一种油电混动多旋翼无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种油电混动多旋翼无人机。

背景技术：

油动多旋翼无人机能够有效提升无人机的载重量和续航时间，然而燃油发动机的响应时间较慢，对无人机的灵活性及操控性有一定的影响。

因此，目前市场上出现了一些由燃油发动机提供升力、由电动机进行控制的油电混动无人机，由于这一类型的无人机的机身设计多较为简易，只有一至两台燃油发动机、电动机以及相对应数量的螺旋桨，对于机身上设备的安装和任务设备的搭载都带来了很大的不便。例如，当燃油发动机驱动的螺旋桨产生升力不平衡或无人机自身的重量不平衡时，难以通过调节燃油发动机来实现机身平衡，需要控制电动机长时间工作，导致无人机的续航时间受到影响；而在单台燃油发动机出现故障时，难以保证无人机的继续飞行或安全降落。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种油电混动多旋翼无人机，可以提高机身姿态调节的灵活性和冗余度，保证无人机的续航或安全降落；也能够延长电动机的续航时间，提高飞行时长。

为实现上述目的，本实用新型提供一种油电混动多旋翼无人机，包括机身，还包括多对以所述机身为中点中心对称连接于所述机身的机臂；任一所述机臂的中部安装有燃油发动机，任一所述机臂远离所述机身的末端安装有电动机；所述燃油发动机和所述电动机分别连接有旋翼。

优选地，所述机臂包括与所述机身固定连接的第一节机臂和折叠连接于所述第一节机臂的第二节机臂。

优选地，所述第一节机臂和所述第二节机臂在位于所述燃油发动机外侧的所述机臂处铰接。

优选地，所述第一节机臂的横截面积大于所述第二节机臂的横截面积。

优选地，所述机臂设置为四个。

优选地，所述燃油发动机距离所述机身的长度与所述电动机距离所述燃油发动机的长度之比为1:1～1:2中的任一数值。

优选地，所述电动机与所述燃油发动机的功率比设置为1:3～1:4中的任一数值，和/或，所述电动机与所述燃油发动机的升力比设置为1:2～1:3中的任一数值。

优选地，所述机身安装有航电设备和用以向所述电动机和所述航电设备供电的储电部，所述燃油发动机连接有发电机；所述发电机向所述储电部发电、并通过整流设备驱动所述电动机和所述航电设备工作。

优选地，所述储电部具体为蓄电池；所述蓄电池连接有储电控制部；

所述储电控制部在所述蓄电池的电量多于第一预设电量时，断开所述发电机和所述蓄电池。

优选地，所述储电控制部在所述蓄电池的电量少于第二预设电量时，以第一功率向所述蓄电池供电；所述储电控制部在所述蓄电池的电量大于第二预设电量且小于第一预设电量时，以第二功率向所述蓄电池供电；所述第一功率大于所述第二功率。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机包括机身和多对连接于机身的机臂；全部机臂围绕机身中心对称设置，任一机臂的中部安装有燃油发动机，且远离机身的末端安装有电动机；燃油发动机和电动机分别连接有螺旋桨，进而使得任一机臂形成油电混动旋翼。

该油电混动多旋翼无人机具有至少两对机臂，并采用燃油发动机和电动机共同实现无人机的驱动。任意两个相对分布的机臂处于同一直线，由于机臂设置为偶数条，因此全部机臂不仅相对于无人机不仅具有中心对称关系，也具有轴对称关系，提高了无人机姿态调节的灵活性。同一机臂上既连接有燃油发动机，也连接有电动机，一旦燃油发动机故障时，同一机臂的电动机能够通过调节其功率和转速确保机身续航或安全降落，反之若电动机故障，则同一机臂的燃油发动机也能够通过调节自身的功率和转速确保机身续航或安全降落。

综上，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机采用多对油电混动旋翼连接于机身，任一旋翼同时采用燃油发动机和电动机驱动，使得无人机既具有燃油发动机的续航时间长的特点，也具有电动机响应速度块的特点；同一旋翼的燃油发动机和电动机互为备用，也就是说，当燃油发动机故障时，同一旋翼的电动机可用于弥补燃油发动机的不足，而电动机故障时，同一旋翼的燃油发动机也可以用于弥补电动机的不足。此外，与机身具有中心对称和轴对称关系的全部旋翼提高了无人机姿态调节的灵活度，进而也避免了电动机长时间进行姿态调节，避免影响电动机的续航时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在第一方向的局部放大图；

图3为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在第二方向的局部放大图；

图4为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在第三方向的局部放大图；

图5为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在折叠状态下的结构示意图。

其中，1-机臂、11-第一节机臂、12-第二节机臂、2-燃油发动机、3-电动机、4-储电部、5-发电机、7-油箱、81-起落架、82-机身框架、83-中心板、9-航电设备、10-减速器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机的结构示意图；图2为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在第一方向的局部放大图；图3为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在第二方向的局部放大图；图4为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在第三方向的局部放大图；图5为本实用新型实施例所提供的油电混动多旋翼无人机在折叠状态下的结构示意图。

本实用新型提供一种油电混动多旋翼无人机，包括机身和多对以机身为中心对称连接于机身的机臂1；任一机臂1的中部安装有燃油发动机2，任一机臂1远离机身的末端安装有电动机3；燃油发动机2和电动机3分别连接有螺旋桨。

燃油发动机2及燃油发动机2所连接的螺旋桨之间可设置减速器10，通过减速器10改善燃油发动机2和螺旋桨特性曲线不一致的问题，最大限度地提升螺旋桨的升力。

当然，机身还安装有用以向燃油发动机2提供燃油的油箱7以及实现机身起飞和降落的起落架81等结构，至于机身框架82、中心板83等结构可根据不同型号和功能的无人机针对性设置，本实用新型的改进点主要在于旋翼，无人机的其他结构及其连接方式可以参考现有技术设置。

连接有燃油发动机2和电动机3的机臂1形成油电混动式旋翼，也就是说，在本文中，一条旋翼具体定义为“一条机臂1+该机臂1上的燃油发动机2及其螺旋桨+该机臂1上的电动机3及其螺旋桨”这一组合结构，而该油电混动多旋翼无人机的机身连接有多对前述油电混动式旋翼。由于机臂1设置为多对也即偶数条，且全部机臂1以机身为中点中心对称连接于机身，任意两条相对设置的机臂1必然处于同一直线，且全部机臂1必然相对于机身轴对称分布。

可见，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机的全部旋翼与机身既具有中心对称关系，也具有轴对称关系，调整其中一个或几个旋翼的工作状态可以实现机身的姿态变化且保证无人机正常飞行，简而言之，提高了无人机姿态调节的灵活性，与此同时，也就避免了电动机长时间进行姿态调节，进而避免影响电动机的续航时间。此外，若某一旋翼的燃油发动机2故障时，通过调节同一旋翼的电动机3或者调节与前述旋翼位于同一直线的另一旋翼，可以保证机身受力平衡，确保无人机的正常续航或者安全降落，提高飞行质量。

下面结合附图和实施方式，对本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机做更进一步的说明。

考虑到一条机臂1既安装有燃油发动机2，又安装有电动机3，尽管这一设置可以在保证燃油发动机2和电动机3数量及位置的前提下减少无人机的重量，但也会导致无人机的整体尺寸过大，线缆设置不便，还会导致无人机的停放空间扩大，为此，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机将机臂1设置为折叠机臂，换言之，机臂1包括与机身固定连接的第一节机臂11和折叠连接于第一节机臂11的第二节机臂12。

飞行时，第一节机臂11和第二节机臂12均展开，第一节机臂11与第二节机臂12在同一直线向外延伸。以机身连接有四个机臂为例，第一节机臂11和第二节机臂12在展开时，该油电混动多旋翼无人机具有四条以机身为中心向外辐射延伸的直线状机臂。

停放时，第一节机臂11朝向第二节机臂12折叠，简单来说，第一节机臂11在折叠后与第二节机臂12重合或部分重合，例如，第一节机臂11与第二节机臂12等长，则第一节机臂11朝向第二节机臂12折叠后二者贴合，可视为第一节机臂11与第二节机臂12重合；第一节机臂11的长度小于第二节机臂12的长度时，则第一节机臂11朝向第二节机臂12折叠后，第一节机臂11与部分第二节机臂12重合，可视为第一节机臂11与第二节机臂12部分重合。

其中，第一节机臂11和第二节机臂12可以采用铰接的方式连接，折叠前，第一节机臂11和第二节机臂12的铰接处设有固定锁紧装置，用于避免第一节机臂11和第二节机臂12在飞行时相对转动。

作为优选，第一节机臂11和第二节机臂12在位于燃油发动机2外侧的机臂1处铰接，简单来说，折叠前，第一节机臂11位于整条旋翼的外侧，而安装于第一节机臂11的电动机3则位于第一节机臂11的末端也即整条旋翼的最外侧；折叠后，第二节机臂12位于整条旋翼的外侧，而安装于第二节机臂12的燃油发动机2位于第二节机臂12的末端也即整条旋翼的最外侧。

为了减少支撑第一节机臂11及第一节机臂11上的电动机3而对第二节机臂12的结构强度及质量所带来的限制，确保第一节机臂11及电动机3能够获得足够的控制力臂，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机的第一节机臂11的横截面积大于第二节机臂12的横截面积。进一步还可令第一节机臂11和第二节机臂12采用不同材质加工，例如，第一节机臂11设置为铝合金机臂，第二节机臂12设置为碳纤维机臂，这一设置也能够最大限度减轻整个油电混动多旋翼无人机的整体质量。

考虑到该油电混动多旋翼无人机的质量、安装操作难度等因素，本实用新型所提供的任一具体实施例中，旋翼的数目可设置为四个，也就是说，机身连接有四条机臂1，四个燃油发动机2和四个电动机3分别连接于机臂1。

为了更好的技术效果，燃油发动机2距离机身的长度与电动机3距离燃油发动机2的长度之比可设置为1:1～1:2中的任一数值，换言之，燃油发动机2距离机身的长度略大于电动机3距离燃油发动机2的距离，可以保证燃油发动机2所在的部分机臂1对电动机3所在的部分机臂1提供足够的支撑。

此外，电动机3与燃油发动机2的功率比可设置为1:3～1:4中的任一数值，并且，电动机3与燃油发动机2的升力比可设置为1:2～1:3中的任一数值。

在前述任一实施例的基础上，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机的机身安装有航电设备9和用以向电动机3和航电设备9供电的储电部4。燃油发动机2连接有发电机5，发电机5不仅能够向储电部4发电，还能够通过整流设备驱动电动机3和航电设备9工作。

航电设备9包括且不限于该油电混动多旋翼无人机的飞行控制系统、执行控制系统等等，其中，执行控制系统可理解为与拍照、洒水等作业有关的装置及系统。

燃油发动机2通过发电机5发电，产生的电能或用于传输到储电部4中存储，储电部4在电动机3和航电设备9需要之时进行供电；或经过整流设备直接驱动电动机3和航电设备9运行。此外，除了直接向电动机3和航电设备9供电以外，多余的电量还可以存储到储电部4中，在应急时通过储电部4向电动机3和航电设备9供电。

综上，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机能够实现上述供电方式中的任意一种，尤其针对后者而言，发电机5通过整流设备向电动机3和航电设备9供电，并将多余的电量存储至储电部4，这一设置及工作模式可以减小储电部4的容量及质量，以储电部4采用蓄电池为例，可减蓄电池的体积和重量，提高无人机的载重量及飞行能力。

在上述实施例的基础上，本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机的蓄电池连接有储电控制部，储电控制部在蓄电池的电量多于第一预设电量时，断开发电机5和蓄电池，例如，蓄电池的电量超过蓄电池总容量的99％时，储电控制部断开发电机5和蓄电池，停止向蓄电池继续充电。反之，当蓄电池的电量低于蓄电池的总容量的99％时，储电控制部接通发电机5和蓄电池，发电机5向蓄电池充电。其中，储电控制部可采用现有技术中的各类可编程逻辑控制器实现。

特别的，储电控制部在蓄电池的电量少于第二预设电量时，以第一功率向蓄电池供电；储电控制部在蓄电池的电量大于第二预设电量且小于第一预设电量时，以第二功率向蓄电池供电；其中，第一功率大于第二功率。简单来说，储电控制部在蓄电池的电量少于第二预设电量时，提高发电机5向蓄电池供电的功率，例如，蓄电池的电量低于蓄电池的总容量的50％时，发电机5提高向蓄电池供电的功率，也即燃油发动机2提高油门并保持转速不变，令发电机5快速向蓄电池充电。换言之，蓄电池的电量不低于蓄电池的总容量的50％且不高于99％时，燃油发动机2维持其当前的功率和转速不变，蓄电池内的电量稳定增加。

以上对本实用新型所提供的油电混动多旋翼无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。