專利名稱：一種模塊化無人機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種模塊化無人機。更具體地說，本發(fā)明涉及一種由多個模塊組成，通過不同模塊的換裝及組合可以改變其布局形式和裝載能力的模塊化無人機。
背景技術：
在戰(zhàn)場偵察、火炮瞄準等軍用領域和防暴處突、勘探測繪等民用領域，無人機發(fā)揮著日益重要的作用。從無人機的設計角度，目前主要的設計方式有兩種1)集成化設計和2)模塊化設計。集成化設計的優(yōu)勢在于針對性強，無人機的特點與性能突出。模塊化設計的優(yōu)勢則在于適應性強，維護方便。例如將任務系統(tǒng)設計為一個模塊，通過換裝即可執(zhí)行不同的任務；如果某一個模塊出現(xiàn)故障，則可以進行快速更換，不影響任務的執(zhí)行。從無人機的發(fā)展趨勢看，模塊化設計是未來的主要方向。ZL200920008551. 7實用新型專利中所公開的模塊化多功能無人機通過在機艙內部設置一個或兩個以上的模塊艙，模塊艙內安裝有完成某項單獨功能的小型設備，通過更換模塊艙實現(xiàn)無人機任務能力的轉換，簡化維修操作。申請?zhí)枮?01110095531. X的發(fā)明專利申請公開了一種模塊式快速拼接式無人機，包括左主翼模塊、艙蓋模塊、垂直模塊、機身模塊、傘艙模塊和右主翼模塊。各模塊相互間均采用鎖扣裝置連接，可實現(xiàn)無人機部件的模塊式制造、最小體積包裝、易損件快速補充及安裝等。雖然上述專利文獻公開的均為按照模塊化思路設計的無人機，但都存在一個重大不足無人機平臺構型唯一，即無人機的布局形式，機體內部容積均固定不變。這樣的設計雖然可以通過換裝任務模塊的方式改變無人機的任務模式，但由于布局形式唯一，無人機的內部容積、有效載荷均無法進一步提高，只能兼容小于最大設計有效載荷和最大設計有效容積的任務模塊，適應性差。基于此，需要設計一種模塊化無人機，可以通過模塊間的更換或組合，改變該無人機的布局形式、提聞其裝載能力。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種適應性好、內部容積及有效載荷均可以進一步提高的模塊化無人機。本發(fā)明的技術解決方案是，模塊化無人機包括機身模塊、動力模塊、主翼模塊，機身模塊上具有一個機身前端面和機身后端面，機身前端面和機身后端面上分別布置至少一個快速拆裝接頭和動力傳輸組件，動力模塊通過機身前端面上的快速拆裝接頭和動力傳輸組件或機身后端面上的快速拆裝接頭和動力傳輸組件與機身模塊連接；主翼模塊通過安裝在機身模塊上的機身上端面或機身下端面上的翼身連接組件與機身模塊連接；機身模塊內設計有至少一個任務艙和至少一個設備艙；主翼模塊由機翼和中央翼盒組成，中央翼盒與機翼通過機翼連接組件對接與鎖定，中央翼盒上布置有另一個翼身連接組件，主翼模塊通過安裝在中央翼盒上的翼身連接組件與安裝在機身模塊上的翼身連接組件對接。所述的安裝在機身模塊的機身前端面和機身后端面上分別安裝動力模塊和整流模塊或在機身前端面和機身后端面上分別安裝一個動力模塊。所述的機身模塊在機身的上端面或機身下端面布置有翼身連接組件的安裝位置孔，翼身連接組件沿機身軸向變換安裝位置。所述的機翼的形式根據(jù)設計及任務的需要設計成平直翼、后掠翼、前掠翼或連接翼形式，并在其上布置必要的控制舵面。所述的機身模塊在機身的上端面或機身下端面上設置用于安裝輔翼模塊的翼身連接組件，翼身連接組件的數(shù)量依據(jù)輔翼模塊的組件數(shù)量確定。所述的機身模塊的機身前端面或機身后端面與另一個與前述機身模塊完全相同的機身模塊通過設置在機身前端面和機身后端面上的快速拆裝接頭和動力傳輸組件相接。 所述的機翼的形式為連接翼時，主翼模塊上設置兩個中央翼盒，當模塊化無人機為一個機身模塊時，兩個中央翼盒分別布置在機身模塊的機身上端面和機身下端面上，當模塊化無人機為兩個機身模塊時，兩個中央翼盒分別與前一個機身模塊的后一個機身模塊相接。本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果本發(fā)明提供了一種模塊化無人機。該模塊化無人機可根據(jù)需要增加輔翼模塊和整流模塊.各模塊間可以實現(xiàn)快速拆裝和更換。模塊化無人機的動力模塊通過快速拆裝接頭與機身模塊實現(xiàn)結構連接，通過動力傳輸組件與機身模塊實現(xiàn)動力和系統(tǒng)連接。可選擇的動力模塊可以安裝在機身模塊的前部，或者安裝在機身模塊的后部，或者前后各安裝一個。主翼模塊由機翼和中央翼盒組成。中央翼盒與機翼通過機翼連接組件進行對接與鎖定，并可完成快速拆裝。主翼模塊、輔翼模塊均可通過翼身連接組件實現(xiàn)與機身模塊的快速拆裝。翼身連接組件可以在機身模塊上、下端面的多個位置進行布置。模塊化無人機可以改變和調節(jié)主翼模塊、輔翼模塊等的布置位置，進而改變布局形式。機身模塊內設計有至少一個任務艙和至少一個設備艙。任務艙用于安裝任務載荷，設備艙用于安裝模塊化無人機所需的遠程控制系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動力組件等。兩個或兩個以上機身模塊可以通過快速拆裝接頭進行組合。本發(fā)明所公開的模塊化無人機可以通過模塊間的更換或組合，改變該無人機的布局形式、提聞其裝載能力。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施樣例的模塊化無人機10的模塊分解示意圖。圖2是圖I所示的根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。
具體實施例方式通過詳細描述和其中附圖可以充分理解本發(fā)明；圖I是根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施樣例的模塊化無人機10的模塊分解示意圖。該模塊化無人機10采用螺旋槳發(fā)動機作為動力，主要由機身模塊100、動力模塊20、主翼模塊30、整流模塊50、輔翼模塊62和任務模塊70組成。動力模塊20由螺旋槳組件22、發(fā)動機24和發(fā)動機安裝座26組成。在本實施樣例中，發(fā)動機24為一臺電動機。可選擇的發(fā)動機24亦可以選擇符合無人機設計要求的內燃機或其他類型的發(fā)動機形式。螺旋槳組件22由發(fā)動機24帶動產生驅動模塊化無人機10飛行的拉力或推力。發(fā)動機24固定安裝在發(fā)動機安裝座26上。發(fā)動機安裝座26上同時包含快速拆裝接頭28。動力模塊20和機身模塊100可通過快速拆裝接頭28實現(xiàn)快速的安裝固定與分離。在本實施樣例中，發(fā)動機安裝座26上布置有動力傳輸組件92。具體的，本實施樣例中發(fā)動機24為電動機，為發(fā)動機24提供能源的電源系統(tǒng)布置在機身模塊100中的設備艙114中，動力傳輸組件92的主要功能包括電能傳輸和發(fā)動機控制信號傳輸。如果將發(fā)動機24換成內燃機,則動力傳輸組件92的主要功能包括燃油輸送和發(fā)動機控制信號傳輸。在動力模塊20與機身模塊100的連接過程中，需要完成快速拆裝接頭28和動力傳輸組件92的連接。可選擇的為發(fā)動機24提供能源的動力組件，如電池或油箱，也可以設計成為動力模塊20的一部分。但考慮到安全性及對模塊化無人機10重心的影響，為發(fā)動機24提供能源的動力組件，如電池或油箱，應優(yōu)先考慮布置于機身模塊100中的設備艙114中。 主翼模塊30由機翼32和中央翼盒56組成。機翼32可以根據(jù)設計及任務的需要設計成平直翼、后掠翼或前掠翼等形式，并在其上布置必要的控制舵面。中央翼盒56與機翼32通過機翼連接組件54進行對接與鎖定，并可完成快速拆裝。中央翼盒56上同時還布置有翼身連接組件40，并通過翼身連接組件40實現(xiàn)主翼模塊30與機身模塊100的快速拆裝。輔翼模塊62上同樣布置有翼身連接組件40，并以相同的方式與機身模塊100實現(xiàn)快速拆裝。所不同的是，主翼模塊30與輔翼模塊62的安裝位置不同。在本實施樣例中，輔翼模塊62采用了常規(guī)的平尾加垂尾的設計。可選擇的輔翼模塊62可以設計成“T”尾布局、“V”尾布局或其他滿足設計要求的形式。機身模塊100具有一個布置了至少一個快速拆裝接頭28和動力傳輸組件92的機身前端面102，同樣布置了至少一個快速拆裝接頭28和動力傳輸組件92的機身后端面104。在本實施樣例中，動力模塊20通過布置于機身前端面102的快速拆裝接頭28和動力傳輸組件92與機身模塊100連接；整流罩50通過布置于機身后端面104的快速拆裝接頭28與機身模塊100連接?？蛇x擇的動力模塊20亦可以通過布置于機身后端面104的快速拆裝接頭28和動力傳輸組件92與機身模塊100連接；整流罩50則通過布置于機身前端面102的快速拆裝接頭28與機身模塊100連接，以此實現(xiàn)模塊化無人機10的推進方式的可變設計。機身模塊100同時具有可以安裝翼身連接組件40的機身上端面106和同樣可以安裝翼身連接組件40的機身下端面108。在機身上端面106和機身下端面108上布置有多個翼身連接組件40的安裝位置。通過翼身連接組件40布置位置的改變可以改變主翼模塊30和輔翼模塊62安裝位置，以提高模塊化無人機10對于不同重量的任務載荷70的適應性。機身模塊100內設計有至少一個任務艙112和至少一個設備艙114。任務艙112用于安裝任務載荷70，設備艙114用于安裝模塊化無人機10所需的遠程控制系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動力組件等。設備艙114的設計原則應遵循a)充分利用機身模塊100的內部空間，b)有效控制重心位置，c)合理安排系統(tǒng)布置方案，降低系統(tǒng)的復雜程度。圖2是圖I所示的根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。在該實施樣例中，模塊化無人機10的輔翼模塊62由鴨翼組件62a和垂尾組件62b組成。主翼模塊30的安裝位置由機身上端面106移至機身下端面108。該實施樣例展示了根據(jù)本發(fā)明，通過模塊的互換，可以實現(xiàn)模塊化無人機10布局形式的改變，即由圖2所示的正常布局轉換為鴨式布局。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。該實施樣例與圖3所示的實施樣例同樣為鴨式布局。通過改變動力模塊20和整流罩50安裝位置的互換，同時更換螺旋槳組件22，即可實現(xiàn)模塊化無人機10的驅動方式由拉進向推進的轉換。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施樣例的模塊化無人機10的裝配示意圖。在該實施樣例中，兩個機身模塊100通過快速拆裝接頭28和動力傳輸組件92組合成了一個更大的機身模塊，也為模塊化無人機10提供了更大的設備艙114的布置空間，更重要的是可 以提供更強的任務載荷70的裝載能力。同時，通過將主翼模塊30由常規(guī)的機翼設計更換為連翼設計，可以提供更大的升力面積，滿足增大的任務載荷70對模塊化無人機10提出的更高的承載能力要求。在本實施樣例中，只采用了一個動力模塊20?？蛇x擇的當單個動力模塊20無法滿足模塊化無人機10對于推力的要求時，可以將尾部的整流罩50替換為采用推進式螺旋槳的動力模塊20，即采用一前一后兩個動力模塊20來滿足模塊化無人機10對于推力的要求。雖然已經根據(jù)各種特定的實施樣例對本發(fā)明進行了描述，但是本領域技術人員應該認識到，可以在權利要求書的精髓和范圍內對本發(fā)明進行改進。
權利要求
1.一種模塊化無人機，其特征是，該模塊化無人機包括機身模塊(100)、動力模塊(20)、主翼模塊(30)，機身模塊(100)上具有一個機身前端面(102)和機身后端面(104)，機身前端面(102 )和機身后端面(104)上分別布置至少一個快速拆裝接頭(28 )和動力傳輸組件(92 )，動力模塊(20 )通過機身前端面(102 )上的快速拆裝接頭(28 )和動力傳輸組件(92 )或機身后端面(104)上的快速拆裝接頭(28)和動力傳輸組件(92)與機身模塊(100)連接；主翼模塊通過安裝在機身模塊(100)上的機身上端面(106)或機身下端面(108)上的翼身連接組件(40)與機身模塊(100)連接；機身模塊(100)內設計有至少一個任務艙(I 12)和至少一個設備艙(114);主翼模塊(30)由機翼(32)和中央翼盒(56)組成，中央翼盒(56)與機翼(32)通過機翼連接組件(54)對接與鎖定，中央翼盒(56)上布置有另一個翼身連接組件(40 )，主翼模塊(30 )通過安裝在中央翼盒(56 )上的翼身連接組件(40 )與安裝在機身模塊(100 )上的翼身連接組件(40 )對接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種模塊化無人機，其特征是，所述的安裝在機身模塊(100)的機身前端面(102)和機身后端面(104)上分別安裝動力模塊(20)和整流模塊(50)或在機身前端面(102)和機身后端面(104)上分別安裝一個動力模塊(20)。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種模塊化無人機，其特征是，所述的機身模塊(100)在機身的上端面(106)或機身下端面(108)布置有翼身連接組件(40)的安裝孔，翼身連接組件(40)沿機身軸向變換安裝位置。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種模塊化無人機，其特征是，所述的機翼(32)的形式根據(jù)設計及任務的需要設計成平直翼、后掠翼、前掠翼或連接翼形式，并在其上布置必要的控制舵面。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種模塊化無人機，其特征是，所述的機身模塊(100)在機身的上端面(106)或機身下端面(108)上設置用于安裝輔翼模塊(62)的翼身連接組件(40)，翼身連接組件(40)的數(shù)量依據(jù)輔翼模塊(62)的組件數(shù)量確定。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種模塊化無人機，其特征是，所述的機身模塊(100)的機身前端面(102)或機身后端面(104)與另一個與前述機身模塊(100)完全相同的機身模塊(100)通過設置在機身前端面(102)和機身后端面(104)上的快速拆裝接頭(28)和動力傳輸組件(92)相接。
7.根據(jù)權利要求I或6所述的一種模塊化無人機，其特征是，所述的機翼(32)的形式為連接翼時，主翼模塊(30)上設置兩個中央翼盒(56)，當模塊化無人機為一個機身模塊(100)時，兩個中央翼盒(56)分別布置在機身模塊(100)的機身上端面(106)和機身下端面(108)上，當模塊化無人機為兩個機身模塊(100)時，兩個中央翼盒(56)分別與前一個機身模塊(100)的后一個機身模塊(100)相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塊化無人機。更具體地說，本發(fā)明涉及一種由多個模塊組成，通過不同模塊的換裝及組合可以改變其布局形式和裝載能力的模塊化無人機。該模塊化無人機可根據(jù)需要增加輔翼模塊和整流模塊.各模塊間可以實現(xiàn)快速拆裝和更換。模塊化無人機的動力模塊通過快速拆裝接頭與機身模塊實現(xiàn)結構連接，通過動力傳輸組件與機身模塊實現(xiàn)動力和系統(tǒng)連接?？蛇x擇的動力模塊可以安裝在機身模塊的前部，或者安裝在機身模塊的后部，或者前后各安裝一個。主翼模塊由機翼和中央翼盒組成。中央翼盒與機翼通過機翼連接組件進行對接與鎖定，并可完成快速拆裝。主翼模塊、輔翼模塊均可通過翼身連接組件實現(xiàn)與機身模塊的快速拆裝。
文檔編號B64C3/00GK102923296SQ20121046589
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者方力, 盛慧, 李梓衡, 陳曉靜 申請人:中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設計研究所