端铰接，以实现可伸缩支撑脚的升降。

本发明轻小型无人机滑橇式起落架结构的工作方法，其特征在于：所述轻小型无人机滑橇式起落架结构包括设在轻小型无人机下部的机架和铰接在机架体内的两平行丝杆，分别是第一丝杆和第二丝杆，两个丝杆的中部分别设有同步链轮，两个丝杆的同步链轮上连接有同步链条，所述机架上设有电机和由电机驱动用于使第一丝杆转动的第一链条传动机构；每个平行丝杆的同步链轮两侧设有螺旋相向的螺纹，在螺纹上螺接有螺套，所述螺套的下部铰接有摆转架和设在摆转架上的可伸缩支撑脚，其中位于同一侧的可伸缩支撑脚下端部连接有滑撬板；在轻小型无人机停置于地面上时，摆转架和可伸缩支撑脚与地面垂直，且在需要调整两侧摆转架的间距时，电机驱动第一链条传动机构动作，使第一螺杆通过同步链条带动第二螺杆同步转动，使螺杆带动螺杆上的螺套相对靠近或相对远离，并且可调节可伸缩支撑脚的长度，以改变机架与滑撬板的距离；在轻小型无人机起飞后，两侧的摆转架和可伸缩支撑脚收拢与机架底面贴近。

进一步的，上述摆转架为方钢管，方钢管的上部两端铰接在两个凸耳片之间，在方钢的第一侧部铰接第一电推缸的第一端，螺套的第一侧部与第一电推缸的第二端铰接，以在第一电推缸伸缩时实现摆转架的摆转；所述方钢管的第二侧部铰接第二电推缸的上端，可伸缩支撑脚的第二侧部与第二电推缸的第二端铰接，以实现可伸缩支撑脚的升降；驱动第一电推缸伸缩，使方钢管的上部绕着铰接点摆转，实现两侧的摆转架和可伸缩支撑脚收拢与机架底面贴近；驱动第二电推缸，使可伸缩支撑脚相对方钢管伸长或缩短，实现改变机架与滑撬板的距离。

本发明轻小型无人机滑橇式起落架最大好处是结构简单、加工成本低、维护要求低，该起落架采用方钢管、可伸缩支撑脚（内方钢管材）和第二电推缸作为缓冲和支撑结构，可伸缩支撑脚下方的滑撬板接触地面，提高着陆的稳定性，可回收式滑橇设计可以帮助轻小型无人机通过起落架的伸缩方式使无人机在环境比较恶劣的地面上（如杂草，黏土）架高机体本身，使机体避免桨叶旋转起来吹飞的杂物干扰，另外摆转架的折叠使无人机在飞行的时候也不会受到额外的空气阻力影响续航；螺杆传动所控制摆转架同步相向或相反运动改变轴距适配于不同类型的无人机和不同的使用场地。

附图说明：

图1是本发明摆转架收拢状态的立体构造示意图；

图2是图1另一视角的立体构造示意图；

图3是螺套与摆转架连接的立体构造示意图；

图4是螺套的立体构造示意图；

图5是本发明的主视构造示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明方法作进一步的详细说明。需要特别说明的是，本发明的保护范围应当包括但不限于本实施例所公开的技术内容。

本发明轻小型无人机滑橇式起落架结构包括设在轻小型无人机下部的机架1和铰接在机架1体内的两平行丝杆2，分别是第一丝杆201和第二丝杆202，两平行丝杆2的两端分别是铰接在两侧板上，两个丝杆的中部分别设有同步链轮3，两个丝杆的同步链轮3上连接有同步链条4，两个同步链轮3的直径相同，转速相同，所述机架1上设有电机5和由电机驱动用于使第一丝杆201转动的第一链条传动机构6；每个平行丝杆2的同步链轮3两侧设有螺旋相向的螺纹7，在螺纹7上螺接有螺套8，所述螺套8的下部铰接有摆转架9和设在摆转架9上的可伸缩支撑脚10，其中位于同一侧的可伸缩支撑脚10下端部连接有滑撬板11，在轻小型无人机停置于地面上时，摆转架和可伸缩支撑脚与地面垂直，且在需要调整两侧摆转架的间距时，电机驱动第一链条传动机构动作，使第一螺杆通过同步链条带动第二螺杆同步转动，使螺杆带动螺杆上的螺套相对靠近或相对远离，并且可调节可伸缩支撑脚的长度，以改变机架与滑撬板的距离；在轻小型无人机起飞后，两侧的摆转架和可伸缩支撑脚收拢与机架底面贴近，当然同步链条4和同步链轮3可以用同步带和同步轮替换。

本发明还针对于现有问题的改进方法：

1.在确保起落架结构的刚度，强度和一定寿命的前提下，要求确保最轻的质量。

2.对大多数的轻小型无人机具有通用性，一款起落架可以安装在多个无人机下方

3.飞行过程中符合空气动力学，尽可能的降低飞行阻力

4.具有可加工性，同时在符合要求的情况下尽可能的降低成本。

5.起飞和降落时吸收一定的能量和承载;

6.易于使用和维护，易于检查，维修和更换，以及预期寿命；此外，该起落架还应满足与其自身功能相关的要求：

7.减震要求，起落架应具有良好的吸收和消散冲击载荷和能量。

8.收纳要求，在积载和释放过程中，应有可靠的锁定装置，存储空间应尽可能小，收缩机构应均匀受压。

9.在特定温度，湿度，振动，灰尘，盐雾和其他环境中的保护要求，要求良好的密封性和耐腐蚀性。

进一步的，为了合理，上述机架1包括两侧板12和连接在两侧板下部的横板13，所述横板13上设有开槽14，所述开槽14用于穿过螺套8，所述螺套8限位在开槽14内滑动；两侧板12即两侧的板体，每侧板体包括了两块平行设置的矩形板19，在矩形板上同一水平位置穿设有穿孔，所述矩形板相背的面上固定安装有法兰盘20，在两个矩形板之间的螺杆上设有与穿孔同轴的凸缘21，凸缘限位在矩形板之间，以确保螺杆不会轴向移动；该开槽14为矩形槽，其宽度与螺套8下部的宽度基本一致，以实现螺套8限位在矩形槽内滑移。

进一步的，上述螺套8包括上部具有与螺纹配合螺接的螺孔15和下部两侧具有铰接用凸耳片16，该螺套8上部为第一矩形体，下部也为第二矩形体，第二矩形体的两侧面与矩形槽内侧面配合限位滑动，两个凸耳片16设在第二矩形体的下部。

进一步的，上述摆转架9为方钢管，即第一方钢管，可伸缩支撑脚10也为方钢管，即为第二方钢管，可伸缩支撑脚10的第二方钢管外尺寸与摆转架9的第一方钢管的内尺寸相当，以实现套接伸缩配合滑动，第一方钢管上部两端铰接在两个凸耳片16之间，在第一方钢管的第一侧部a铰接第一电推缸17的第一端，螺套8的第一侧部与第一电推缸17的第二端铰接，以在第一电推缸伸缩17时实现摆转架9的摆转。

进一步的，上述方钢管的第二侧部b铰接第二电推缸18的上端，可伸缩支撑脚10的第二侧部与第二电推缸18的第二端铰接，以实现可伸缩支撑脚的升降。

本发明轻小型无人机滑橇式起落架结构的工作方法，所述轻小型无人机滑橇式起落架结构包括设在轻小型无人机下部的机架和铰接在机架体内的两平行丝杆，分别是第一丝杆和第二丝杆，两个丝杆的中部分别设有同步链轮，两个丝杆的同步链轮上连接有同步链条，所述机架上设有电机和由电机驱动用于使第一丝杆转动的第一链条传动机构；每个平行丝杆的同步链轮两侧设有螺旋相向的螺纹，在螺纹上螺接有螺套，所述螺套的下部铰接有摆转架和设在摆转架上的可伸缩支撑脚，其中位于同一侧的可伸缩支撑脚下端部连接有滑撬板；在轻小型无人机停置于地面上时，摆转架和可伸缩支撑脚与地面垂直，且在需要调整两侧摆转架的间距时，电机驱动第一链条传动机构动作，使第一螺杆通过同步链条带动第二螺杆同步转动，使螺杆带动螺杆上的螺套相对靠近或相对远离，并且可调节可伸缩支撑脚的长度，以改变机架与滑撬板的距离；在轻小型无人机起飞后，两侧的摆转架和可伸缩支撑脚收拢与机架底面贴近。

进一步的，上述摆转架为方钢管，方钢管的上部两端铰接在两个凸耳片之间，在方钢的第一侧部铰接第一电推缸的第一端，螺套的第一侧部与第一电推缸的第二端铰接，以在第一电推缸伸缩时实现摆转架的摆转；所述方钢管的第二侧部铰接第二电推缸的上端，可伸缩支撑脚的第二侧部与第二电推缸的第二端铰接，以实现可伸缩支撑脚的升降；驱动第一电推缸伸缩，使方钢管的上部绕着铰接点摆转，实现两侧的摆转架和可伸缩支撑脚收拢与机架底面贴近；驱动第二电推缸，使可伸缩支撑脚相对方钢管伸长或缩短，实现改变机架与滑撬板的距离。

发明的一些技术特征：

滑撬板左右横向移动：通过电机驱动，带动螺杆旋转，螺杆传动带动滑撬板左右运动，控制电机的正反转从而控制滑撬板的左右收放，根据实际工况需要控制滑撬板的收放，

滑撬板的伸缩：通过第二电动推杆的伸缩从而控制滑撬板的上下运动，从而达到根据无人机在不同环境下的停放；

滑撬板的折叠收放：无人机在飞行状态下，由于该装置会影响无人机的飞行，因此该停放装备设计成收放式结构以减少空气阻力。

1.根据起落架自身材质需要保证刚度，质量轻等需求，选用q235碳素钢作为起落架的主要材料。q235钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好。用作外壳和着陆版的材料较为合适。

2.根据对于大多数轻小型无人机具有通用性的需求，将起落架外壳整体设计为边缘开槽式。起落架装配在无人机底部需要在无人机底部开相应的槽和孔，将起落架整体插入无人机底部并通过螺栓连接将轴承端盖夹紧，使起落架镶嵌在无人机底部并保证有良好的稳定性。这样设计的意义在于直接起落架安装在无人机底部会大大增加无人机在降落时受到的冲击载荷，而且会使无人机整体重心升高造成降落不稳甚至侧翻的后果。

3.根据飞行过程中符合空气动力学的需求，将起落架设计为当无人机起飞时候支撑腿可以折叠，使无人机飞行阻力大大降低。这样设计的意义在于减少起落架在飞行过程中的体积，暴露在空气中的体积越大，无人机飞行中所受到的风阻越大。

4.根据具有可加工性的需求，将起落架上所用到的所有零件都设计为在车间可批量加工的，螺栓螺母通过国标规定采购，控制折叠伸缩的电动推杆和控制螺杆转动的步进电机也可以按要求在市面上买到。

5.根据起飞降落可以承受一定的能量载荷的需求，选择一款合适的减震器装在支撑腿上。减震器的大小不宜过大否则会加大重量影响飞行速度。

6.根据易于使用维护等要求，将电机带动螺杆传动的方式设计成链传动，因为链传动在步进电机不工作的情况下不会保持张紧状态，所以不需要经常更换。

本发明轻小型无人机滑橇式起落架最大好处是结构简单、加工成本低、维护要求低，该起落架采用方钢管、可伸缩支撑脚（内方钢管材）和第二电推缸作为缓冲和支撑结构，可伸缩支撑脚下方的滑撬板接触地面，提高着陆的稳定性，可回收式滑橇设计可以帮助轻小型无人机通过起落架的伸缩方式使无人机在环境比较恶劣的地面上（如杂草，黏土）架高机体本身，使机体避免桨叶旋转起来吹飞的杂物干扰，另外摆转架的折叠使无人机在飞行的时候也不会受到额外的空气阻力影响续航；螺杆传动所控制摆转架同步相向或相反运动改变轴距适配于不同类型的无人机和不同的使用场地。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。