一种油电混合多旋翼飞行器的制作方法

本发明涉及飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种油电混合多旋翼飞行器。

背景技术：

多旋翼飞行器是一种结构简单、操控灵活、飞行姿态稳定的飞行器。一般常见的有三轴、四轴、六轴、八轴等不同种类。得益于近年来微机电、传感器技术的发展，多旋翼飞行器被广泛应用于航模、空中拍摄平台等领域。多旋翼飞行器通过各类传感器感知飞行状态，并通过微处理器向旋翼电机发出转速指令来调整飞行器的不同飞行姿态。

但是，现有纯电动力的飞行器飞行时间短，动力不足，承载能力差，而油动力多旋翼飞行器稳定性差，响应速度慢，无法满足迅速控制旋翼飞行器飞行姿态的要求。

因此，如何提供一种油电混合多旋翼飞行器是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种油电混合多旋翼飞行器，满足了飞行器续航时间长、负载能力大，响应速度快、安全系数高的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油电混合多旋翼飞行器，包括：机身、多组油电混合旋翼组件、控制器、电池组件、油机和舵机，所述油电混合旋翼组件按旋转轴方向竖直安装于所述机身的外端，所述舵机安装在所述机身上，且所述舵机与所述油机的输入油门端连接，所述控制器和所述舵机均与所述电池组件电性连接；所述油电混合旋翼组件包括第一旋翼和第二旋翼，所述第一旋翼通过发动机与所述油机连接，所述第二旋翼通过电机与所述电池组件连接，且所述第一旋翼和所述第二旋翼按照旋转轴方向同轴向连接。

本发明的有益效果：本发明油电混合多旋翼飞行器，利用油机驱动的第一旋翼达到了长时间续航、承载能力强的要求，利用电机驱动的第二旋翼满足了易控制、稳定性好的要求。

进一步，所述控制器内部安装有增压变送器和电压转pwm模块，所述增压变送器通过导线与所述电压转pwm模块连接，所述电压转pwm模块通过导线与所述舵机连接。

进一步，还包括中心板和重力传感器，所述重力传感器固定在所述机身的顶部，且所述重力传感器的顶部设置所述中心板，所述中心板位于所述舵机底部；其中所述重力传感器通过导线分别与所述增压变送器和所述电池组件连接。

上述进一步技术方案的有益效果为：加装重力传感器、增压变送器和电压转pwm模块，能够实时随着飞行器重量的增加而增加油机的动力输出，确保了飞行器的动力输出在适合的状态，从而保证了飞行的稳定性和飞行方向的易操控性。

进一步，所述重力传感器输出信号的电压为0mv~20mv，所述增压变送器31输出信号的电压为0v~10v。

进一步，所述重力传感器的数量至少为1个。

进一步，所述第一旋翼以每两个作为一组，采用转速相同方向相反的发动机相互抵消对所述机身的扭转。

进一步，所述第二旋翼以每两个作为一组，采用转速相同方向相反的电机相互抵消对所述机身的扭转。

上述进一步技术方案的有益效果为：增加了机身飞行的稳定性，防止机身旋转。

进一步，油电混合旋翼组件的数量至少为2组。

进一步，还包括起落架，所述起落架固定在所述机身底部。

进一步，还包括多个姿态旋翼，所述姿态旋翼对称设置在所述机身两侧，且方向相反，每个所述姿态旋均由电机驱动。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种油电混合多旋翼飞行器，结构简单，操作方便，利用油机驱动的第一旋翼达到了长时间续航、承载能力强的要求，利用电机驱动的第二旋翼满足了易控制、稳定性好的要求，且设置多组油电混合旋翼组件，采用发动机和电机互为备份动力，在发动机部分或全部失效和电机部分失效后仍能保持对机身姿态的控制，安全系数较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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附图为本发明提供的实施例1一种油电混合多旋翼飞行器结构示意图。

图2附图为本发明提供的实施例2一种油电混合多旋翼飞行器结构示意图。

图3附图为本发明提供的实施例2一种油电混合多旋翼飞行器的正视图。

图4附图为本发明提供的控制器结构示意图。

其中，各部件表示：

1、机身，2、油电混合旋翼组件，21、第一旋翼，22、第二旋翼，3、控制器，31、增压变送器，32、电压转pwm模块，4、电池组件，5、油机，6、舵机，7、中心板，8、重力传感器，9、起落架，10，姿态旋翼。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种油电混合多旋翼飞行器，包括：机身1、多组油电混合旋翼组件2、控制器3、电池组件4、油机5、舵机6、中心板7、重力传感器和起落架9，油电混合旋翼组件2按旋转轴方向竖直安装于机身1的外端，起落架9固定在机身1底部，重力传感器8固定在机身1的顶部，中心板7固定在重力传感器8的顶部，舵机6安装在中心板7上，油机5设置在舵机6的上方，且舵机6与油机5的输入油门端连接，控制器3和舵机6均与电池组件4电性连接；油电混合旋翼组件2包括第一旋翼21和第二旋翼22，第一旋翼21通过发动机驱动，且发动机与油机5连接，发动机设置在机身1外侧，第二旋翼22通过电机驱动，电池组件4为电机供电，第一旋翼21和第二旋翼22按照旋转轴方向同轴向连接；将对称设置在机身1两侧的第一旋翼21以每两个作为一组，采用转速相同方向相反的发动机相互抵消对机身1的扭转，将对称设置在机身1两侧的第二旋翼22以每两个作为一组，采用转速相同方向相反的电机相互抵消对机身1的扭转。

其中，控制器3内部安装有增压变送器31和电压转pwm模块32，重力传感器8通过导线分别与增压变送器31连接，增压变送器31通过导线与电压转pwm模块32连接，电压转pwm模块32通过导线与舵机6连接。

重力传感器8输出信号的电压为0mv~20mv，增压变送器31输出信号的电压为0v~10v，且重力传感器8的数量至少为1个。

本发明飞行器的承重部位加装重力传感器，将重力转化为电压0mv-20mv信号输出（电压随重力的增加而增加），电压信号通过增压变送器转化为0-10v电压信号（该装置输出的电压信号可根据实际需求调整输出电压在0-10v之间），将电压信号通过电压转pwm模块转化为pwm脉宽调制信号，pwm脉宽调制信号控制舵机6转动相应角度，舵机6上装一摆臂，该摆臂通过上述信号的转化会根据所载重量的大小摆动相应的幅度，摆臂连接油机5的油门从而自动控制油门5的大小。将该装置感应到的重力信息转换为油机的油门控制信号来控制发动机的转动，从而使油机输出相应的动力来满足飞行需要。

加装重力感应装置会实时随着起飞重量的增加而增加油机5的动力输出，反之会随着起飞重量的减少而减少油机5的动力输出，通过这样的精确控制，确保多旋翼油电混合飞行器的动力输出稳定在合适的状态，从而来保证飞行的稳定性和飞行方向的易操控性。

需要说明的是，飞行器在地面时重力传感器受压力信号，该信号为负值不被转换，油机启动后以怠速转动，产生较小拉力，起飞时由电动部分再产生向上拉力，当电动拉力和油机怠速产生拉力之和大于中心板上部分重量时，重力传感器由压力信号变为拉力信号，继续提升电动部分拉力，当重力传感器产生的拉力信号为一定数值时，拉力信号开始转换为可控的舵机信号，油门舵机开始工作，油机转速提升，同时拉力增大，这时电动部分拉力不变，由于油机拉力增加，重力传感器拉力随之增加，油门舵机继续增大油门，转速进一步增加，拉力继续提升，直到离开地面，重力传感器开始产生恒定拉力，飞行器就可以飞起工作。

本发明的油电混合多旋翼飞行器，具备发动机动力的多旋翼飞行器的长续航、大负载能力，还具备电机动力的多旋翼飞行器的快速响应、灵活调整飞行器飞行姿态的特点。

并且，采用发动机和电机互为备份动力，在发动机部分或全部失效和电机部分失效后仍能保持对机身姿态的控制，安全系数较高。

发动机相对来讲属于故障率较高的部件，采用多个发动机时，在一个发动机出现故障，剩下发动机可以继续工作，这比一台发动机通过传动机构将动力传导至多个旋翼的方案更加安全；多台发动机更有利于在更小的体积带来更大的动力；多台发动机分布于机身外端更有利于载人机舱安置于机身中间位置，并减小噪音与振动对乘客的影响。

实施例1：一种油电混合动力多旋翼飞行器，如图1所示，包括：机身1、四组油电混合旋翼组件2、控制器3、电池组件4、油机5、舵机6、中心板7、重力传感器和起落架9，油电混合旋翼组件2按旋转轴方向竖直安装于机身1的外端，起落架9固定在机身1底部，重力传感器8固定在机身1的顶部，中心板7固定在重力传感器8的顶部，舵机6安装在中心板7上，油机5设置在舵机6的上方，且舵机6与油机5的输入油门端连接，控制器3和舵机6均与电池组件4电性连接；每组油电复合旋翼组件2包括位于下部的由电机驱动的第二旋翼22和位于上部由发动机驱动的第一旋翼21，第一旋翼21和第二旋翼22同轴向固定连接，油箱5与驱动第一旋翼21的发动机经输油管路连接，电池组件4与驱动第二旋翼22的电机经导线电连接，实现了油电混合动力多旋翼飞行器上同时具备发动机驱动和电机驱动的旋翼作为动力，具有发动机动力飞行器的长续航和大负载能力的性能，又具有电机动力飞行器的快速响应灵活调节飞行姿态的特性。

四个第一旋翼21负责飞行器的主要动力源，续航时间长，负载能力大，精确调整飞行姿态由响应速度较快的第二旋翼负责。当一个发动机飞行中发生故障时，对向发动机立即停机，两个停机发动机同组的第二旋翼仍然可以很好控制飞行姿态，剩下的两组第一旋翼则立即进入应急高速飞行模式以弥补损失动力，控制飞行器安全降落。当发动机飞行中发生故障全部失效，四个第二旋翼状态良好，此时飞行器相当于传统电动四轴飞行器，可以控制飞行器安全紧急降落。当一个电机失效其他部件状态良好时，与失效电机对向的电机可以控制机身旋转，并安全紧急降落。同理非对向两个电机同时失效其他部件状态良好，飞行器仍然可以有效控制飞行姿态并安全紧急降落，所以本发明油电混合动力多旋翼飞行器具有很高的安全性能。

实施例2：一种油电混合动力多旋翼飞行器，如图2-3所示，包括：机身1、两组油电混合旋翼组件2、控制器3、电池组件4、油机5、舵机6、中心板7、重力传感器、起落架9和两个姿态旋翼10，姿态旋翼10对称水平安装在机身1上，起落架9固定在机身1底部，重力传感器8固定在机身1的顶部，中心板7固定在重力传感器8的顶部，舵机6安装在中心板7上，油机5设置在舵机6的上方，且舵机6与油机5的输入油门端连接，控制器3和舵机6均与电池组件4电性连接；每组油电复合旋翼组件2包括位于下部的由电机驱动的第二旋翼22和位于上部由发动机驱动的第一旋翼21，第一旋翼21和第二旋翼22同轴向固定连接，油箱5与驱动第一旋翼21的发动机经输油管路连接，电池组件4与驱动第二旋翼22的电机经导线电连接，实现了油电混合动力多旋翼飞行器上同时具备发动机驱动和电机驱动的旋翼作为动力，具有发动机动力飞行器的长续航和大负载能力的性能，又具有电机动力飞行器的快速响应灵活调节飞行姿态的特性。

本实施例飞行器重心靠下，呈上轻下重分布，以两个油电复合旋翼组件2的方向为飞行器前进和后退方向，机身1在这个方向竖直平面的旋转定义为机身俯仰，与其垂直竖直平面机身旋转定义为机身1横滚。两个油电复合旋翼组件2分别采用正桨与反桨，当飞行器悬停时，两个油电复合旋翼组件2旋转方向相反升力相同互抵消对机身的扭矩；当两个油电复合旋翼组件2一个增加转速，另一个减少转速时，飞行器会发生俯仰，从而产生水平分力驱动飞行器前进或后退，但这种转速的改变会对机身1产生扭矩，导致机身1旋转。此时控制器3通过传感器感知到这个旋转，并发出指令由两个姿态旋翼10产生大小相同但方向相反的拉力，两个力产生的扭矩会抵消油电复合旋翼组件2对机身1的扭矩，实现飞行器直线前进或后退。调整两个姿态旋翼10的拉力大小，但保持两个力大小一样但方向相反使其产生不同扭矩以实现机身1原地旋转功能。调整两个姿态旋翼10的拉力大小，使两个力的大小不一样，两个力的差所产生的扭矩与油电复合旋翼组件2给机身的扭矩保持平衡，可以实现飞行器横移功能。因为飞行器设置为上轻下重，类似钟摆，飞行器的横滚控制是通过重力作用自动平衡。

实施例3：本发明飞行器可以用在农业领域，在喷洒农药时，飞行器刚开始起飞重量很重，在喷洒过程中重量越来越轻，一般油电混合飞行器机在喷洒一段时间后要手动适当降低油机拉力，不然拉力过大飞行器要自动上升，这样会让操作手手忙脚乱，容易发生事故。

利用本发明操作手就可以不考虑油机的动力输出，飞行器的承重部位加装重力传感器8，会将重力转化为电压信号输出，且随重力的增加电压增加，电压信号通过增压变送器31转化为0-10v电压信号，将电压信号通过电压转pwm模块32转化为pwm脉宽调制信号，pwm脉宽调制信号控制舵机6转动相应角度，舵机6上装一摆臂，该摆臂通过上述信号的转化会根据所载重量的大小摆动相应的幅度，摆臂连接油机5的油门从而自动控制油门的大小。将该装置感应到的重力信息转换为油机5的油门控制信号来控制发动机的转动，从而使油机输出相应的动力来满足飞行需要，降低了操控难度。

实施例4：本发明飞行器可以当救援机使用，在利用普通飞行器实施救援时，空机上去悬停后要挂载重物再将重物吊起运送，一般是先增加油机拉力，吊起后再控制飞行，到达目的地时要慢慢降低油机拉力来放重物，这样非常浪费时间还不易控制。

利用本发明只需正常提升飞行器，油机5会随重力增加而自动增加转速，进而增加拉力，直接吊起后运送，到达目的地放下重物时，油机5自动降低转速减少拉力，不仅降低了操控难度还增加了安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。