上梁、采用该上梁的直升机机体及直升机

摘要

本发明的一种上梁、采用该上梁的直升机机体和直升机。上梁为由相互平行的两直杆部分和连接两直杆部分一端的跨接部分构成的U形构件。机体为上机架、脚架、通过发动机总成和减震器相互连接的减震结构，上机架为由上梁、前梁、上承重梁、支撑杆和尾管通过两对具有五个连接支臂的中间梁形成的刚性结构，其中三个支撑杆与中间梁的三个连接。变速箱位于所述上承重梁上。所述机体结构简单，易于制造，节约成；重量轻，刚性好，减震性能出色；易于拆装和维护等有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人直升机或航模直升机或载人直升机的上梁，还涉及一种采用该上梁的直升机机体和直升机。

背景技术

直升机机体作为直升机的中央支撑机构，负责支持和固定发动机等部件，具有把它们固定和连接在一起的功能，起着承载和传力的作用。因此，它的整个机体结构设计使其具有足够的刚性对于一架无人直升机来说至关重要。

目前，现有技术中常见的无人直升机或航模直升机或载人直升机的机体结构大多采用侧板结构，少数采用弯管结构和骨架结构。其中，侧板结构使用两块侧板作为机身的主骨架来维持其刚性，使侧板受力，如中国专利201220270857“一种无人直升机的机身框架”。这种机体结构造成空间狭窄，存在刚性不足、结构强度低、相对较重、结构复杂、制造成本高、难以拆装维护等缺陷。制约着无人直升机或航模直升机或载人直升机技术的广泛应用和发展。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种直升机的上梁结构，采用该上梁结构的直升机机体及直升机，上梁具有结构强度，结构简洁，能够方便搭接多个构件组成独特的承重结构件，特别能被应用于组成直升机机体。

本发明的技术方案：

一种上梁，其特征在于包括由相互平行的两直杆部分和连接两直杆部分一端的跨接部分构成的对称结构U形构件，所述两直杆部分在靠近跨接部分的一端在相同位置朝相同方向弯折或弯曲构成弯折结构，所述两直杆部分和跨接部分具有结构强度。

所述U形构件为一体结构。

所述直杆部分和跨接部分均采用管材构成。

所述弯折结构的弯折或弯曲部分与直杆部分相交为锐角、直角或钝角，所述管材指铝管。

一种直升机机体，包括上机架和脚架，其特征在于所述上机架包括上述上梁。

所述上机架为刚性构件，还包括前梁、上承重梁、支撑杆和尾管以及连接上述构件的两个中间梁，其中，

所述中间梁包括中心环和设置在中心环上的五个连接支臂，所述五个连接支臂包括设置在中心环上部的两个相等臂长的、对称于中心环中垂面设置的上连接支臂，中心环两侧部的两个相等臂长的、对称于中心环中垂面设置的侧连接支臂和中心环正下部的一个下连接支臂；

所述上梁位于机体上方，等长的所述两直杆部分所在平面为水平设置，所述跨接部分为机体头部，所述弯折结构朝下弯，两直杆部分靠近头部位置和所述直杆部分末端位置分别连接两个中间梁各自的两个上连接支臂，两个中间梁同轴心水平设置；

所述前梁为水平直杆或直管，位于机体头部下方，一端与所述上梁的跨接部分的中心部位连接，另一端与靠近头部位置的所述中间梁的下连接支臂连接；

所述上承重梁为两根水平直杆或直管，位于机体中部下方，前后两个所述中间梁各自的两个侧连接支臂分别连接所述两根上承重梁的端部；

所述支撑杆为直杆或直管，位于机体机尾，其一端与设置在所述直杆部分末端的所述中间梁连接，另一端通过连接件连接于所述尾管中部，所述尾管的一端与所述中间梁的中心环连接。

所述中间梁由同轴并紧靠设置的一个倒立的三角梁和一个人字梁构成，所述三角梁上设置有两个所述上连接支臂和一个下连接支臂，所述人字梁上设置所述两个侧连接支臂，所述人字梁前后相对设置，以将所述两根上承重梁安装在两个相对设置的人字梁之间。

所述三角梁的三个支臂为等长支臂。

所述支撑杆为三根刚性碳管或碳杆，两根支撑杆位于所述尾管上方，一根位于所述尾管下方，所述三根支撑杆的一端端部分别与设置在所述上梁的直杆部分末端的后三角梁的两个上连接支臂和一个下连接支臂固定连接，另一端汇聚于所述尾管中部，形成刚性的三角支撑结构。

还包括下承重梁和减震器，所述脚架的上方具有下承重梁，所述下承重梁为两根水平直杆或直管，位于所述上承重梁正下方，所述上、下承重梁上对应均布有所述减震器，所述减震器分别垂直于所述上承重梁和下承重梁设置、上下相对、具有间距且呈四方分布，所述减震器分别与发动机总成连接，位于减震器之间，所述上承重梁上用于安装变速箱。

所述尾管上套有尾管座和尾管箍，所述尾管座位于所述尾管的一端，具有中心圆孔，所述尾管插入到所述中心圆孔中，所述中心圆孔与位于所述上梁的直杆部分末端的后中间梁的中心环同心安装；所述尾管箍位于所述尾管中部，与所述汇聚的支撑杆的末端固定连接。

还包括缩嘴管箍，所述三角梁的三个连接支臂和所述人字梁的两个连接支臂均具有连接孔，管式梁套于所述缩嘴管箍内，所述缩嘴管箍分别穿入所述连接孔内，管式梁包括所述上梁、前梁和上承重梁。

还包括用于稳定后三角梁下连接支臂的短管和三角架支撑件，所述短管套于所述缩嘴管箍内且在朝向机头的方向长于所述缩嘴管箍，所述缩嘴管箍穿入所述后三角梁的下连接支臂 的连接孔内；所述三角架支撑件为两片大小形状相同、每片一端固定在一根下承重梁上，另一端通过套于短管上的搭接件与短管连接的连接尾板，两块搭接连接在搭接件上的尾板形成八字结构。

包括变速箱安装机构，所述变速箱安装机构包括两根或两根以上间隔设置的横梁、变速箱安装板、变速箱侧固定板以及上舵机架固定板；所述每根横梁与两上承重梁跨接连接；所述横梁上平铺有变速箱安装板，所述变速箱位于所述变速箱安装板上，所述变速箱侧固定板位于所述变速箱的两侧，一端固定于上梁，另一端与位于所述变速箱上方的上舵机架连接。

包括卡扣和塑管箍，所述塑管箍套于所述上承重梁上与所述横梁两端固定连接，以及套于所述上梁上与所述变速箱侧固定板固定连接，所述卡扣套在所述前梁的前端与跨接部分的中心部位固定连接。

所述发动机总成位于所述变速箱下方，所述发动机总成包括发动机输出同步轮和同步带；所述变速箱包括变速箱输入同步轮和联轴器；所述发动机输出同步轮通过所述同步带将动力传给所述变速箱输入同步轮、所述变速箱输入同步轮与所述联轴器串接并联动，动力同时通过所述联轴器和尾管内传动轴相联将动力传向机尾。

一种直升机，其特征在于，采用上述直升机机体。

本发明的有益技术效果：

所述上梁包括由水平直杆部分和与直杆部分之间具有弯折结构的跨接部分所形成的对称结构的独特U形构件，其中弯折结构是弯折和弯曲两种方式形成的。上梁的这种结构具有结构强度，结构简洁，能够方便搭接多个构件组成独特的承重结构件，特别能被应用于组成直升机机体，弯折结构可作为直升机机头部分且直杆部分和跨接部分可简便地实现与其它部件的连接。上梁自身既满足力学性能具有一定的刚性，抗形变强度大，又具有一定的弯曲柔性，弯折形成直升机机体的头部形状。

上梁的制作可将一根直管从中间弯曲形成对称结构的U形弯管，并将U形弯管两侧的直管部分再次弯折或弯曲形成一体带弯折结构的U形构件，制作方便、结构简单，造价低，又实用。

管材方便连接，中空的结构使上梁重量轻，减轻机体重量。

弯折结构的弯折或弯曲部分与直杆部分相交为锐角、直角或钝角，方便其它结构的安装和形成不同的头部结构。

所述上机架为刚性结构，脚架稳固地并具有缓冲地支撑上机架，上机架包括以上所述的上梁。由于上机架不包括沉重和复杂的侧板结构，因此安装空间大，不会受局限，而且结构 异常简单，为设置直升机的发动机总成、减速器等功能件提供了非常宽敞、独立的空间，也非常便于相互配合。

通过两个中间梁将上梁、前梁、上承重梁以及尾管巧妙地连接在一起，在上梁创造性的立体U形构件的设计基础上，又巧妙的采用了具有5个支臂的两个中间梁前后分布，通过前、后中间梁的两个上连接支臂和两个侧连接支臂将上承重梁与上梁固定连接；通过后中间梁的三个连接支臂和支撑杆将尾管与上梁连接在一起；通过前中间梁的一个下连接支臂将前梁与上梁固定连接，形成了刚性的上机架。刚性的上机架极大地提高了机体的机动性和抗震性。上梁、前梁、上承重梁和支撑杆都为管式或杆式结构，结构简单，连接组装方便，重量轻，同时又具有良好的结构强度。

三角梁和人字梁的支撑和稳固性能优越。

等长支臂设计使机体的每个结构受力均匀，形成左右对称的机体。

创造性的三角支撑结构设计不同于现有技术中位于尾管下方的两根支撑杆，包括位于尾管上方两根和位于尾管下方一根支撑杆，尾管位于中间，此设计成功地将三角形最稳定原理应用到尾管的连接上，使尾管与上梁的连接稳定、坚固，又具有非常好的随动性。

所述机体为由刚性的上机架和脚架通过减振器与发动机总成分别相联，形成减振组合。在上承重梁上固定有变速箱，在上机架的上承重梁和脚架的下承重梁之间具有四方分布上下对应的8个减震器；安装在8个减震器之间的发动机总成，与减震器连接；8个减震器可有效减轻发动机的震动对机体的影响。变速箱与发送机总成分别安装在上下不同的构件上，既便于相互作用，又相互不影响。

通过尾管座和尾管箍将尾管牢固地固定在机体后方的三角梁上，将三根支撑碳杆固定在尾管中部，使三角支撑结构稳固。

通过缩嘴管箍将上梁、前梁、上承重梁与三角梁和人字梁的连接固定。

所述短管和三角架支撑件实现了机体后方的三角梁的一个下连接支臂在下承重梁上的固定支撑，即下连接支臂不会悬空，因为上机架与脚架之间通过减振器和发动机总成相联，之间会有弹性形变，这样做使三角支撑结构稳固，进一步提高机体的刚性和随动性，降低两者之间的弹性形变。

通过塑管箍上承重梁上固定有横梁，形成桁架式结构，在横梁上水平固定有安装板；在安装板上安装有变速箱，通过变速箱侧固定板与上梁和上舵机架固定板相连，固定所述变速箱。

通过卡扣将前梁固定在立体U形构件的中间部位，提高机体的左右平衡性。

发动机位于变速箱的下方，相互不影响，又便于相互作用，实现由发动机到变速箱到尾管和机尾的动力传递，合理地布置机体动力布局。

一、结构简单，易于制造，节约成本

所述机体结构大部分采用铝弯管、直管和碳管结构，结构简单，且没有了大面积侧板，成本显著降低。

二、重量轻，刚性好，减震性能出色

机体采用的铝弯管或直管及碳管都使重量大大减轻，不包括沉重的侧板结构；特别是尾管的支撑方式，采用三根支撑碳管配合三角梁进行倒三角支撑，保证尾管与机体的刚性。发动机总成与上机架、脚架之间采用8组减震器进行隔离，最大限度地消除了对机载电子设备的震动干扰。

三、易于拆装和维护

变速箱、发动机总成、脚架、尾管、上机架都可以在不影响其它部分的情况下分别拆开，自成一体，便于维修维护。

附图说明

图1为本发明的一种直升机机体的上机架结构示意图；

图2为本发明的一种直升机机体的上机架与脚架结构相对位置示意图；

图3为本发明的一种直升机机体的发动机总成安装位置示意图；

图4为本发明的一种直升机机体的变速箱安装机构示意图；

图5为本发明的一种直升机机体的变速箱安装方式示意图；

图6为本发明的一种直升机机体的三角架支撑件示意图；

图7为本发明的直升机机体的动力布局示意图。

附图标记：

1-三角梁；2-人字梁；3-上梁；4-上承重梁；5-前梁；6-支撑杆；7-尾管箍；8-尾管；9-缩嘴管箍；10-尾管座；11-卡扣；12-中间梁；13-上机架；14-直杆部分；15-跨接部分；16-弯折结构；17-短管；18-上连接支臂；19-侧连接支臂；20-下连接支臂；21-中心环；22-中心圆孔；23-脚架；24-下承重梁；25-减震器；26-发动机总成；27-连接孔；28-变速箱安装板；29-横梁；30-塑管箍；31-变速箱侧固定板；32-上舵机架固定板；33-变速箱；34-变速箱输入同步轮；35-联轴器；36-三角架支撑件；37-尾板；38-发动机输出同步轮。

具体实施方式

为了更详细地说明本发明的内容，将结合附图通过具体实施方式详细介绍。

本发明的一种直升机机体的上梁，如图1所示，图1为本发明的一种直升机机体的上机架结构示意图，上梁3包括跨接部分15和两直杆部分14构成的U形构件，以及所述两直杆部分14在靠近跨接部分15的一端在相同位置朝相同方向弯折或弯曲构成弯折结构16。上梁3由铝弯管制成，跨接部分15和两直杆部分14可以是一体结构，当机体较大时也可是通过套接或其他方式组装在一起的分体结构。

所述两直杆部分14在靠近跨接部分15的部位向下弯折或弯曲形成弯折度或弯曲度相同的、与直杆部分14构成相同锐角、直角或钝角或同样弧度的弧形的弯折结构16并保持两侧对称，且要保证U形构件的跨接部分15的中间与三角梁1的下连接支臂20保持水平。图1实施例弯曲的角度是45度，形成两直杆部分14与跨接部分15的夹角为135度。

本发明的一种直升机机体，所述直升机可以为无人或航模或载人直升机，具体见图1-7，包括上机架13和脚架23以及减震器25，还可包括其内安装的发动机总成26和变速箱33。上机架13为刚性构件，脚架23稳固地并具有缓冲地支撑上机架13，也有一定的刚性，所述机体的上机架13和脚架23通过其上分别设置的减振器25与发动机总成26分别相联，形成减振组合。

如图1所示，所述上机架13包括所述上梁3、两根上承重梁4、一根前梁5、三根支撑杆6、尾管8以及两个中间梁12，通过缩嘴管箍9、塑管箍30、卡扣11、尾管座10、尾管箍7等附件组合为一体。

所述中间梁12包括中心环21和设置在中心环21上的五个连接支臂，所述五个连接支臂包括设置在中心环21上部的两个相等臂长的、对称于中心环21中垂面设置的上连接支臂18，中心环21两侧部的两个相等臂长的、对称于中心环21中垂面设置的侧连接支臂19和中心环21正下部的一个下连接支臂20。前后设置的中间梁12将上承重梁4、尾管8和前梁5与上梁3连接为一体，形成开阔的承重结构，便于用于无人直升机或航模直升机安装变速箱33、减震器25、发动机总成26和脚架23。当然中间梁12也可以采取其他结构方式和不同的数量，特别是对于载人直升机，可以通过多个中间梁12或不同支臂设置不同大小的空间，以形成载人机舱。

对于航模机或无人机来说，所述上梁3位于机体上方，等长的所述两直杆部分14所在平面为水平设置，所述跨接部分15为机体头部，所述弯折结构16朝下弯，两直杆部分14靠近头部位置和所述直杆部分14末端位置分别连接两个中间梁12各自的两个上连接支臂18，两个中间梁12同轴心水平设置。

所述前梁5为水平直杆或直管，位于机体头部下方，一端与所述上梁3的跨接部分15的 中心部位连接，另一端与靠近头部位置的所述中间梁12的下连接支臂20连接。

所述上承重梁4为两根水平直杆或直管，位于机体中部下方，前后两个所述中间梁12各自的两个侧连接支臂19分别连接所述两根上承重梁4的端部。

所述支撑杆6为直杆或直管，位于机体尾部，其一端与设置在所述直杆部分14末端的所述中间梁12连接，另一端通过连接件连接于所述尾管8中部，所述尾管8的一端与所述位于机体后部的中间梁12的中心环21连接。

所述中间梁12包括同轴紧密固定连接在一起的三角梁1和人字梁2，二者通过螺丝固定在一起(两者也可以做成一体，合二为一)。所述三角梁1上设置有两个所述上连接支臂18和一个下连接支臂20，所述人字梁2设置有两个所述侧连接支臂19，两个所述人字梁2前后相对设置，两个三角梁1设置在人字梁2外侧，两个人字梁2之间连接有两根所述上承重梁4，两人字梁2形状大小一样，在两上梁3水平设置的状态下，设置在两人字梁2之间两上承重梁4也处于水平状态，彼此平行并对称。

三角梁1和人字梁2通过缩嘴管箍9将上梁3与上承重梁4连接固定。利用连接三根支撑杆6的尾管箍7、尾管座10与在后的三角梁1把尾管10牢固地与上梁3联结在一起，形成一个刚性结构。所述三角梁1和人字梁2由铝板制成。

所述人字梁2的两个支臂为等长支臂。三角梁1的三个支臂呈等边三角形分布，倒三角形安装，所述支撑杆6为三根刚性碳管或碳杆，两根支撑杆6位于所述尾管8上方，一根位于所述尾管8下方，所述3根支撑杆6的一端端部分别与设置在所述上梁3的直杆部分14末端的所述在后三角梁1的两个上连接支臂18和一个下连接支臂20固定连接，另一端均匀汇聚于所述尾管8的中部设置的尾管箍7上，形成刚性的三角支撑结构。

每个人字梁2的两个侧连接支臂19穿入上承重梁4并通过所述缩嘴管箍9固定上承重梁4的端部，实现与机体其它部件牢固地连结。一端通过缩嘴管箍9固定在前三角梁1下连接支臂20上的前梁5的另一端通过卡扣11与缩嘴管箍9固定在U形构件的中间。

所述前梁5与上承重梁4、支撑杆6均为碳管或碳杆或其它金属或非金属刚性杆/管。

所述尾管8上套有尾管座10和尾管箍7，所述尾管座10位于所述尾管8的一端，具有中心圆孔22，所述尾管8插入到所述中心圆孔22中，所述中心圆孔22与位于所述直杆部分14末端的所述中间梁12的中心环21同心安装；所述尾管箍7位于所述尾管8的中部，与所述汇聚的支撑杆6的末端固定连接。

所述三角梁1的三个连接支臂和所述人字梁2的两个连接支臂均具有连接孔27，所述缩嘴管箍9包括通式和盲式，通式缩嘴管箍9位于两个上连接支臂18以及位于机体后方的三角 梁1的下连接支臂20的连接孔27内，盲式缩嘴管箍9位于侧连接支臂19以及位于机体前方的三角梁1的一个下连接支臂20的连接孔27内。

图2为本发明的一种直升机机体的上机架与脚架相对位置结构示意图；图3为本发明的一种直升机机体的发动机总成安装位置示意图；图4为本发明的一种直升机机体的变速箱安装机构示意图；图5为本发明的一种直升机机体的变速箱安装方式示意图。如图2-图5所示，所述脚架23的上方具有下承重梁24，位于所述上承重梁4的正下方，所述减震器25分别固定于所述上承重梁4和下承重梁24上，呈四方对应分布且具有间距共8个，上下各四个，发动机总成26连接在上下减震器25之间。

如图3所示，发动机总成26完全安装在8个减震器25上，与上机架13和脚架23完全进行橡胶隔离。脚架23由铝弯管制成，也可由碳或其它材料制成。

如图4和图5所示，还包括变速箱安装机构，所述变速箱安装机构包括跨接在两根上承重梁4之间的两根或两根以上平行排布设置的横梁29、图4的实施例是3根，还包括变速箱安装板28、变速箱侧固定板31以及上舵机架固定板32。上承重梁4通过塑管箍30把横梁29固定在上机架13上，横梁29上装变速箱安装板28。

如图4所示，所述横梁29与上承重梁4连接，所述横梁29上平铺有变速箱安装板28，图5中，变速箱33固定在变速箱安装板28上，变速箱侧固定板31通过塑管箍30与上梁3的直杆部分14相连，同时与变速箱33上方的上舵机架固定板32相连，加强变速箱33与上梁3之间的刚性。所述塑管箍30位于所述横梁29与所述上承重梁4以及所述变速箱侧固定板31和所述上梁3的接合处。

图6为本发明的一种直升机机体的三角架支撑件示意图，如图6所示，所述机体还包括短管17和三角架支撑件36，用于稳定后三角梁1下连接支臂20。所述短管17外套有所述缩嘴管箍9，然后穿入所述后三角梁1的下连接支臂20的顶角连接孔27，所述短管17在朝向机头的方向长于所述缩嘴管箍9；所述三角架支撑件36为两片大小形状相同、梯形状的尾板37，其与短管17连接形成八字形立体结构，两尾板37的高端通过套于短管17上的搭接件与所述短管17连接，两片尾板37低端部分别固定在所述下承重梁24上，进一步提高机体的刚性。

图7为本发明的一种无人直升机或航模直升机机体结构的动力布局示意图，如图7所示，所述发动机总成26位于所述变速箱33下方，所述发动机总成26包括发动机输出同步轮38和同步带(未示出)；所述变速箱33包括变速箱输入同步轮34和联轴器35；所述发动机输出同步轮38通过所述同步带将动力传给所述变速箱输入同步轮34、所述变速箱输入同步轮34 与所述联轴器35串接并联动，所述联轴器35和尾管8内传动轴相联将动力传向机尾。

本发明的一种直升机机体，具有以下优越性能：

一、结构简单，易于制造，节约成本

所述机体结构大部分采用铝弯管、直管和碳管结构，结构简单，且没有了大面积侧板，成本显著降低。

二、重量轻，刚性好，减震性能出色

机体采用的铝弯管或直管及碳管都使重量大大减轻，不包括沉重的侧板结构。特别是尾管的支撑方式，采用三支支撑碳管配合三角梁进行倒三角支撑，保证尾管与机体的刚性。发动机总成与上机架、脚架之间采用8组减震器进行隔离，最大限度地消除了对机载电子设备的震动干扰。

三、易于拆装和维护

变速箱、发动机总成、脚架、尾管、上机体都可以在不影响其它部分的情况下分别拆开，自成一体，便于维修维护。