涵道式固定翼油电混合动力无人机的制作方法

文档序号:10737103
涵道式固定翼油电混合动力无人机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种涵道式固定翼油电混合动力无人机,属于飞行器技术领域。混合动力无人机包括机架,所述加架内设置有主涵道,所述主涵道内设置有主桨叶,所述主涵道两侧设置两个固定翼。本实用新型提供的混合动力无人机操作方便,续行时间长。广泛应用于管线巡查、森林防火、地质勘察、航空拍摄等领域。
【专利说明】
涵道式固定翼油电混合动力无人机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种涵道式固定翼油电混合动力无人机,属于飞行器技术领域。
【背景技术】
[0002]小型无人机由于成本低、易于使用等特点,在消费和工业领域得到越来越广泛的使用。目前国内外无人机主要有三类,第一类为固定翼无人机,第二类为传统类型无人直升飞机,第三类为电动多轴无人机。第一类的固定翼无人机飞行效率高但无法垂直起降,使用场地受限;第二类的传统无人直升机可垂直起降,但机械及动力传动结构复杂,成本高、安全性低且操作难度大;第三类电动多轴无人机操作简单,但由于采用电力驱动使得飞行时间受限,一般为半小时左右。

【发明内容】

[0003]本实用新型的发明目的是提供一种涵道式固定翼油电混合动力无人机,其操作方便,续行时间长。
[0004]为实现上述发明目的,本实用新型提供一种涵道式固定翼油电混合动力无人机,其包括机架32,其特征在于,机架32中设置有主涵道43,所述主涵道43内设置有主桨叶33,所述机架32两侧分别设置有一个固定翼。
[0005]优选地,机架32两侧的固定翼中分别设置有小涵道,小涵道内分别设置有小桨叶。
[0006]优选地,机架32的前方和后方分别设置前缘和后翼,前缘和后翼中分别设置有小涵道,前缘和后缘的小涵道内分别设置有小桨叶。
[0007]优选地,后翼上设置有V型尾翼。
[0008]优选地,主桨叶由燃油发动机提供动力。
[0009]优选地,小桨叶由电动机提供动力,电动机由电池提供能源。
[0010]优选地,电池为可充电电池。
[0011]优选地,涵道式固定翼油电混合动力无人机还包括发电机和动力分配机构,所述发动力分配机构将燃油发动机所产生的动力转换为驱动主桨叶的动力和驱动发电机的动力。
[0012]优选地,发电机所产生的电经整流滤波后能够给可充电电池充电。
[0013]与现有技术相比,本实用新型提供的涵道式固定翼油电混合动力无人机的优点在于:主体涵道采用燃油发动机为无人机提供主要升力以大大延长无人机的航时,同时在固定翼及机身前后体外端设置采用四个小涵道电机调整姿态。这种特殊的油电结合方式提高了涵道式无人机的能源效率和控制灵活性,兼具直升机、固定翼以及多轴旋翼无人机的优势。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型提供的涵道式混合动力无人机外形结构示意图;
[0015]图2是本实用新型第一实施例提供的涵道式混合动力无人机驱动系统的示意图;
[0016]图3是本实用新型第二实施例提供的涵道式混合动力无人机驱动系统的示意图;
[0017]图4是本实用新型提供的涵道式混合动力无人机的控制系统组成框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例详细说明本实用新型的工作原理。相同的附图标记表示相同的部件。
[0019]图1是本实用新型提供的涵道式混合动力无人机外形结构示意图。如图1所示,本实用新型提供的涵道式固定翼油电混合动力无人机包括机架32,机架32中设置有主涵道43,所述主涵道43内设置有支架34,支架34上设置有主桨叶33。所述机架32两侧分别设置有固定翼35和固定翼36,飞行时,两侧的固定翼产生气动升力,降低主体涵道内的燃油发动机的耗油率。机架32两侧的固定翼中分别设置有小涵道43和小涵道42,小涵道内分别设置有小桨叶(图中未示)。机架的前面和后面设置有前缘38和后翼37,前缘38和后翼37中分别设置有小涵道41和小涵道44,前缘和后翼37的小涵道内分别设置有小桨叶(图中未示)。后翼上设置尾翼29和尾翼40,尾翼29和尾翼40呈V型,用以增加飞行稳定性。主桨叶由燃油发动机提供动力。小桨叶由电动机提供动力,电动机由电池提供能源。电池为可充电电池。在涵道桨叶面设置反扭力导流片,用以平衡涵道桨叶或风扇转动时产生的转动力矩。同时在涵道桨叶或风扇下面设置推力导流片,产生前行推力。
[0020]机架、前缘、后翼和尾翼采用铝合金骨架,外铺碳纤维复合材料,在保证强度的同时减轻机身重量。支架为碳纤维杆用于支撑燃油发动机,作为涵道无人机的主动力,发动机的油箱安置在主体涵道的外围周边。四个小涵道内的电机采复合材料螺旋桨。
[0021]图2是本实用新型第一实施例提供的本实用新型提供的涵道式混合动力无人机驱动系统的示意图。图2中,发动机I安装在机身(未示出)中,并且具有输出轴(或曲柄轴)2。行星齿轮机构3包括中心齿轮4、环形齿轮5、行星小齿轮6和行星架7。曲柄轴2与行星架7连接。发电机8包括线圈9和转子10。转子10与中心齿轮4连接同时线圈9支撑在机身上。动力万向传动轴11的一个端部与环形齿轮5连接。在这样构成的驱动系统中,行星齿轮机构3可操作用来将从发动机接收到的动力分配给发电机8和作为机轮驱动轴的动力万向传动轴11。因此,行星齿轮机构3用作动力分配机构。动力万向传动轴11直接连接主螺旋桨。
[0022]发电机8,产生3相交流电(u相、V相、w相)。发电机8的输出侧连接变换器13,变换器13至少具有整流滤波器,其将交流电能转换为直流电能,并充电到蓄电池14中。蓄电池向直流电动机15、直流电动机17、直流电动机19和直流电动机19提供电能,直流电动机15、直流电动机17、直流电动机19和直流电动机19的输出轴分别连接四个小涵道内的四个小螺旋桨16,18,20和22。直流电动机,将获得的直流电能转化为转子的旋转能,并提供给电动机输出轴。
[0023]电池14所输出的电能还经过DC/DC变换器30转换为各种直流电,以提供给无人机的控制系统31。
[0024]图3是本实用新型第二实施例提供的涵道式混合动力无人机驱动系统的示意图;图3中,发动机I安装在机身(未示出)中,并且具有输出轴2。输出轴2与动力万向传动轴11连接,动力万向传动轴11直接连接主螺旋桨。万向传动轴11上设置有齿轮45,齿轮45与转动的齿轮46啮合,齿轮46的输出轴连接于发电机8的动力轴上,发电机8包括线圈9和转子1。转子10与中心齿轮4连接同时线圈9支撑在机身上。在这样构成的驱动系统中,行星齿轮45用作动力分配机构。
[0025]发电机8,产生3相交流电(u相、V相、w相)。发电机8的输出侧连接变换器13,变换器13至少具有整流滤波器,其将交流电能转换为直流电能,并充电到蓄电池14中。蓄电池向直流电动机15、直流电动机17、直流电动机19和直流电动机19提供电能,直流电动机15、直流电动机17、直流电动机19和直流电动机19的输出轴分别连接四个小涵道内的四个小螺旋桨16,18,20和22。直流电动机,将获得的直流电能转化为转子的旋转能,并提供给电动机输出轴。
[0026]电池14所输出的电能还经过DC/DC变换器30转换为各种直流电,以提供给无人机的控制系统31。
[0027]图4是本实用新型提供的涵道式混合动力无人机的控制系统组成框图。如图4所示,控制系统包括处理器29,还包括用于检测作为输入轴的转子的转动角度的发电机转动角度传感器8b、以及用于检测产生的交流电的振幅(与电流的大小相当)的发电机电流传感器8c。控制系统还包括有监控电池14的蓄电量的并控制电池14的充放电的电池控制器14a。向电池14充电时,发电机8所产生的交流电一部分或全部通过变换器转换为规定电压的直流电后导入电池14。从电池14放电时,直流电供给至四个直流电动机。控制系统还包括用于控制供给至直流电动机15的电流值的驱动用电动机转矩控制器15a、用于检测驱动用电动机15的转子转动角度的驱动用电动机转动角度传感器15b。控制系统还包括用于控制供给至直流电动机17的电流值的驱动用电动机转矩控制器17a、用于检测驱动用电动机15的转子转动角度的驱动用电动机转动角度传感器17b。控制系统还包括用于控制供给至直流电动机19的电流的驱动用电动机转矩控制器19a、用于检测驱动用电动机19的转子转动角度的驱动用电动机转动角度传感器1%。控制系统还包括用于控制供给至直流电动机21的电流值的驱动用电动机转矩控制器21a、用于检测驱动用电动机21的转子转动角度的驱动用电动机转动角度传感器21b。
[0028]控制系统还包括用于确定无人机位置的导航定位系统23,用于确定无人机的航向、速度、姿态的MEMS模块,以及用于对目标进行拍摄图像的摄像机,还具备存储器、通信系统27和天线28。处理器为CPU,存储器包括R0M、RAM,具体而言,控制器根据从通信系统中接收地面站的指令,通过CPU执行事先存储在ROM中的程序并暂存在RAM中而后控制无人机的飞行。
[0029]以上所述仅是对本实用新型的实施方式做了详细的说明,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技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种涵道式固定翼油电混合动力无人机,其包括机架(32),其特征在于,机架(32)中设置有主涵道(43),所述主涵道(43)内设置有主桨叶(33),所述机架(32)两侧分别设置有一个固定翼。2.根据权利要求1所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,机架(32)两侧的固定翼中分别设置有小涵道,小涵道内分别设置有小桨叶。3.根据权利要求2所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,机架(32)的前方和后方分别设置前缘和后翼,前缘和后翼中分别设置有小涵道,前缘和后翼的小涵道内分别设置有小桨叶。4.根据权利要求3所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,后翼上设置有V型尾翼。5.根据权利要求1-4任一所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,主桨叶由燃油发动机提供动力。6.根据权利要求5所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,小桨叶由电动机提供动力,电动机由电池提供能源。7.根据权利要求6所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,电池为可充电电池。8.根据权利要求7所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,还包括发电机和动力分配机构,所述动力分配机构将燃油发动机所产生的动力转换为驱动主桨叶的动力和驱动发电机的动力。9.根据权利要求8所述的涵道式固定翼油电混合动力无人机,其特征在于,发电机所产生的交流电经整流滤波后能够给可充电电池充电。
【文档编号】B64C39/02GK205418106SQ201521049781
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月17日
【发明人】李刚, 伍可炳, 吴小江
【申请人】北京猎鹰无人机科技有限公司
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