一种筒式发射的侦察攻击旋翼无人机的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种筒式发射的侦察攻击旋翼无 人机。


背景技术：

2.旋翼飞行器具有悬停、密闭空间飞行以及密集障碍物区域避障等优点。 常见的旋翼飞行器如共轴直升机、四旋翼飞行器以及多旋翼飞行器。旋翼飞 行器在飞行部署前，通常，需要放置水平台面上，系统上电，螺旋桨旋转， 产生升力，机体逐渐上升至特定高度后进行飞行作业。
3.在建筑物密集城区环境中，旋翼无人机具有难以替代的技术优势：
4.1)狭窄巷道和密闭半密闭环境释放
5.在城区的各种狭窄航道和密闭半密闭腔体环境中，固定翼无人机因为初 始射角和一定的爬升距离，难以在这种环境中应用。而旋翼无人机因为自身 具有的悬停特性，则比较容易适应这种环境。
6.2)转弯半径小
7.固定翼飞行由于固定的巡航飞行速度，和有限的飞行滚转角度，其最小 转弯半径为100
‑
500m，这种转弯半径很难应对城区密集的建筑物障碍。而旋 翼无人机特有的定点转向功能，则非常容易实现原地360
°
转弯。
8.常规的旋翼无人机通常采用盒式或箱式携带，使用前由人工拿出，水平 放置于地面，激活，释放。
9.因此，在特殊情况下，旋翼飞行器难以被释放或难以被便捷使用。这些 情况包括：
10.1)高速移动平台部署问题
11.如在高速移动车辆和飞行器上，由于移动平台具有比较高的移动速度， 会产生较强的横向气动作用力。旋翼飞行器零初始速度起飞，会受到移动车 辆和飞行器的横向气动作用力而产生姿态扰动。随着车辆和飞行器移动速度 的提升，这种扰动会逐渐加强，直至旋翼飞行器坠机。
12.2)灾后和战后复杂地形区域部署问题
13.灾后和战后的复杂地形区域，由于地面充满了建筑瓦砾等，不具备基本 的平整度和水平度，难以找到合适的区域用于旋翼飞行器部署。
14.3)集群部署问题
15.现有大量旋翼飞行器进行集群表演部署时，需要找到一整块比较平整的 场地。随着旋翼飞行器的尺寸和集群规模的持续增长，场地的规模也会随之 增长，那么，不同区域的平整度和水平度就难以保证。平整度和水平度差异 过大，会限制集群数量和旋翼飞行器的规模。
16.4)便携储、运、发问题
17.传统的多旋翼飞行器占据较大的横向空间，一般储存于箱体进行存储、 运输，使用时，需要从存储箱中拿出。存在的问题是箱式存储占据较大的横 向空间，使用过程比较
耗时。尤其在大规模使用时，更是耗时耗力，非常不 方便。而世界上制式弹药通常采用身管发射平台，无论采用单兵携带、车载 和机载投放，其运用方式都非常成熟。
18.除此之外，传统的旋翼无人机自身的飞行速度比较低，不利于对风扰动 和机动目标的攻击精度的提升。


技术实现要素：

19.为了解决现有技术中旋翼无人机使用不方便的技术问题，本发明在于提 供一种筒式发射的侦察攻击旋翼无人机。
20.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
21.一种筒式发射的侦察攻击旋翼无人机，包括无人机本体，其特征在于， 所述无人机本体由上至下依次设有载荷舱、机体舱、底座舱，其中载荷舱与 机体舱之间设有上隔板，该机体舱与底座舱之间设有下隔板；
22.所述载荷舱上方设有风帽，该载荷舱内设有信息感知处理模块或生物信 息感知模块或核物理信息感知模块或制导跟踪模块，用于将获得的信息进行 存储或者向其他设备进行传输；
23.所述机体舱侧壁开设有多个窗口，该机体舱内设有旋翼臂固定座；所述 旋翼臂固定座设置在机体舱底部，该旋翼臂固定座上设有固定块，其中固定 块与机体舱侧壁固定连接；所述旋翼臂固定座对应所述窗口的位置设有连接 件，其中连接件通过销轴与旋翼臂活动连接；所述旋翼臂底端与旋翼臂固定 座活动连接，该旋翼臂顶端设有电机安装盒；所述电机安装盒内分别设有上 旋翼电机和下旋翼电机，其中上旋翼电机的转轴固定连接有上旋翼叶毂，该 上旋翼叶毂两端设有上旋翼；所述下旋翼电机的转轴固定连接有下旋翼叶毂， 该下旋翼叶毂两端设有下旋翼；
24.所述底座舱采用结构强度高、磁导通率高的材料制成，其中底座舱内设 有电源模组和时序控制器；所述电源模组与时序控制器电性连接，该电源模 组与上旋翼电机和下旋翼电机连接。
25.优选地，所述旋翼臂固定座上设有多个连接件，其中每一连接件分别与 机体舱侧壁的窗口对应；所述旋翼臂设有多个，其中每一旋翼臂分别与一连 接件活动的连接；所述多个旋翼臂外侧箍设一圈尼龙带，其中尼龙带上套设 有电热丝；所述电热丝与时序控制器连接，其中时序控制器通过控制电源模 组为电热丝供电。
26.优选地，所述旋翼臂底端上方设有弹簧片，该弹簧片与连接件固定连接； 所述旋翼臂底端下方开设有定位锁槽，其中下隔板上端设有与定位锁槽对应 的固定锁扣，其中固定锁扣与定位锁槽卡合。
27.优选地，所述上旋翼与上旋翼叶毂连接处设有上旋翼弹簧片，下旋翼与 下旋翼叶毂连接处设有下旋翼弹簧片。
28.优选地，所述时序控制器接收外部的装定信息包括但不限于时间、相对 和绝对位置、速度、过载、姿态、角速率以及贯导对准信息，时序控制器用 于批量接收外壁同步和异步指令，其中接收指令的方式为uart/can/mavlink 或4g/5g形式。
29.优选地，所述无人机本体包括弹体形态和旋翼飞行形态，其中旋翼飞行 形态包括巡航飞行姿态和攻击飞行姿态；所述巡航飞行姿态中旋翼臂上的上 旋翼旋转为无人机本
体提供飞行升力，攻击飞行姿态中旋翼臂上的下旋翼提 供攻击动力，且上旋翼和下旋翼的功能可互换。
30.优选地，所述无人机本体的弹体形态与旋翼飞行形态可快速转换，其中 无人机本体在弹体形态飞行中轴线与竖直方向的的夹角范围为
‑
45
°
～ 45
°
， 航向角度范围为
‑
45
°
～ 45
°
；所述无人机本体弹体形态飞行与旋翼飞行形态 飞行，该无人机本体的轴线夹角为120
°
～240
°
，其中无人机本体弹体形态转 换为旋翼飞行形态的质心位于机体舱到风帽顶端之前的位置，无人机本体压 心位于机体舱到底座舱之间的位置。
31.优选地，所述无人机本体转换为攻击飞行姿态，旋翼臂上的下旋翼电机 驱动下旋翼产生与无人机本体重力方向相同的多个推动力点；其中无人机本 体轴线与竖直方向呈ζ角度，该ζ角度范围是
‑
45
°
～ 45
°
，沿圆周呈ψ角度 进行攻击，其中ψ角度范围是
‑
180
°
～ 180
°
；所述下旋翼提供多个推动力在 无人机本体上产生的加速度范围是0～10g(g是9.8m/s2)，该无人机本体的 攻击速度范围是0
‑
300km/h。
32.优选地，所述无人机本体使用发射筒作为发射载体，其中无人机本体为 高压燃气发射或电磁发射。
33.优选地，所述无人机本体外径尺寸为10～300mm，其中无人机本体长度为 40～2000mm。
34.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
35.1)便于单兵、车载和机载等静止和高速运动运载平台投放，可以在狭窄 巷道和半密闭腔体部署；
36.2)能够在野外，灾后或战后积满建筑垃圾环境下部署；
37.3)具有垂直发射、巡航作业飞行和高速攻击功能。
38.本发明可以根据实际需要对无人机进行功能模块的扩展或者精简，即无 人机可以更加便捷的进行功能扩展或精简，使得无人机可以更加适应不同的 任务需求场景；从而提高了无人机的用户体验。
附图说明
39.图1是本发明无人机旋翼臂收缩的立体结构示意图；
40.图2是本发明无人机旋翼臂收缩的主视结构示意图；
41.图3是图2所示a
‑
a的结构剖视图；
42.图4是本发明无人机旋翼臂固定座的结构示意图；
43.图5是本发明无人机旋翼臂与旋翼连接的结构示意图；
44.图6是本发明尼龙带箍紧旋翼臂的结构示意图；
45.图7是本发明无人机旋翼臂展开的立体结构示意图；
46.图8是本发明无人机旋翼臂展开的主视图结构示意图；
47.图9是图8所示b
‑
b的结构剖视图；
48.图10是本发明无人机旋翼展开的结构示意图；
49.图11是本发明飞行状态示意图；
50.图12是本发明工作状态示意图。
51.附图标号说明：1
‑
无人机本体，2
‑
载荷舱，3
‑
机体舱，4
‑
底座舱，5
‑
上 隔板，6
‑
下隔
板，7
‑
风帽，8
‑
信息感知处理模块，9
‑
窗口，10
‑
旋翼臂固定座， 11
‑
固定块，12
‑
连接件，13
‑
旋翼臂，14
‑
电机安装盒，15
‑
上旋翼电机，16
‑ꢀ
下旋翼电机，17
‑
上旋翼叶毂，18
‑
上旋翼，19
‑
下旋翼叶毂，20
‑
下旋翼，21
‑ꢀ
电源模组，22
‑
时序控制器，23
‑
弹簧片，24
‑
定位锁槽，25
‑
固定锁扣，26
‑
尼 龙带，27
‑
电热丝，28
‑
上旋翼弹簧片，29
‑
下旋翼弹簧片。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、 后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位 置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应 地随之改变。
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等 应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或 成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过 中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系， 除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况 理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
56.请结合参照图1至图10，一种筒式发射的侦察攻击旋翼无人机，包括无 人机本体1，该无人机本体1外径尺寸为10～300mm，其中无人机本体1长度 为40～2000mm；所述无人机本体1由上至下依次设有载荷舱2、机体舱3、底 座舱4，其中载荷舱2与机体舱3之间设有上隔板5，该机体舱3与底座舱4 之间设有下隔板6；
57.载荷舱2上方设有风帽7，该载荷舱2内设有信息感知处理模块8或生物 信息感知模块或核物理信息感知模块或制导跟踪模块，用于将获得的信息进 行存储或者向其他设备进行传输；
58.机体舱3侧壁开设有多个窗口9，该机体舱3内设有旋翼臂固定座10； 所述旋翼臂固定座10设置在机体舱3底部，该旋翼臂固定座10上设有固定 块11，其中固定块11与机体舱3侧壁固定连接；所述旋翼臂固定座10对应 所述窗口9的位置设有连接件12，其中连接件12通过销轴与旋翼臂13活动 连接；旋翼臂13底端与旋翼臂固定座10活动连接，该旋翼臂13顶端设有电 机安装盒14；电机安装盒14内分别设有上旋翼电机15和下旋翼电机16，其 中上旋翼电机15的转轴固定连接有上旋翼叶毂17，该上旋翼叶毂17两端设 有上旋翼18；所述下旋翼电机16的转轴固定连接有下旋翼叶毂19，该下旋 翼叶毂19两端设有下旋翼20；
59.底座舱4采用结构强度高、磁导通率高的材料制成，该底座舱4内设有 电源模组21和时序控制器22，其中电源模组21与时序控制器22电性连接， 电源模组21与上旋翼电机15和下旋翼电机16连接。
60.本实施例中，无人机本体1初始状态为弹体形态，旋翼臂13和上旋翼18、 下旋翼20全部收拢折叠在机体舱3内，将无人机本体1调整为最小的形态， 以便于集中运输或单兵携带，可以在单兵、车载和机载等静止和高速运动运 载平台投放；无人机本体1中时序控制器
22可以接受到用户通过遥控器向无 人机输入的状态模式指令，根据状态模式指令控制旋翼臂13和上旋翼18、下 旋翼20进行形态切换，其中状态模式指令可以为飞行模式；具体地，飞行模 式可以实现旋翼臂13和上旋翼18、下旋翼20全部展开，将无人机本体1由 初始的弹体形态切换为多旋翼形态，实现无人机空中飞行，执行飞行任务。
61.上旋翼18和上旋翼电机15以及下旋翼20和下旋翼电机16分别设置在 旋翼臂13上、下两侧，根据不同的任务需求，可以调整对应的配置，比如： 只使用上旋翼电机15、上旋翼18和旋翼臂13，或者只使用下旋翼电机16、 下旋翼20和旋翼臂13，只要不影响无人机本体1作业巡航和攻击功能，可以 根据不同的任务需求调整不同的配置。
62.电源模组21主要用于提供电源，可以理解的是，电源模组21可以为无 人机本体1中各个部件进行供电，以便无人机本体1中各个部件能够通电以 正常工作运行。
63.时序控制器22接收外部的装定信息包括但不限于时间、相对和绝对位置、 速度、过载、姿态、角速率，以限定无人机本体1从弹体形态转化为多旋翼 状态的过程中时间、相对和绝对位置、速度、过载、姿态、角速率等环境信 息。具体地，时序控制器22接收到用户通过uart/can/mavlink或4g/5g形 式者其他信号传输方式(例如语音输入方式等)输入的状态模式指令，可以根 据该状态模式指令，分析该状态模式指令对应的模式，再根据该状态模式指 令对应的模式控制无人机本体1。
64.需要说明的是，时序控制器22可以用于控制电源模组21开始供电以及 停止供电，时序控制器22可以用于控制上旋翼电机15和下旋翼电机16开始 为若干上旋翼18和下旋翼20提供动力以及停止供电。
65.进一步地，旋翼臂固定座10上设有多个连接件12，其中每一连接件12 分别与机体舱3侧壁的窗口9对应；所述旋翼臂13设有多个，其中每一旋翼 臂13分别与一连接件12活动的连接；所述多个旋翼臂13外侧箍设一圈尼龙 带26，其中尼龙带26上套设有电热丝27；所述电热丝27与时序控制器22 连接，其中时序控制器22通过控制电源模组21为电热丝27供电。
66.本实施例中，机体舱3四周对称设置四个用于旋翼臂13展开的窗口9， 因旋翼臂13与旋翼臂固定座10是通过销轴铰接，以方便旋翼臂13以销轴为 轴心通过窗口9向外展开，从而带动上旋翼电机15、上旋翼18和下旋翼电机 16、下旋翼20向外展开，使得无人机本体1由弹体形态切换为四旋翼形态。
67.多个旋翼臂13收拢折叠在机体舱3内，通过在多个旋翼臂13外侧箍设 带有电热丝27的尼龙带26，其中尼龙带26可以设置多条，使无人机本体1 调整为最小的弹体形态，以便于集中运输或单兵携带。当时序控制器22接收 到状态模式指令后，时序控制器22可控制电源模组21开始为电热丝27供电 加热，当电热丝27加热熔断尼龙26带后，电源模组21停止供电。
68.进一步地，旋翼臂13底端上方设有弹簧片23，该弹簧片23与连接件12 固定连接；所述旋翼臂13底端下方开设有定位锁槽24，所述下隔板6上设有 固定锁扣25，该固定锁扣25与定位锁槽24对应，其中固定锁扣25与定位锁 槽24卡合。
69.本实施例中，旋翼臂13底端与连接件12之间设置弹簧片23，该弹簧片 23主要起到将旋翼臂13由机体舱3内向外弹开，其中弹簧片23在旋翼臂13 收拢状态时呈垂直弯折状态，在旋翼臂13展开时弹簧片23呈水平状；当旋 翼臂13在弹簧片23的作用下向外展开时，
旋翼臂13底端下方的定位锁槽24 与下隔板6上的固定锁扣25卡合，从而固定旋翼臂13。
70.进一步地，上旋翼18与上旋翼叶毂17连接处设有上旋翼弹簧片28，下 旋翼20与下旋翼叶毂19连接处设有下旋翼弹簧片29。
71.本实施例中，上旋翼弹簧片28主要用于将上旋翼18通过弹力作用下由 折叠状态展开成水平状态，下旋翼弹簧片29主要用于将下旋翼20通过弹力 作用由折叠状态展开成水平状态，从而使无人机本体1由弹体形态切换为旋 翼飞行形态。
72.进一步地，无人机本体1包括弹体形态和旋翼飞行形态，其中旋翼飞行 形态包括巡航飞行姿态和攻击飞行姿态；所述巡航飞行姿态中旋翼臂13上的 上旋翼18旋转为无人机本体1提供飞行升力，攻击飞行姿态中旋翼臂13上 的下旋翼20旋转为无人机本体1提供攻击动力，且上旋翼18和下旋翼20的 功能可互换。
73.进一步地，无人机本体1的弹体形态与旋翼飞行形态可快速转换，其中 无人机本体1在弹体形态飞行中轴线与竖直方向的的夹角范围为
‑
45
°
～ 45
°
， 航向角度范围为
‑
45
°
～ 45
°
；无人机本体1发射后，其弹体形态飞行的轴线 与旋翼飞行形态飞行的轴线夹角范围为120
°
～240
°
，其中无人机本体1由弹 体形态转换为旋翼飞行形态的瞬间，无人机本体1质心位于机体舱3到风帽7 顶端之前的位置，无人机本体1压心位于机体舱3到底座舱4之间的位置。
74.进一步地，无人机本体1由巡航飞行姿态转换为攻击飞行姿态，旋翼臂 13上的下旋翼电机16驱动下旋翼20产生与无人机本体1重力方向相同的多 个推动力点；其中无人机本体1轴线与竖直方向呈ζ角度，该ζ角度范围是
ꢀ‑
45
°
～ 45
°
，沿圆周呈ψ角度进行攻击，其中ψ角度范围是
‑
180
°
～ 180
°
； 所述下旋翼20提供多个推动力在无人机本体上产生的加速度范围是0～10g(g 是9.8m/s2)，该无人机本体的攻击速度范围是0
‑
300km/h。
75.进一步地，载荷舱2内设有信息感知处理模块8或生物信息感知模块或 核物理信息感知模块或制导跟踪模块，用于将获得的信息进行存储或者向其 他设备进行传输，根据特定的指令对目标进行监控、干扰或毁伤。
76.本实施例中，依据不同的任务需求，载荷舱2内的安装的载荷装置与底 座舱4内的时序控制器22连接，例如：当无人机本体1需要执行侦察任务时， 载荷舱2可以携带信息感知处理模块8以便用于侦察，通过信息感知处理模 块8与时序控制器22连接用于采集图像；当无人机本体1需要执行飞行战斗 任务时，载荷舱2可以携带战斗部件(例如子弹药等)，通过制导跟踪模块与 时序控制器22连接，以便利用战斗部件进行攻击；当无人机本体1需要执行 信息对抗时，载荷舱2可以携带电子干扰设备，通过生物信息感知模块与时 序控制器22连接，以便用于信息对抗，根据实际需要对无人机本体1进行功 能模块的扩展或者精简，使得无人机本体1可以更加适应不同的任务需求场 景。
77.请结合参照图11、图12，本发明旋翼无人机工作时：
78.无人机本体1的发射为筒式发射，发射时，无人机本体1受到发射筒内 火药燃烧燃气或电磁推动力作用，发射筒产生高过载作用力，推动无人机本 体1快速飞离，其中无人机本体1受到的过载数值范围是10
‑
2000g(g是 9.8m/s2)，发射筒与竖直铅锤线的夹角范围是
‑
45
°
～ 45
°
，航向角度范围为
‑
45
°
～ 45
°
；当无人机本体1脱离发射筒后，特定的时间、距离、速度、姿 态等环境变量内，无人机本体1以弹体形态沿着近乎惯性弹道运动轨迹飞行； 同时，时序控制器22根据无人机本体1飞行过程中的时间、相对和绝对位置、 速度、过载、姿
态、角速率等环境信息特征触发时序控制器22，时序控制器 22控制电源模组21对电热丝27加热，熔断尼龙带26，旋翼臂13底端与旋 翼臂固定座10连接处设置的弹簧片23在弹性的作用下，弹簧片23推动旋翼 臂13以销轴为轴心向外展开，随着旋翼臂13和上旋翼电机15、下旋翼电机 16的重力作用以及旋翼臂13和上旋翼电机15、下旋翼电机16受到的空气推 动力作用，这一展开过程得到增强，当旋翼臂13展开到与无人机本体1轴线 垂直位置，旋翼臂13底端的定位锁槽24与下隔板6上端的固定锁扣25配合 锁定，使无人机本体1从弹体形态转化为旋翼飞行形态；无人机本体1出发 射筒后，随着旋翼臂13的展开，上旋翼18和下旋翼20受到气动阻力的作用 而使得作用在无人机本体1上的压心向底座舱4移动，质心向机体舱3方向 移动，二者的转移使得压心靠后，质心靠近前，无人机本体1稳定飞行，无 人机本体1头部逐渐向下低头趋向垂直，以确保无人机本体1在形态变化过 程中的稳定；当旋翼臂13完全展开后，上旋翼18通过上旋翼弹簧片28在上 旋翼叶毂17上展开，下旋翼20通过下旋翼弹簧片29在下旋翼叶毂19上展 开；同时，时序控制器22控制电源模组21开始为上旋翼电机15和下旋翼电 机16供电，从而使上旋翼电机15为上旋翼18提供动力，下旋翼电机16为 下旋翼20提供动力；当无人机本体1头部趋向垂直后，上旋翼18停止转动， 下旋翼20开始转动产生向上的拉力，平衡机体重力，除此之外，多组下旋翼 20可以带动进行无人机本体1的作业高度、飞行速度、飞行姿态的调节，无 人机本体1以旋翼飞行形态进行作业飞行；攻击目标时，无人机本体1的下 旋翼20停止转动，上旋翼18开始旋转并产生与无人机本体1重力方向相同 的多个推动力点，推动无人机本体1以特定的姿态高速接近目标，其中，无 人机本体1轴线与竖直方向呈ζ角度，该ζ角度范围是
‑
45
°
～ 45
°
，沿圆周 呈ψ角度进行攻击，其中ψ角度范围是
‑
180
°
～ 180
°
，多个推动力在无人机 本体1上产生的加速度范围是0～10g(g是9.8m/s2),无人机本体1的攻击速 度范围是0
‑
300km/h。
79.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构 变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范 围内。