輕型無人機(jī)安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩初探

朱梓傲

輕型無人機(jī)安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩初探

朱梓傲

（沈陽航空航天大學(xué)，遼寧 沈陽 110136）

輕型無人機(jī)的使用越來越廣泛，飛行安全問題也隨之凸顯。國家工信部發(fā)布的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》第四條中“無人駕駛航空器飛行管理應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持安全為要，降低飛行活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)”的有關(guān)精神，從政策層級(jí)闡明了輕型無人機(jī)安全問題是其發(fā)展的首要問題。為了解決輕型無人機(jī)螺旋槳安全性能問題，提出了安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩，以降低輕型無人機(jī)螺旋槳對(duì)人身的傷害及螺旋槳自身損壞的風(fēng)險(xiǎn)。安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩是現(xiàn)階段解決輕型無人機(jī)安全使用的一個(gè)簡單而又不容忽視的發(fā)展性課題，創(chuàng)造性地提出以日常使用的電風(fēng)扇網(wǎng)罩為雛形的輕型無人機(jī)安全網(wǎng)罩，以解決影響輕型無人機(jī)長足發(fā)展的重要安全問題。

輕型無人機(jī)；安全網(wǎng)罩；安全性能；人身傷害

1 引言

隨著輕型無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，低空輕型無人機(jī)的應(yīng)用越來越廣，輕型無人機(jī)已然飛進(jìn)普通人的生活，比如航拍輕型無人機(jī)、競(jìng)速輕型無人機(jī)等。

在輕型無人機(jī)越來越受歡迎的同時(shí)，飛行器的安全問題也隨之凸顯，無人機(jī)螺旋槳造成人身傷害的案例時(shí)有發(fā)生，2017-05，杭州西湖邊一架無人機(jī)失控撞向游客，螺旋槳割傷了某北京小伙的左眼球，造成了嚴(yán)重的人身傷害，因此，給輕型無人機(jī)安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩是現(xiàn)階段解決輕型無人機(jī)安全使用的一個(gè)發(fā)展性課題[1]。

2 輕型無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程

航拍輕型無人機(jī)或競(jìng)速輕型無人機(jī)為了追求更快的飛行速度與更強(qiáng)的抗風(fēng)性能，很多都會(huì)采用動(dòng)力非常強(qiáng)大的無刷電機(jī)，無刷電機(jī)具備扭矩大速度快的特點(diǎn)，在無刷電機(jī)帶動(dòng)下，螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)的螺旋槳成為輕型無人機(jī)飛行中的安全隱患。未裝有螺旋槳保護(hù)裝置的輕型無人機(jī)，如圖1所示，其高速運(yùn)動(dòng)的螺旋槳破壞威力可觀，曾有學(xué)者做過實(shí)驗(yàn)，用輕型無人機(jī)的螺旋槳切西紅柿，飛速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳就像粉碎機(jī)一樣將西紅柿切碎[2]。

圖1 未裝有螺旋槳保護(hù)裝置的輕型無人機(jī)

新的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》明確了輕型無人機(jī)的適飛空域、飛手資質(zhì)等方面。同時(shí)，該文件也提出“無人駕駛航空器飛行管理應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持安全為首，降低飛行活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)”。通過自身裝置優(yōu)化改良實(shí)現(xiàn)安全飛行，是無人機(jī)研究的一個(gè)重要課題。

給輕型無人機(jī)螺旋槳安裝安全網(wǎng)罩是解決輕型無人機(jī)安全問題的簡單而又不容忽視的發(fā)展性課題，安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩，既可以避免輕型無人機(jī)失控螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)造成的傷害，又能保護(hù)螺旋槳在撞擊物體時(shí)不被損壞。在不影響螺旋槳性能的基礎(chǔ)上，安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩，可以提高輕型無人機(jī)安全性能。

經(jīng)過多次對(duì)輕型無人機(jī)安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩形式的探索和實(shí)踐，結(jié)合電風(fēng)扇保護(hù)罩的啟發(fā)，本文創(chuàng)造性地提出以日常使用的電風(fēng)扇網(wǎng)罩為雛形的輕型無人機(jī)安全網(wǎng)罩，以解決影響輕型無人機(jī)長足發(fā)展的重要安全問題。將電風(fēng)扇成熟的網(wǎng)罩思路應(yīng)用于輕型無人機(jī)螺旋槳安全網(wǎng)罩的安裝，把螺旋槳的外面罩上一個(gè)類似電風(fēng)扇的網(wǎng)罩，輕型無人機(jī)螺旋槳安全網(wǎng)罩如圖2所示，在輕型無人機(jī)上試驗(yàn)后取得了良好的效果。

圖2 輕型無人機(jī)螺旋槳安全網(wǎng)罩

本螺旋槳網(wǎng)罩的設(shè)計(jì)區(qū)別于電風(fēng)扇的網(wǎng)罩，選擇輕質(zhì)抗摔的碳纖維材料材質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上選擇細(xì)密穩(wěn)定的設(shè)計(jì)，在不影響該螺旋槳的工作效能的同時(shí)起到安全防護(hù)作用。同時(shí)，螺旋槳安全網(wǎng)罩采用穩(wěn)定的三角形條線結(jié)構(gòu)，如圖3所示，三角形結(jié)構(gòu)增加了螺旋槳安全網(wǎng)罩的強(qiáng)度。

圖3 螺旋槳安全網(wǎng)罩的三角形條線結(jié)構(gòu)

在螺旋槳安全網(wǎng)罩安裝具體環(huán)節(jié)中，首先，螺旋槳安全網(wǎng)罩裝置應(yīng)固定在輕型無人機(jī)上，不跟隨螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；其次，螺旋槳安全網(wǎng)罩裝置的邊緣設(shè)計(jì)了圓滑的流線弧度，這樣可以更大程度地提高安全性能，同時(shí)，減小無人機(jī)飛行時(shí)因安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩所產(chǎn)生的空氣阻力。

3 結(jié)論

以上內(nèi)容是輕型無人機(jī)安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩簡單分析，螺旋槳安全網(wǎng)罩的安裝有效提高了輕型無人機(jī)的安全性能，最大限度地避免飛行危險(xiǎn)，減少了輕型無人機(jī)螺旋槳直接與障礙物發(fā)生碰撞所導(dǎo)致的事故，解決了影響輕型無人機(jī)長足發(fā)展的一項(xiàng)重要安全問題。

存在的問題：輕型無人機(jī)經(jīng)過改造后安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩，需在保證強(qiáng)度的情況下降低安全網(wǎng)罩的重量，以減小對(duì)輕型無人機(jī)飛行速度和飛行時(shí)間的影響。

［1］梅自強(qiáng)，雷強(qiáng).無人機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)研究［J］.電子質(zhì)量，2019（3）：43-46.

［2］吳超，胡峪，王剛.小型電動(dòng)力四旋翼坐地起降無人機(jī)設(shè)計(jì)研究［J］.飛行力學(xué)，2014，32（3）：205-208.

V279

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.032

2095－6835（2019）22－0089－01

〔編輯：張思楠〕