朱梓傲

輕型無人機安裝螺旋槳安全網(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)堅持安全為要，降低飛行活動風(fēng)險”的有關(guān)精神，從政策層級闡明了輕型無人機安全問題是其發(fā)展的首要問題。為了解決輕型無人機螺旋槳安全性能問題，提出了安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩，以降低輕型無人機螺旋槳對人身的傷害及螺旋槳自身損壞的風(fēng)險。安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩是現(xiàn)階段解決輕型無人機安全使用的一個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安全網(wǎng)罩，以解決影響輕型無人機長足發(fā)展的重要安全問題。

輕型無人機；安全網(wǎng)罩；安全性能；人身傷害

1 引言

隨著輕型無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，低空輕型無人機的應(yīng)用越來越廣，輕型無人機已然飛進普通人的生活，比如航拍輕型無人機、競速輕型無人機等。

在輕型無人機越來越受歡迎的同時，飛行器的安全問題也隨之凸顯，無人機螺旋槳造成人身傷害的案例時有發(fā)生，2017-05，杭州西湖邊一架無人機失控撞向游客，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，給輕型無人機安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩是現(xiàn)階段解決輕型無人機安全使用的一個發(fā)展性課題[1]。

2 輕型無人機技術(shù)的發(fā)展歷程

航拍輕型無人機或競速輕型無人機為了追求更快的飛行速度與更強的抗風(fēng)性能，很多都會采用動力非常強大的無刷電機，無刷電機具備扭矩大速度快的特點，在無刷電機帶動下，螺旋槳高速轉(zhuǎn)動，高速運動的螺旋槳成為輕型無人機飛行中的安全隱患。未裝有螺旋槳保護裝置的輕型無人機，如圖1所示，其高速運動的螺旋槳破壞威力可觀，曾有學(xué)者做過實驗，用輕型無人機的螺旋槳切西紅柿，飛速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳就像粉碎機一樣將西紅柿切碎[2]。

圖1 未裝有螺旋槳保護裝置的輕型無人機

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

給輕型無人機螺旋槳安裝安全網(wǎng)罩是解決輕型無人機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失控螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)造成的傷害，又能保護螺旋槳在撞擊物體時不被損壞。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安全性能。

經(jīng)過多次對輕型無人機安裝螺旋槳安全網(wǎng)罩形式的探索和實踐，結(jié)合電風(fēng)扇保護罩的啟發(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安全網(wǎng)罩，以解決影響輕型無人機長足發(fā)展的重要安全問題。將電風(fēng)扇成熟的網(wǎng)罩思路應(yīng)用于輕型無人機螺旋槳安全網(wǎng)罩的安裝，把螺旋槳的外面罩上一個類似電風(fēng)扇的網(wǎng)罩，輕型無人機螺旋槳安全網(wǎng)罩如圖2所示，在輕型無人機上試驗后取得了良好的效果。

圖2 輕型無人機螺旋槳安全網(wǎng)罩

本螺旋槳網(wǎng)罩的設(shè)計區(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)上選擇細密穩(wěn)定的設(shè)計，在不影響該螺旋槳的工作效能的同時起到安全防護作用。同時，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)固定在輕型無人機上，不跟隨螺旋槳轉(zhuǎn)動；其次，螺旋槳安全網(wǎng)罩裝置的邊緣設(shè)計了圓滑的流線弧度，這樣可以更大程度地提高安全性能，同時，減小無人機飛行時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的安全性能，最大限度地避免飛行危險，減少了輕型無人機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長足發(fā)展的一項重要安全問題。

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

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

［2］吳超，胡峪，王剛.小型電動力四旋翼坐地起降無人機設(shè)計研究［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〕