[发明专利]一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器

说明书

本发明公开了一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，包括：可折叠四轴八旋翼式火星飞行器安装在火箭发射筒盖顶部，火箭发射筒架安装在火星着陆器中央，火箭发射筒盖安装在火箭发射筒架顶部；包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼锁解机构以及机身及着陆腿锁解机构；筒盖上方安装旋翼锁解机构和机身及着陆腿锁解机构；火星旋翼飞行器本体连接在机身及着陆腿锁解机构上，并被旋翼锁解机构锁定。本发明仅利用一个爆炸螺栓就可实现一套共轴旋翼的四个旋翼桨叶的锁定与解锁，这大大节省了火工作动器的数量，提高了探测任务的可靠性。

技术领域

本发明涉及火星旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器。

背景技术

火星表面岩土样本采集返回是深空探测的重要课题。目前的火星探测方式中仅有着陆器和漫游车两种方法可以采集星表样本，但是样品的采集范围和速度均受到地形条件限制，难以实现高精度、可重复的高效采样。美国于2021年在火星部署了一架火星直升机，这证明了火星飞行的可行性，但是该直升机携带的有效载荷仅为一台小型彩色相机。因此，需要开发一种可携带较多有效载荷的大尺度火星飞行器，以配合着陆器实现大范围、高速度的火星巡视飞行与采样。四轴八旋翼构型具备较高的气动效率和较大的载重能力，是火星巡视探测飞行器的理想构型。由于火星与地球距离较远，深空探测航天器需具备较小的收纳体积以便装入探测器内部，这要求旋翼式火星飞行器具备收展功能，并可以在探测器内可靠锁定，在到达火星后可以高效解锁并展开。目前的旋翼飞行器折叠展开机构并未具备航天发射要求的高刚度锁定要求，且不具备多组共轴旋翼在火星表面可靠展开的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种可折叠在着陆器上的四轴八旋翼式火星飞行器及其锁解机构，以实现旋翼式火星飞行器配合返回火箭完成火星表面采样返回的探测目标。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种可折叠四轴八旋翼式火星飞行器，可折叠四轴八旋翼式火星飞行器安装在火箭发射筒盖顶部，火箭发射筒架安装在火星着陆器中央，火箭发射筒盖安装在火箭发射筒架顶部；包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼锁解机构以及机身及着陆腿锁解机构；筒盖上方安装旋翼锁解机构和机身及着陆腿锁解机构；火星旋翼飞行器本体连接在机身及着陆腿锁解机构上，并被旋翼锁解机构锁定。

进一步的，所述火星旋翼飞行器本体包括旋翼桨叶、桨叶折叠铰链、旋翼臂、旋翼臂折叠铰链、上旋翼推进电机、下旋翼推进电机以及飞行器机身，所述飞行器机身顶部均布有旋翼臂，所述旋翼臂通过所述旋翼臂折叠铰链与所述飞行器机身相连，所述旋翼臂上安装有下旋翼推进电机，所述下旋翼推进电机顶部安装有上旋翼推进电机，所述上旋翼推进电机和所述下旋翼推进电机的转子均通过桨叶折叠铰链连接有旋翼桨叶。

进一步的，所述火星旋翼飞行器本体还包括着陆腿折叠铰链和着陆腿，所述飞行器机身底部均布有着陆腿，所述着陆腿通过所述着陆腿折叠铰链与所述飞行器机身相连。

进一步的，每个所述旋翼臂位置处均对应设置有旋翼锁解机构，用于对旋翼臂进行夹紧与锁定，并用于对旋翼桨叶进行夹紧与锁定。

进一步的，旋翼锁解机构包括旋翼臂主夹架、旋翼臂展开撑架、旋翼臂连杆铰链、旋翼臂连杆、旋翼臂推杆铰链、旋翼臂滑块、旋翼臂释放弹簧、旋翼锁解主架、旋翼臂解锁爆炸螺栓、旋翼解锁爆炸螺栓、旋翼解锁扭簧、旋翼解锁铰链、旋翼锁解机构支架和旋翼锁解模块；其中，

所述旋翼锁解机构支架的底部安装在所述火箭发射筒盖上，通过所述旋翼解锁扭簧和旋翼解锁铰链与所述旋翼锁解主架连接；左右两个旋翼锁解主架通过所述旋翼解锁爆炸螺栓连接在一起，并能够绕旋翼解锁铰链旋转；锁紧状态时旋翼解锁主架通过旋翼臂解锁爆炸螺栓连接至旋翼臂滑块，所述旋翼解锁主架与所述旋翼臂滑块之间还连接有受预压的旋翼臂释放弹簧；所述旋翼臂滑块通过旋翼臂推杆铰链与旋翼臂连杆连接，并通过旋翼臂连杆铰链连接至旋翼臂展开撑架；旋翼臂主夹架与旋翼臂展开撑架固定连接，旋翼臂主夹架与旋翼锁解模块相连。