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六旋翼航拍作业无人机结构设计方案

项目分类:无人机 发布时间:2022-07-30 ID:692846
  • 六旋翼航拍作业无人机结构设计方案
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  这款六旋翼飞行器的结构设计,核心围绕低空稳定作业的实际需求展开,区别于消费级小四轴的轻量化取向,整体机架采用弧形一体化上盖设计,六个机臂沿中心机体均匀放射排布,相邻机臂夹角保持60度,这种布局能在单动力出现异常时,剩余五个旋翼仍可通过动力分配维持短时姿态稳定,大幅提升作业场景下的容错能力。

  从实际应用场景来看,这类六旋翼结构可适配多种作业需求:农林植保作业时,机架下方预留的挂载空间可安装药箱与喷洒模组,六个旋翼产生的下洗气流能将药剂均匀压送至作物冠层下方,避免小四轴机型下洗气流不足导致的药剂飘散问题;电力巡检场景下,机头位置可挂载高清摄像与红外检测模组,稳定的六轴动力输出能在输电线路周边的紊流区域保持悬停精度,满足线夹温度检测、导线外观排查的作业要求;航测作业时,机身中部的载荷舱可安装正射相机与RTK定位模组,较长的悬停续航与平稳的飞行姿态能保证航片的重叠率符合测绘精度要求。

  功能特性层面,每个旋翼的动力座采用独立快拆结构设计,电机安装座与机臂通过定位销加锁紧环的方式连接,外场作业时若出现电机或桨叶损坏,无需拆解整段机臂即可快速更换备件;起落架采用高架式镂空结构,高度预留足够的载荷安装空间,避免挂载的相机、药箱等设备在起降过程中与地面发生剐蹭,同时起落架支腿采用弧形缓冲设计,着陆时可吸收部分冲击能量,降低硬着陆对机架内部电子元件的振动影响。

  设计思路上,中心机体采用上下分舱布局,上舱为飞控、GPS模块等敏感电子元件的安装位,做了独立的减震安装设计,通过硅胶减震球将飞控板与机架硬连接结构隔离,过滤旋翼转动产生的高频振动,避免振动导致的飞控姿态解算偏差;下舱为电池安装位,电池采用滑轨式抽拉结构,配合锁扣可快速更换电池,减少外场作业的地面等待时间,同时电池位置靠近整机重心下方,能进一步提升飞行过程中的姿态稳定性。机臂内部走线路径做了限位设计,动力线与信号线分开排布,避免大电流动力线对飞控信号产生电磁干扰,每个机臂根部都设计了走线槽与线卡,防止飞行过程中线材晃动产生磨损。

  外形尺寸与安装边界方面,整机旋翼展开后对角旋翼轴距控制在800mm级别,这个尺寸既能保证足够的桨盘面积提升升力效率,又不会因为尺寸过大导致运输不便,折叠后机臂可向中心收拢,收拢后整体尺寸可放入常规的设备运输箱,满足外场转场的携带需求。旋翼采用22寸折叠螺旋桨,桨叶采用快拆式桨夹设计,安装时无需工具即可完成桨叶固定,桨尖做了切尖处理,降低飞行过程中的桨尖涡流噪声,同时提升高速旋转时的动平衡稳定性。中心机体上盖采用流线型弧形设计,可降低前飞过程中的空气阻力,减少不必要的动力损耗,上盖表面预留了数传天线、GPS天线的安装位,天线安装位置远离动力线与电调,避免电磁信号被屏蔽。

  从结构强度角度考虑,机臂采用碳纤维复合材料卷制而成,在保证足够抗弯、抗扭强度的前提下,尽可能降低自身结构重量,机臂与中心机体的连接部位采用金属嵌件加强,避免长期飞行振动导致连接位出现复合材料分层问题。起落架采用碳纤维管加工程塑料接头的组合结构,在保证结构强度的同时,可在发生轻微碰撞时通过接头的轻微形变吸收冲击能量,避免冲击力直接传递到中心机体导致内部元件损坏。整机重心严格控制在六个旋翼形成的升力中心正下方,挂载设备的安装位也围绕重心位置排布,避免挂载载荷后出现重心偏移,导致飞行过程中动力分配不均、续航时间缩短的问题。

  实际作业过程中,这类六旋翼结构的抗风能力可达到6级,能满足大部分户外作业场景的气象条件要求,动力系统搭配大扭矩无刷电机与高压电调,单旋翼最大拉力可达到2.5kg,整机最大起飞重量可控制在12kg以内,预留足够的载荷余量来搭载不同的作业设备。飞控安装位的减震结构经过调校,可过滤100Hz以上的旋翼振动,保证飞控的加速度计、陀螺仪数据采集稳定,即使在低空紊流环境下,悬停精度也可控制在水平0.5m、垂直0.3m以内,满足精细化作业的精度要求。

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