一种物探无人机翼梢挂载布局的制作方法

本发明属于无人机航空物探测量技术领域，特别涉及一种物探无人机翼梢挂载布局。

背景技术：

航空磁力测量系统是将磁测设备安装在飞机或其他飞行器上，通过磁探头测量地磁场变化梯度来进行探矿等与地磁有关的作业活动的设备系统，通过磁力测量系统的作业可以了解当地矿体分布、地质构造以及为解决水文、环境和考古的相关问题提供参考。无人机航磁物探与有人机相比具有成本低、安全性高、低复杂度等优点，是近年来应用很广的物探方式。

无人机航磁物探测量系统可使用固定翼无人机、垂直起降固定翼无人机、无人直升机以及多旋翼无人机作为空中平台。中国航天空气动力技术研究院使用自研的彩虹3、彩虹4系列固定翼无人机作为空中平台，搭载磁探头形成无人机航空物探作业主体，为多家单位进行了地质、地理物探作业，取得了很好的作业效果。

然而，目前的固定翼无人机通常在翼梢处布置两个磁探头外罩以分别固定磁探头，在一个空间位置或一个时间点仅能测得一组地磁测量数据，由于数据较少且缺乏校验，地磁场水平梯度或地磁场垂直梯度的结果准确性难以评估或存在较大偏差。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种物探无人机翼梢挂载布局，通过合理布局磁探头，提高地磁测量准确性，并降低对无人机气动性能的不利影响，甚至提高气动性能。

本发明提供的技术方案如下：

一种物探无人机翼梢挂载布局，用以实现在具有主翼外侧垂尾的无人机上单侧布置两个磁探头，包括：安装于主翼外侧垂尾末端的第一磁探头外罩、主翼外缘的过渡段小翼、以及安装于主翼外侧通过过渡段小翼与主翼连接的第二磁探头外罩，所述过渡段小翼通过插入主翼外段的固定杆与主翼结构连接；

其中，所述第一磁探头外罩和第二磁探头外罩为对称翼型作为母线的旋成体，所述第一磁探头外罩和第二磁探头外罩的旋成体轴线与机身轴线平行。

根据本发明提供的一种物探无人机翼梢挂载布局，具有以下有益效果：

本发明提供了一种用以在具有主翼外侧垂尾无人机上的航测探头布局，无人机外侧垂尾末端设置第一磁探头外罩，主翼外侧通过过渡小翼固定第二磁探头外罩，这样无人机具备在主翼外侧同时集成两个磁探头的能力，使无人机能够进行更为复杂的磁探作业，单侧双探头下在一个空间位置或一个时间点能够测得两组地磁测量数据，通过该两组地磁测量数据能够得到互相验证的两组地磁场水平梯度、以及两组地磁场垂直梯度的结果，不仅满足地磁场水平梯度和地磁场垂直梯度的同时测量，还使得地磁测量结果精度得到有效提高，对比单探头具有明显优势。同时，设计了磁探头外罩与主翼过渡段的小翼外形，对无人机整体气动性能的提升起到正增益作用。

附图说明

图1示出本发明一种物探无人机翼梢挂载布局方式的三向等视外形示意图；

图2示出本发明一种物探无人机翼梢挂载布局方式的侧视图。

附图标号说明

1-第一磁探头外罩，2-第二磁探头外罩，3-整流片，4-第一小翼，5-第二小翼，6-第一固定杆，7-第二固定杆。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提供了一种物探无人机翼梢挂载布局，用以实现在具有主翼外侧垂尾的无人机上单侧布置两个磁探头，如图1和图2所示，包括：安装于主翼外侧垂尾末端的第一磁探头外罩1、主翼外缘的过渡段小翼、以及安装于主翼外侧通过过渡段小翼与主翼连接的第二磁探头外罩2，所述过渡段小翼通过插入主翼外段的固定杆与主翼结构连接。

物探无人机的这种磁探头布置方式，其双侧各有两个探头，以无人机作为空中平台进行地磁场测量时，较同类作业能显著提高测量结果的数据精度，对现有航空物探系统是有效的改进和提高，且能够同时获得地磁场水平梯度和地磁场垂直梯度结果。同时，两个磁探头外罩的布局位置，使两个磁探头外罩在气流方向上的坐标位置相近，其相互之间的气动干扰可以忽略，确保消除了因增加部件带来的气动不规律干扰。

我们知道，固定翼无人机航速较直升机等旋翼类无人机航速较快，因此其外形对阻力的影响大。本发明中，设计第一磁探头外罩1和第二磁探头外罩2为对称翼型作为母线的旋成体，最大限度减小了因探头布置而带来的阻力增量，同时在一定迎角下产生气动升力，为无人机整体气动性能贡献了正增益效果。

进一步地，所述第一磁探头外罩1和第二磁探头外罩2的旋成体轴线与机身轴线平行，此时第一磁探头外罩1和第二磁探头外罩2的阻力可以达到理论最小，并在无人机具有飞行迎角时提供一定升力；相应地，无人机在空中飞行过程中，包裹磁探头的磁探头外罩一方面降低了只有磁探头带来的阻力增量，另一方面保护磁探头免受高速气流冲击影响，防止磁探头收到气流的冲击而受损。

进一步地，所述第一磁探头外罩1和第二磁探头外罩2的旋成体母线为对称翼型naca0018优化翼型参数得到。

进一步地，所述第一磁探头外罩1和第二磁探头外罩2的弦长为100mm～150mm，所使用对称翼型最大厚度位于靠近前缘端弦长29％处，最大厚度40％；优选所述第一磁探头外罩1和第二磁探头外罩2的结构和规格相同。

进一步地，所述第一磁探头外罩1与垂尾连接处设置有整流片3，使垂尾与第一磁探头外罩1后缘连接处成圆角平滑过渡，使其在常用迎角范围内不产生分离涡以降低阻力；另外，整流片3还能起到加固第一磁探头外罩1与垂尾衔接处结构强度的作用。

还需要了解的是，在无人机飞行过程中，受本身气动载荷以及主翼在气动载荷下不规律弹性振动变形的影响，为使第二磁探头外罩2中的磁探头降低此种弹性振动变形的影响，主翼外缘的过渡段小翼至少为两个并列小翼，每个小翼对应一个固定杆，从而使第二磁探头外罩2与主翼及垂尾保持距离，最大限度降低了振动影响。

进一步地，所述过渡段小翼为两个并列小翼，分别为第一小翼4和第二小翼5，第一小翼4的弦长为75mm～80mm，第二小翼5的弦长为50mm～55mm，均采用对称翼型naca0015并优化相关参数以及适应固定杆大小得到。过渡段小翼使用参数优化后的对称翼型，在常用迎角范围内对无人机提供稍许升阻比正增益的作用。

进一步地，所述固定杆为两个并列固定杆，分别为第一固定杆6和第二固定杆7，第一固定杆6的截面直径为30mm～35mm，第二固定杆7的截面直径为15mm～25mm，两者长度为400mm～480mm。优选地，所述固定杆为空心圆柱杆，空心结构降低了无人机机重，圆柱外形降低了加工难度。

在本发明一种优选的实施方式中，布置于磁探头外罩2和外罩6中的磁探头处于无人机翼梢处，与机身设备的距离应足够，因机身设备而产生磁干扰场强度在翼梢处满足磁探头工作所需磁场环境要求；另外，第一磁探头外罩1在垂直方向上与第二磁探头外罩2的距离应足够。为此，本发明人进行了大量实验，通过过渡段小翼、固定杆以及垂尾末端布置方式使得两个磁探头外罩与无人机机体内具有电磁影响的设备保持3米以上距离，两个磁探头外罩中的磁探头相互之间的距离在第一磁探头外罩1或第二次磁探头外罩2长度的4倍以上。上述布置方式使无人机两侧共4个磁探头，在进行磁场测量作业时其所处的干扰磁场环境满足要求。

在本发明一种优选的实施方式中，所述第一磁探头外罩1、第二磁探头外罩2、固定杆和过渡段小翼均使用碳纤维复合材料制成，在保证结构强度和刚度的同时最大限度的减小了结构重量。所述布局方式因在无人机两侧布置了4个磁探头，所得地磁场强度、梯度数据点增加50％，所绘地磁场区域分布图较双侧单探头提高了插值精度，实际误差降低10％以上。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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