本公开涉及物流领域，更具体地，涉及一种货运无人机。
背景技术：
随着科学技术的发展，无人机的使用越来越普及，其中，用于货物运输的货运无人机在物流领域发挥着重要的作用。
在实现本发明公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有技术中，货运飞机的承载重心在主机翼附近，货物要放在承载重心附近，若货物装在机身前端，前端重量较重，容易造成飞机前端下沉。因此，现有货运机可实现的货舱空间较小，且现有的货运无人机结构不能方便地装卸较大型的货物。
技术实现要素：
有鉴于此，本公开提供了一种货运无人机，包括：机身；机头，被配置为能够相对于所述机身向一侧转动，在所述机头转向一侧的情况下，所述机身的货舱空间与外界连通；以及机翼，包括两个前翼，所述两个前翼分别连接于所述机身两侧，并且所述两个前翼的位置靠近所述机头。
根据本公开的实施例，所述机翼还包括两个主翼和尾翼；所述两个主翼分别设置于所述机身的两侧，，所述两个主翼上均设置有尾撑，所述尾撑相对于所述主翼向机身后方延伸；以及所述尾翼包括水平尾翼和两个垂直尾翼，所述两个垂直尾翼的下端分别连接于位于机身同侧的尾撑，所述两个垂直尾翼的上端连接所述水平尾翼。
根据本公开的实施例，所述前翼和所述主翼中的至少一个连接于所述机身的上半部分。
根据本公开的实施例，所述前翼相对于所述主翼具有下反角。
根据本公开的实施例，所述无人机还包括动力装置，其中：所述动力装置包括发动机和螺旋桨；所述动力装置设置于所述机身的尾部，为所述无人机提供后推力。
根据本公开的实施例，所述机身包括平直段和渐收段，所述渐收段由平直段截面向尾部端面渐收过渡；所述平直段的内部空间为所述货舱空间，所述渐收段用于容纳和安装所述动力装置。
根据本公开的实施例，所述机头被配置为能够相对于所述机身向上翻折预设角度；所述预设角度不小于90度。
根据本公开的实施例，所述机头具有闭合状态和打开状态；在闭合状态下，所述机头的后端与所述机身的前端贴合；在打开状态下，所述机头的后端与所述机身的前端分离，所述机头相对于所述机身向上翻折预设角度。
根据本公开的实施例，所述机头顶部与所述机身顶部通过转轴连接；所述机头或者所述机身上设置有折叠支架；在所述打开状态下，所述折叠支架展开并支撑于所述机头和所述机身之间。
根据本公开的实施例，所述机头底部和/或侧部设置有第一固定件，所述机身上相对于所述第一固定件的位置设置有第二固定件；在所述闭合状态下，所述第一固定件与所述第二固定件锁紧。
根据本公开的实施例，可以至少部分地解决现有技术中货运机可实现的货舱空间较小，不能方便地装卸较大型的货物的问题，并因此可以实现扩展货舱空间且可以方便平稳地装卸运输较大型货物的技术效果。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的示例性应用场景；
图2a示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的结构示意图；
图2b示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的俯视结构图；
图2c示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的右视结构图；
图3a至图3c示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的机头转动过程的示意图；
图4示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的装卸示意图；
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的货运无人机的结构示意图；
图6示意性示出了根据本公开另一实施例的货运无人机的前视结构示意图；以及
图7示意性示出了根据本公开另一实施例的货运无人机的右视结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的装置”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的装置等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的装置”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的装置等)。
本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“a或b”应当被理解为包括“a”或“b”、或“a和b”的可能性。
本公开的实施例提供了一种货运无人机，包括机身、机头和机翼。机头被配置为能够相对于机身向一侧转动，在机头转向一侧的情况下，机身的货舱空间与外界连通。机翼包括两个前翼，两个前翼分别连接于机身两侧，并且两个前翼的位置靠近机头。
根据本公开的实施例，在货运无人机上设置前翼，增加的前翼使全机气动焦点前移，进而使全机的承载重心范围也前移，为无人机前侧提供升力，这样，可以将货舱空间扩展至前方的机头附近，然后机头处开舱门，可以方便且平稳地装卸运输大型货物。
图1示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机的示例性应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的应用场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。
如图1所示，本公开实施例的货运无人机110可以用于支线运输，支线运输作为运输干线与收发货地点之间的补充，运载量介于大型运输机120和旋翼无人机130之间，主要承担运输供应链中从供货商到运输干线上的集结点以及从干线上的集结点到配送站的运输任务。货运无人机110例如可以运输两百多公斤重的货物，起降灵活，经济性好。
在货物配送过程中，可以利用大型运输机120进行干线运输，将货物从供货商运输到干线上的集结点，然后利用货运无人机110进行支线运输，将货物从干线上的集结点运输到配送站，再由旋翼无人机130进行末端运输，将货物从配送站运输到收货地点。
可以理解，图1中的应用场景仅是一种示例，该货运无人机除了应用于支线运输外，还可以用于其他运输场景中。
图2a示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机200的结构示意图。
图2b示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机200的俯视结构图。
图2c示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机200的右视结构图。
如图2a至图2c所示，本公开实施例的货运无人机200包括：
机身210；
机头220，被配置为能够相对于机身210向一侧转动，在机头220转向一侧的情况下，机身210的货舱空间与外界连通；以及
机翼，包括两个前翼231，两个前翼231分别连接于机身210的两侧，并且两个前翼231的位置靠近机头210。
具体地，本公开实施例的货运无人机200可以是固定翼无人机。
机翼230还包括两个主翼232和尾翼233，两个主翼分别设置于机身210的两侧，两个前翼231设置于两个主翼232的前方，即两个前翼231相对于两个主翼232更靠近机头220，两个前翼231可以为货运无人机200提供正升力。
现有的固定翼无人机仅设置了一副主翼和正常尾翼，主翼在前，尾翼在后，无人机主翼提供主要升力，尾翼在无人机机身尾部，主要用于无人机配平和姿态控制，会产生相应的配平阻力。对于这种布局的固定翼无人机，其承载重心在主翼附近，装载货物时，需要将货物装载于无人机的主翼附近，这种布局的货运无人机的货舱空间较小，若将货物装在机身前端，前端重量较重，容易造成无人机前端因升力不足而低头下沉。
本公开实施例的货运无人机200设置前翼231后，可以为无人机前端提供正升力，增加的前翼231使全机气动焦点前移，进而使全机的承载重心范围也能够向前移动，因此，可以将货舱空间扩展至前方的机头附近，极大地扩展了货舱空间。
机头附近增加了一幅前翼组成了三翼面布局，前翼改变了全机的配平状况，给无人机增加了防失速的功能。无人机在大迎角飞行时一般会出现失速现象，由于无人机飞行时迎角过大导致无人机阻力过大，进而使无人机减速到不能维持飞行高度，从而造成相应位置的升力突然减小甚至消失，现有常规布局无人机最容易出现失速的地方是主翼，主翼作为最重要的产生升力的部件，一旦失速无人机便会出现危险，非人为干预时不易恢复，不利于无人机在恶劣环境下的飞行。对于本公开实施例的货运无人机200，前翼231可在大迎角飞行时使主翼232上方产生涡流，提高失速攻角。因而，本公开实施例的货运无人机200可以在恶劣状况下仍能够保持较好的飞行控制，从而扩展货运无人机的应用场景，提高出勤率。
在前翼231将货运无人机的货舱空间扩展到机身前端的情况下，若在机身210的侧面开设舱门，不便于通过侧面舱门将货物装入机头220附近的货舱空间，不能很好地利用货运无人机前侧的货舱空间。并且对于较大型的货物，更加不易装卸。
因而，本公开实施例的机头220设置为可打开的形式，在前翼231扩展出前侧货舱空间的基础上，通过打开机头220来从前侧开启货舱空间，使货物能够从机身210的前端进行装卸，在货舱空间的前端部分也可以堆放货物，充分利用前翼231扩展出的货舱空间。机头位置开舱门，使货物的装卸路径更为合理，方便无人机快速装卸货物，提高货物装卸速度，提高运营效率。并且，机头220的尺寸较大，机头220打开后机身210的开口较大，方便大件货物的整体进出。装货完毕后，在货舱前侧装载有货物的情况下，货运无人机在飞行过程中，可以利用前翼231为机身前侧提供升力，避免货运无人机的前端因重量过重、升力不足而低头下沉，使飞行过程更为安全和灵活。因而，在本公开实施例中，机头可打开的设置和在机头附近安装前翼的设置是相辅相成的，共同实现了扩展货舱空间、快速装卸货、提高飞行安全性的技术效果。
图3a至图3c示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机300的机头320转动过程的示意图。
如图3a至图3c所示，根据本公开的实施例，机头320被配置为能够相对于机身310向上翻转预设角度，预设角度不小于90度。
具体地，机头320设置为可相对于机身310向上翻转，结构简单且操作方便，在本公开其他实施例中，机头320也可以相对于机身310向左侧或右侧翻转。
机头320的可翻转角度不小于90度，若机头320的可翻转角度小于90度，则在机头320打开的情况下，机身310的货舱开口不能完全畅通地与外部环境连通，在装卸时，货物会与机头320发生干涉。在本公开实施例中，预设角度可以是110度，机头320打开后，能够为装卸货提供足够通畅的货舱环境。
根据本公开的实施例，机头320能够保持在闭合状态和打开状态。
在图3a所示状态下，机头320处于闭合状态，机头320的后端面与机身310的前端面贴合，机身310的货舱空间密闭。
根据本公开的实施例，如图3c所示，机头320底部和/或侧部可以设置有第一固定件341，机身310上相对于第一固定件341的位置可以设置有第二固定件342，在闭合状态下，第一固定件341与第二固定件342能够将机头320和机身310锁紧。
例如，第一固定件341和第二固定件342均可以是连接孔，可以利用连接件将两个连接孔连接起来，实现机头320和机身310的锁紧，连接件例如可以是螺栓等紧固件；或者，第一固定件341可以是设置于机头320后端面的卡块，第二固定件342可以是设置于机身310前端面的卡槽，在机头320闭合时，卡块可以卡入卡槽内，实现机头320和机身310的锁紧；或者，第一固定件341和第二固定件342可以是通过锁扣的方式连接在一起。
根据本公开的实施例，在机身310的前端面上和/或机头320的后端面上还可以设置传感器，以感应机身310的前端面和机头320的后端面是否压紧，在飞行过程中，若传感器感应到机头松动，操作人员可以采取相应的应急措施。
在图3c所示的状态下，机头320处于打开状态，机头320的后端面与机身310的前端面分离，机头320相对于机身310向上翻折预设角度。
根据本公开的实施例，机头320顶部与机身310顶部通过转轴连接，以使机头320能够通过转轴相对于机身310向上转动。
如图3c所示，机头320或者机身310上设置有折叠支架350，在打开状态下，折叠支架350展开并支撑于机头310和机身320之间。
机头320可以是通过以人为的方式开启，例如将机头320和机身310的固定件解锁后，工作人员通过人力将机头320转动至极限位置，然后将折叠架350打开，使折叠架350两端分别支撑于机头320和机身310上，以使机头320保持在打开状态。
在本公开其他实施例中，机头320还可以是通过自动的方式开启，例如，在机身310上可以设置自动伸缩架，自动伸缩架的一端连接于机身310上，在机头闭合的状态下，自动伸缩架处于回缩状态，在机头320需要开启时，控制自动伸缩架伸长，自动伸缩架的另一端抵于机头320上，并将机头320顶离机身310，随着自动伸缩架长度的增大，机头320随之增大转动角度，直至转动至极限角度时，自动伸缩架停止伸长，并支撑于机头320和机身310之间，使机头320保持在打开状态。
在机头320打开的状态下，可以进行货物的装卸。
图4示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机400的装卸示意图。
如图4所示，可以利用装卸台450配合货运无人机400的货物装卸，机头向上打开后，货物可以没有任何障碍地从机身开口整体进出。配合使用自动化流水线，货运无人机400在货物装卸台450一侧停稳后，机头打开，将装卸台450与货运无人机400连接在一起，货物就能够自动从装卸台450上进出。
在本公开其他实施例中，货运无人机400上还可以设置自带的装卸台。在机头闭合的情况下，自带的装卸台位于货舱空间内，在机头打开后，自带的装卸台在外力作用下向前移动，一部分伸出于货舱空间的外部，在装卸台的底部设置支架，在装卸台部分伸出货舱空间后，将支架下放，支架将装卸台支撑于地面上，以便通过装卸台进行货物装卸。
图5示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机500的结构示意图。
如图5所示，根据本公开的实施例，主翼包括设置于机身两侧的两个主翼5321和5322，两个主翼上分别设置有尾撑5323和5324，尾撑5323相对于主翼5321向机身后方延伸，同样地，尾撑5324相对于主翼5322向机身后方延伸。
尾翼包括水平尾翼5331以及两个垂直尾翼5332和5333，垂直尾翼5332的下端连接于位于机身同侧的尾撑5323上，垂直尾翼5333的下端连接于位于机身同侧的尾撑5324上。两个垂直尾翼5332和5333的上端连接水平尾翼5331。
根据本公开的实施例，货运无人机500还包括动力装置。其中：
动力装置包括发动机和螺旋桨560，动力装置设置于机身的尾部，为无人机提供后推力。货运无人机500可以是单发无人机，包括一个发动机和一个螺旋桨560。
常规的单发螺旋桨无人机采用前拉式螺旋桨作为主要拉进部件，发动机和螺旋桨安装在无人机的头部，前拉式螺旋桨将大部分高速气流吹到无人机机身和机翼上，螺旋状的高速气流对无人机机身造成了附加阻力提高了无人机的飞行能耗，并且气流吹到机身上产生的附加侧向力也给无人机的飞行操纵造成了额外的负担。此外，由于机头空间被发动机占据，机尾空间被尾翼占据，造成货舱空间窄小。
本公开实施例中的发动机和螺旋桨560设置于机身尾部，最小化了无人机发动机和螺旋桨对无人机机体的气流干扰。
本公开实施例的货运无人机500采用后置推进式发动机，尾翼使用安装在尾撑上的双垂尾，这种设置避免了螺旋桨气流吹到尾翼机体表面，也防止其他机体被气流干扰，螺旋桨气流不再吹到无人机上，降低了全机阻力系数，降低了飞行能耗。此外，发动机和螺旋桨后置可以让出机头附近的空间，扩大货舱空间，方便前侧开口。
图6示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机600的前视示意图。
如图6所示，根据本公开的实施例，前翼631和主翼632中的至少一个连接于机身的上半部分。
前翼631和主翼632均为上单翼，即均为位于机身顶部的单副翼面，主翼632上移至机身的上半部分可以防止安装在主翼632上的尾撑在起飞时擦地。在前翼631位置靠下时需要安装在较为靠前的位置，会造成前翼631与机头的干扰，因此，前翼631上移至机身的上半部分可以防止机头与前翼631的相互干涉。
根据本公开的实施例，前翼631相对于主翼632具有下反角，即前翼631相对于主翼632向下倾斜，使经过前翼631的气流偏离主翼632，可以减小前翼631对主翼632的气动干扰。下反角角度例如可以是5度。
图7示意性示出了根据本公开实施例的货运无人机700的右视示意图。
如图7所示，根据本公开的实施例，机身包括平直段711和渐收段712，渐收段712连接于平直段711的后方，渐收段712由平直段711的截面向尾部端面渐收过渡。
具体地，平直段711各个部分的截面尺寸相差不大，截面尺寸例如可以是宽度为1.5m，高度为1.5m。机头前端到渐收段712尾部端面的距离例如可以是6m。
平直段711的内部空间为货舱空间，用于容纳货物。渐收段712用于容纳和安装动力装置，发动机设置于渐收段712的内部空间中，并通过尾部端面将输出轴伸出，螺旋桨设置于尾部端面上，并连接于发动机的输出轴上。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
1.一种货运无人机，包括：
机身；
机头，被配置为能够相对于所述机身向一侧转动，在所述机头转向一侧的情况下，所述机身的货舱空间与外界连通；以及
机翼，包括两个前翼，所述两个前翼分别连接于所述机身两侧，并且所述两个前翼的位置靠近所述机头。
2.根据权利要求1所述的无人机，其中：
所述机翼还包括两个主翼和尾翼；
所述两个主翼分别设置于所述机身的两侧，所述两个主翼上均设置有尾撑，所述尾撑相对于所述主翼向机身后方延伸；以及
所述尾翼包括水平尾翼和两个垂直尾翼，所述两个垂直尾翼的下端分别连接于位于机身同侧的尾撑，所述两个垂直尾翼的上端连接所述水平尾翼。
3.根据权利要求2所述的无人机，其中：
所述前翼和所述主翼中的至少一个连接于所述机身的上半部分。
4.根据权利要求2所述的无人机，其中，所述前翼相对于所述主翼具有下反角。
5.根据权利要求1所述的无人机，还包括动力装置，其中：
所述动力装置包括发动机和螺旋桨；
所述动力装置设置于所述机身的尾部，为所述无人机提供后推力。
6.根据权利要求5所述的无人机，其中：
所述机身包括平直段和渐收段，所述渐收段由平直段截面向尾部端面渐收过渡；
所述平直段的内部空间为所述货舱空间，所述渐收段用于容纳和安装所述动力装置。
7.根据权利要求1所述的无人机，其中：
所述机头被配置为能够相对于所述机身向上翻折预设角度；
所述预设角度不小于90度。
8.根据权利要求7所述的无人机，其中：
所述机头具有闭合状态和打开状态；
在闭合状态下，所述机头的后端与所述机身的前端贴合；
在打开状态下，所述机头的后端与所述机身的前端分离，所述机头相对于所述机身向上翻折预设角度。
9.根据权利要求8所述的无人机，其中：
所述机头顶部与所述机身顶部通过转轴连接；
所述机头或者所述机身上设置有折叠支架；
在所述打开状态下，所述折叠支架展开并支撑于所述机头和所述机身之间。
10.根据权利要求8所述的无人机，其中：
所述机头底部和/或侧部设置有第一固定件，所述机身上相对于所述第一固定件的位置设置有第二固定件；
在所述闭合状态下，所述第一固定件与所述第二固定件锁紧。
技术总结