、所述机翼电机I1、所述油动力发动机以及所述方向控制电机运行的自动驾驶仪，所述自动驾驶仪通过不同的电子调速器分别智能控制所述机翼电机1、所述机翼电机I1、所述油动力发动机以及所述纵向平衡方向控制电机的运行，来实现无人机的垂直起飞、悬停、空中飞行以及垂直降落。
[0027]所述机载发电机也处于所述机身I内，所述机身I内的还设有供油系统，所述供油系统为所述油动力发动机提供燃料，所述油动力发动机带动所述机载发电机发电。在所述机身I内还设有机载供电系统，当无人机在空中飞行时，所述机载发电机通过所述机载供电系统为所述机翼电机I的电池、所述机翼电机II的电池、所述纵向平衡方向控制电机的电池和所述自动驾驶仪的电池充电。
[0028]下面描述一个完整的无人机从垂直起飞、悬停、到空中飞行，最后悬停、垂直降落的过程:
[0029]垂直起飞:自动驾驶仪控制对称安装在机翼上的机翼电机以及纵向平衡方向控制电机，使得垂直螺旋桨I 4、垂直螺旋桨II 5以及纵向平衡、纵向平衡方向螺旋桨6产生的升力大于无人机的总重量，升力产生方向与重力方向相反，无人机垂直上升离开地面。到达预定高度时，自动驾驶仪控制机翼电机以及纵向平衡方向电机来实现螺旋桨产生的升力等于无人机的总重量，无人机在空中保持悬停状态，至此完成垂直起飞任务。
[0030]空中飞行:无人机在空中悬停后，自动驾驶仪控制油动力发动机向固定翼水平螺旋桨7提供动力，无人机由悬停状态转换为固定翼模式即空中飞行，此时的油动力发动机承担无人机固定翼油动力飞行。悬停状态转为固定翼模式由智能自动驾驶仪给出一个转换工作指令，此时，油动力发动机上的电启动马达旋转起动发动机，油动力发动机带动固定翼水平螺旋桨7旋转产生拉力，使无人机高速向前飞行。无人机获得速度后，随着速度逐渐增加，参与垂直起飞、悬停的机翼电机和纵向平衡方向控制电机渐渐停止工作。无人机固定翼飞行模式时由机载供油系统向油动力发动机提供燃料，可以保障无人机较长航时的飞行。无人机固定翼飞行后，油动力发动机在带动无人机飞行的同时，并且带动机载发电机对机载供电系统中的动力和系统电池供电，补充垂直起飞时消耗的电量，同时还对机载系统电子设备供电。
[0031]垂直降落:飞机转为固定翼飞行完成巡航飞行返航降落时，飞机将由固定翼模式转成悬停最后垂直降落。此时，智能自动驾驶仪对机翼电机以及纵向平衡方向控制电机给出PWM启动信号，垂直螺旋桨I 4、垂直螺旋桨II 5和纵向平衡方向螺旋桨起动，螺旋桨产生垂直向上推力。同时，智能自动驾驶仪向油动发动机给出熄火指令，发动机熄火，固定翼水平螺旋桨7停止转动，对无人机的牵引力消失，无人机转换到悬停状态。智能自动驾驶仪给出垂直降落指令，无人机进入缓慢垂直降落程序，最后安全、平稳着陆地面。
[0032]综上所述，本发明实现了无人机起飞依靠动力电池垂直起飞、悬停到油动力驱动固定翼快速飞行，返航悬停到垂直降落的油电混合动力飞行全部功能。实现了由电到油，又由油到电的工作模式转换，是真正意义上的油电混合动力固定翼垂直起降无人机。解决了当前无人机市场应用的对跑道要求高、起飞环境条件高、对操控手技术要求高的“三高”瓶颈限制。在垂直起降时使用电动驱动，在固定翼飞行时转换到油动驱动。采用油、电混合动力驱动无人机的最大技术特点在于把这两种动力的优异性能全部加以利用，使它既有旋转翼飞机垂直起降和悬停的能力，又有固定翼飞机速度快、航程远、时间长的特点。该项技术的问世必将在航空测绘、公安消防、减灾应急、森林防火、搜索救援、电力巡线、环境监测、农业气象、海事巡航、边防巡逻、军事侦察等领域无人机带来更加简单、方便、灵活、高效、安全广泛应用。
[0033]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种油电混合动力固定翼垂直起降无人机系统，包括机身(I)、机翼I (2)和机翼II (3)，其特征在于，在所述机翼I (2)上设有垂直螺旋桨I (4)和机翼电机I，所述机翼电机I带动所述垂直螺旋桨I (4)转动，在所述机翼II (3)上设有垂直螺旋桨II (5)和机翼电机II，所述机翼电机II带动所述垂直螺旋桨II (5)转动； 在所述机身(I)的前端外接有固定翼水平螺旋桨(7)，在所述机身(I)内的前部设有油动力发动机和机载发电机，所述油动力发动机带动所述固定翼水平螺旋桨(7)转动，在所述机身(I)的尾部设有纵向平衡方向螺旋桨(6)和纵向平衡方向控制电机，所述纵向平衡方向控制电机带动所述纵向平衡方向螺旋桨(6)运行； 在所述机身(I)内设有智能控制所述机翼电机1、所述机翼电机I1、所述油动力发动机以及所述纵向平衡方向控制电机运行的自动驾驶仪，所述自动驾驶仪通过控制所述机翼电机1、所述机翼电机I1、所述油动力发动机以及所述纵向平衡方向控制电机的运行来实现无人机的垂直起飞、悬停、空中飞行以及垂直降落； 所述机载发电机为所述机翼电机I的电池、所述机翼电机II的电池、所述纵向平衡方向控制电机的电池以及所述自动驾驶仪的电池提供电能，所述机身(I)内的还设有供油系统，所述供油系统为所述油动力发动机提供燃料，所述油动力发动机带动所述机载发电机发电。
2.根据权利要求1所述的一种油电混合动力固定翼垂直起降无人机系统，其特征在于，当无人机空中飞行时，所述机载发电机产生电能为所述机翼电机I的电池、所述机翼电机II的电池、所述纵向平衡方向控制电机的电池和所述自动驾驶仪的电池充电。
3.根据权利要求2所述的一种油电混合动力固定翼垂直起降无人机系统，其特征在于，在所述机身(I)内还设有机载供电系统，所述机载发电机通过所述机载供电系统为所述机翼电机I的电池、所述机翼电机II的电池、所述纵向平衡方向控制电机的电池和所述自动驾驶仪的电池充电。
4.根据权利要求1所述的一种油电混合动力固定翼垂直起降无人机系统，其特征在于，所述自动驾驶仪通过不同的电子调速器分别智能控制所述机翼电机1、所述机翼电机I1、所述油动力发动机以及所述纵向平衡方向控制电机的运行。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种油电混合动力固定翼垂直起降无人机系统，其特征在于，所述机翼电机1、所述机翼电机II以及所述纵向平衡方向控制电机都为无刷电机。
【专利摘要】本发明涉及一种油电混合动力固定翼垂直起降无人机系统，包括机身、机翼Ⅰ和机翼Ⅱ，在所述机翼Ⅰ上设有垂直螺旋桨Ⅰ和机翼电机Ⅰ,在所述机翼Ⅱ上设有垂直螺旋桨Ⅱ和机翼电机Ⅱ,在所述机身的前端外接有固定翼水平螺旋桨，在所述机身的尾部设有纵向平衡方向螺旋桨和纵向平衡方向控制电机，在所述机身内设有智能控制所述机翼电机Ⅰ、所述机翼电机Ⅱ、所述油动力发动机以及所述纵向平衡方向控制电机运行的自动驾驶仪。本发明的有益效果是：实现了无人机起飞依靠动力电池垂直起飞、悬停到油动力驱动固定翼快速飞行，返航悬停到垂直降落的油电混合动力飞行全部功能，具有垂直起降和悬停的能力，又有速度快、航程远、时间长的特点。
【IPC分类】B64C27-22, B64D27-02
【公开号】CN104843181
【申请号】CN201510169151
【发明人】秦子建
【申请人】桂林航龙科讯电子技术有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月10日