一种模块化快拆型垂直起降无人机的制作方法

本发明涉及快拆型无人机，具体提供一种模块化快拆型垂直起降无人机。

背景技术：

1、随着无人机行业的发展，越来越多的应用场景都在利用无人机完成复杂的任务。垂直起降固定翼无人机因起无起落场地限制，航时长等优势，越来越受到青睐。现在多数的垂直起降无人机为旋翼和固定翼结合而成的复合翼，复合翼具有两套动力系统，两套动力系统相互独立，当某个两套动力系统的部件或设备发生损坏时，无法利用另一动力系统的备件进行维修更换，因此，需要对每一个动力模块均准备备件。随着复杂的任务和负载要求日益增加，对无人机要求不再单一，外出作业通常需要准备多台不同尺寸的无人机来完成相应任务，提高了经济成本，同时，多机携带也降低了工作过程的便携性。

2、目前，针对上述问题已提出了多种快拆型无人机，主要是针对复合翼的固定翼和多旋翼的拆装，该拆装方案具有复合翼的固有能源利用率较低的缺点，且拆装后模块尺寸仍然较大，不便于携带。如中国专利公布号为cn114852326a，公布日为2022年8月5日，专利名称为“一种模块化复合翼无人机及快拆连接组件”的发明专利申请，其中，快拆连接组件通过组件模块的拆卸，组装能够从垂直起降的复合翼模式切换到可悬停的多旋翼模式。但由于该方案是基于复合翼设计，一方面存在复合翼因两套独立动力系统而增加额外起飞重量的问题，另一方面结构数量较多，如若某一部件发生损坏，调换较为不便，所需备件数量较多，经济性较差。

3、如中国专利公布号为cn114013642a，公布日为2022年2月8日，专利名称为“一种垂直起降固定翼无人机”的发明专利申请，其中，该无人机在机翼上搭载了若干个无人机动力模块，各个动力模块设置有独立的动力系统，结构相同，可以互相调换位置使用；并能够根据任务需求更改动力模块的数量，保证无人机的续航。但该方案中各个动力系统均靠连接管与机翼连接，连接管个数多、长度长、动刚度较低；当动力系统启动时，分布式激励容易使结构存在较多的模态阶数，抗振能力较弱。并且，该专利仅在侧翼上存在副翼结构，说明主翼与侧翼必须同时存在，机翼不具备模块化拆卸飞行性能；其动力模块的拆卸仅改变垂起阶段的动力输出，因平飞阶段升力面不变，则面对不同起飞重量时，平飞阶段需要变换不同的巡航速度，对于大部分作业巡航速度固定的应用情况有局限性；并且，每个动力模块上用于垂起阶段的多个螺旋桨及设备舱均为单独结构，无法与机翼机身融合，在平飞时均为阻力项，总体效能低；另外，起飞时飞机总体的占地面积由于机翼的展长和动力模块的长度是无法改变的，无法适应起飞场地具有尺寸限制的情况。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供了一种适用于多种场景的模块化快拆型垂直起降无人机，可根据不同的起飞重量及任务要求，调整无人机携带机翼模块的数量，增加了使用的灵活性，尤其对于较大机型，此类设计无论对无人机生产方还是对无人机采购方，都能够有效节省成本。

2、本发明提供的模块化快拆型垂直起降无人机，包括：至少两个平行设置的主机翼模块、结构相同的多个机翼模块、翼间连接模块和供电模块；

3、机翼模块以主机翼模块为中心，对称相继连接在主机翼模块的两侧；主机翼模块和机翼模块均包括主动端和被动端，主动端设有连接梁和电气插头；被动端设有连接梁接口和电气接口；主动端与另一模块的被动端通过锁紧结构连接；

4、机翼模块和每个机翼模块均设有动力系统，并通过电气接口和电气插头实现电导通；主机翼模块内设有主控单元，通过主控单元可独立控制每个机翼模块内动力系统的工作状态；

5、翼间连接模块对称设置在两个平行的主机翼模块和/或机翼模块之间；

6、供电模块包括主电池组，主电池组设于主机翼模块内，通过电气接口和电气插头为机翼模块内动力系统供电。

7、优选的，主机翼模块的数量为2个。

8、优选的，主机翼模块和机翼模块均还包括姿态控制模块，姿态控制模块包括舵机、舵机连杆和副翼，通过舵机带动舵机连杆驱使副翼进行偏转运动，以控制飞行姿态。

9、优选的，每个动力系统包括电子调速器、电机和螺旋桨，电子调速器用于控制电机，并通过电机带动螺旋桨转动，以提供飞行拉力。

10、优选的，主机翼模块和机翼模块内的动力系统和姿态控制模块均由主控单元控制，在垂直起降阶段，主控单元控制所有动力系统开启，提供垂直起降所需的拉力；在平飞巡航阶段，可仅对称开启部分动力系统提供拉力。

11、优选的，还包括起落模块，落模块包括起落架连接插口和起落架，起落架连接插口设置机翼模块的后侧，以及主机翼模块的后侧两端；起落架可与任意对称的机翼模块上的起落架连接插口连接，或与主机翼模块上的两个起落架连接插口连接。

12、优选的，主机翼模块和机翼模块的上、下面均设有锁紧结构，锁紧结构包括卡环和紧固卡扣，卡环设在被动端，紧固卡扣设在主动端。

13、优选的，连接梁接口采用轴套，连接梁插入连接梁接口实现径向固定；连接梁包括前梁和后梁，连接梁接口包括前梁接口和后梁接口。

14、优选的，每个机翼模块还设有子控单元，主控单元通过每个子控单元间接控制主机翼模块和机翼模块内的动力系统和姿态控制模块；每个子控单元对主控单元的输出信号进行检测，若检测主控单元的输出信号异常或信号中断，子控单元直接控制动力系统和姿态控制模块完成作业。

15、优选的，供电模块还包括辅电池组，机翼模块内设有可拆卸的辅电池组，辅电池组用于辅助供电，并可通过辅电池组的拆卸调整无人机的重心。

16、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

17、本发明采用模块化组合式机翼，机翼模块的数量可以根据需求灵活调整，可根据任务需求实现重载模式以及轻载模式的切换，能够通过机翼上的快拆结构实现飞机应对不同任务要求时的快速拆装，使无人机实现不同应用场景不同飞行任务下的多组合搭配，降低外出作业时需要携带多款无人机而产生的采购成本，并且连接位置具有机械连接、电气连接及紧固连接，机械连接采用轴套和卡扣的组合形式极大提升了机翼连接的可靠性和便捷性，电气连接有效保证主机翼模块与每个机翼模块的控制和信息交换。

18、每个机翼模块上均具有独立动力系统，当存在多组机翼模块时，可实现相互调换位置及相互替代，在某一机翼模块损坏时，相同的机翼模块可以相互替代，对于无人机设计方，能够降低设计生产过程中的模具成本，对于无人机采购方，能够减少备品的采购成本，经济性能优越。

19、此外，供电模块和控制系统的分布式布局，有效提升了巡航时间和安全性，并且通过电池组的拆卸，可以减轻无人机的自身负载。

技术特征：

1.一种模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，包括：至少两个平行设置的主机翼模块、结构相同的多个机翼模块、翼间连接模块和供电模块；

2.如权利要求1所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，所述主机翼模块的数量为2个。

3.如权利要求2所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，所述主机翼模块和所述机翼模块均还包括姿态控制模块，所述姿态控制模块包括舵机、舵机连杆和副翼，通过所述舵机带所述动舵机连杆驱使所述副翼进行偏转运动，以控制飞行姿态。

4.如权利要求1所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，每个所述动力系统包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器用于控制所述电机，并通过所述电机带动螺旋桨转动，以提供飞行拉力。

5.如权利要求3所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，所述主机翼模块和所述机翼模块内的所述动力系统和所述姿态控制模块均由所述主控单元控制，在垂直起降阶段，所述主控单元控制所有所述动力系统开启，提供垂直起降所需的拉力；在平飞巡航阶段，可仅对称开启部分所述动力系统提供拉力。

6.如权利要求1所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，还包括起落模块，所述落模块包括起落架连接插口和起落架，所述起落架连接插口设置所述机翼模块的后侧，以及所述主机翼模块的后侧两端；所述起落架可与任意对称的所述机翼模块上的所述起落架连接插口连接，或与所述主机翼模块上的两个所述起落架连接插口连接。

7.如权利要求1所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，所述主机翼模块和所述机翼模块的上、下面均设有所述锁紧结构，所述锁紧结构包括卡环和紧固卡扣，所述卡环设在所述被动端，所述紧固卡扣设在所述主动端。

8.如权利要求1所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，所述连接梁接口采用轴套，所述连接梁插入所述连接梁接口实现径向固定；所述连接梁包括前梁和后梁，所述连接梁接口包括前梁接口和后梁接口。

9.如权利要求5所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，每个所述机翼模块还设有子控单元，所述主控单元通过每个所述子控单元间接控制所述主机翼模块和所述机翼模块内的所述动力系统和所述姿态控制模块；每个所述子控单元对所述主控单元的输出信号进行检测，若检测所述主控单元的输出信号异常或信号中断，所述子控单元直接控制所述动力系统和所述姿态控制模块完成作业。

10.如权利要求1所述的模块化快拆型垂直起降无人机，其特征在于，所述供电模块还包括辅电池组，所述机翼模块内设有可拆卸的所述辅电池组，所述辅电池组用于辅助供电，并通过拆卸所述辅电池组和调整所述辅电池组的安装位置，调整无人机的重心。

技术总结本发明涉及快拆型无人机技术领域，具体提供一种模块化快拆型垂直起降无人机，包括：主机翼模块、机翼模块、翼间连接模块和供电模块；机翼模块以主机翼模块为中心，对称相继连接在主机翼模块的两侧；机翼模块结构相同，可进行相互替换；主机翼模块和每个机翼模块均设有独立的动力系统，并通过电气接口和电气插头实现电导通；供电模块用于系统供电。本发明采用模块化组合式机翼，可根据任务需求灵活调整机翼模块的数量使无人机实现不同应用场景不同飞行任务下的多组合搭配，降低外出作业时需要携带多款无人机而产生的采购成本。技术研发人员：许嘉慧,白越,裴信彪,乔正,王东,武广鑫受保护的技术使用者：长春长光博翔无人机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20