多旋翼飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及航空技术，更具体地，涉及多旋翼飞行器。
【背景技术】
[0002] 浮空器曾经广泛应用于空中运输。浮空器是指利用轻于空气的气体来提供升力的 航空器。依照工作原理，浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球。浮空器包括气囊，用于容 纳比重小于空气的气体（例如热空气、氢气或氦气），从而获得升力。浮空器的结构简单，成 本低廉，在空中停留时间长。然而，浮空器的精确控制却很困难。在垂直方向上，浮空器可 以通过充放气体控制上升或下降。然而，在水平方向，浮空器的移动依靠自然风或附加的动 力装置，不仅移动速度慢而且操作困难。
[0003]近年来，多旋翼飞行器越来越引起人们的关注。现有的多旋翼飞行器采用多个螺 旋桨提供升力和水平移动的动力，每个螺旋桨由相应的一个电机驱动。图1为根据现有技 术的多旋翼飞行器的控制系统的示意性框图。该控制系统包括主控制模块101。主控制模 块101由可充电电池102供电，例如锂电池。主控制模块101从接收机103接收远程控制 指令或者回传数据，以及产生控制信号，分别提供至电子调速模块l〇4a_104d以控制电机 M1-M4的转速。通过控制各螺旋桨的转速能够实现各方向自由变轨和姿态调整。
[0004]上述多旋翼飞行器采用单一的锂电池供电体制，利用大倍率放电实现对多轴旋翼 系统的驱动。由于锂电池的容量限制，多旋翼飞行器可实现的飞行时间仅在15-30分钟左 右，从而制约了其应用范围。
[0005]因此，期望结合浮空器和多旋翼飞行器的优点，开发出长时间滞空的飞行器。【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种采用多旋翼系统和气囊作为双升力源、以及采用 光伏组件和可充电电池作为双电源，以延长滞空时间的多旋翼飞行器。
[0007]根据本实用新型的一方面，提供一种多旋翼飞行器，包括：气囊，包括囊体；多旋 翼系统，包括位于所述气囊内部空间的主支架、位于所述气囊外部的多个电机和多个螺旋 桨、以及用于连接所述主支架和所述多个电机的多个连接支架，所述多个电机分别驱动所 述多个螺旋桨；驱动电路，用于驱动所述多个电机并且调节其转速；以及电源，包括光伏组 件和可充电电池，用于向所述驱动电路供电。
[0008]优选地，所述电源还包括直流电压变换模块，所述光伏组件与所述直流电压变换 模块连接，使得所述光伏组件产生的电流经由所述直流电压变换模块转换之后，对所述可 充电电池持续进行浮充以补充电能，或者直接向所述驱动电路供电。
[0009]优选地，所述多旋翼飞行器还包括位于所述囊体的底部的电池盒，用于容纳所述 可充电电池和所述直流电压变换模块。
[0010] 优选地，所述光伏组件为单晶硅光伏组件或柔性薄膜光伏组件。
[0011] 优选地，所述囊体的顶部中表面为平面或曲面。
[0012] 优选地，所述光伏组件安装在所述囊体的顶部。
[0013] 优选地，所述光伏组件与所述囊体的顶部共形。
[0014] 优选地，所述囊体由选自以下材料的一种形成：高强度加强纤维布、PVC膜、涤纶 膜、聚脂纤维膜。
[0015] 优选地，所述多旋翼飞行器还包括：用于将所述囊体的内表面与所述多个连接支 架相连的多个拉带，所述多个拉带的长度按照所述气囊的外形设置，从而在充气状态维持 所述气囊的外形。
[0016] 优选地，所述多个连接支架分别为中空的管状，并且采用导线从所述驱动电路开 始，穿过所述多个连接支架到达所述多个电机，用于为所述多个电机提供驱动电压。
[0017] 优选地，所述多旋翼飞行器还包括：密封胶，用于填充所述多个连接支架的内部空 间；以及法兰盘结构，用于所述多个连接支架与所述囊体之间的连接，其中，所述密封胶和 所述法兰盘结构一起维持所述囊体的气密性。
[0018] 优选地，所述多个螺旋桨的数量为4个或更多个。
[0019] 优选地，所述主支架和所述多个连接支架以所述囊体的中心轴形成轴对称图形， 其中，所述多个连接支架等角度分布于垂直于中心轴的平面内。
[0020] 优选地，所述多个连接支架的长度相等，并且在端部分别安装所述多个电机和所 述多个螺旋桨，使得所述多个螺旋桨与囊体的中心轴的距离相等。
[0021] 优选地，所述多个电机和所述多个螺旋桨的中心轴分别与所述囊体的中心轴平 行，从而在工作时产生竖直方向的气流，形成升力。
[0022] 根据本实用新型的实施例的多旋翼飞行器中，不仅采用气囊中容纳的气体作为升 力源，而且采用多旋翼系统提供升力源，以及实现水平方向的移动控制。由于气囊提供了多 旋翼飞行器滞空所需的至少一部分升力，因此，多旋翼系统即使工作于较低的转速，也能够 实现多旋翼飞行器的悬停、垂直移动和水平移动。多旋翼系统为多旋翼飞行器提供了水平 移动和垂直移动的动力。该多旋翼飞行器采用气囊和多旋翼系统的组合，可以减少多旋翼 系统的能量消耗，延长滞空时间。
[0023] 进一步地，该多旋翼飞行器采用可充电电池和光伏组件的组合，利用气囊的顶部 提供光伏组件的安装空间。光伏组件可以产生足够的电能输出，对可充电电池持续进行浮 充以补充电能，或者直接向系统供电。由于采用附加的电能来源，可以进一步延长滞空时 间。
[0024] 此外，由于采用多个连接支架连接气囊内部和外部的部件，可以实现紧凑的外部 形状，改善操控性能。
[0025] 该多旋翼飞行器可以应用于多种需要长时间滞空和水平移动性的场合。例如，该 多旋翼飞行器可以携带通信设备，用于抢险救灾是通讯的中转站，或者用于携带采集设备， 用于气候监测，数据采集，或者携带监控设备，用于远距离长时间监控。
【附图说明】
[0026] 通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目 的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0027] 图1为根据现有技术的多旋翼飞行器的驱动电路的示意性框图；
[0028] 图2为根据本实用新型的实施例多旋翼飞行器的驱动电路的示意性框图；
[0029] 图3为根据本实用新型的实施例的多旋翼飞行器的立体示意图；
[0030] 图4a和4b为根据本实用新型的实施例的多旋翼飞行器的俯视图和截面图。
【具体实施方式】
[0031] 以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似 的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出 某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。
[0032] 应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区 域"上面"或"上方"时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一 个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一 层、另一个区域"下面"或"下方"。
[0033] 如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用"A直接在B 上面"或"A在B上面并与之邻接"的表述方式。在本申请中，"A直接位于B中"表示A位 于B中，而非A位于B中形成的掺杂区中。
[0034] 在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如材料、尺寸、处理工艺和技 术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照 这些特定的细节来实现本实用新型。
[0035] 本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0036] 图2为根据本实用新型的实施例的多旋翼飞行器的驱动电路的示意性框图。该驱 动电路包括主控制模块101。主控制模块101由可充电电池102供电，例如锂电池。主控制 模块101从接收机103接收远程控制指令或者回传数据，以及产生控制信号，分别提供至电 子调速模块l〇4a-104d以控制电机M1-M4的转速。通过控制各螺旋桨的转速能够实现各方 向自由变轨和姿态调整。
[0037] 该驱动电路还包括光伏组件201和直流电压变换模块202,从而采用光伏组件和 可充电电池作为双电源。
[0038] 光伏组件201包括单晶硅、多晶硅、铜铟镓硒、砷化镓、染料敏化电池等诸多类型， 可以将太阳能转化为电能，为电子设备提供能源。光伏组件的使用可以在一定程度上为整 机系统提供额外的能源补充。光伏组件在有限的尺寸和特定的电压体制下难以实现瞬间大 电流供电，因此一般不能单独作为系统的供电来源，需要与具备高倍率放电能力的电池共 同使用。
[0039] 如下文将描述的那样，根据本实用新型的实施例的多旋翼系统还包括气囊，从而 为大面积的光伏组件的安装提供了空间。因此，在本实用新型的驱动电路中，采用光伏组件 201可以提供充足的能源补充，甚至可以作为独立的供电来源。
[0040] 在图2所示的实施例中，使用支持浮充工作的可充电电池102,例如锂电池。光伏 组件201通过直流电压转换模块202向可充电电池102不断供电，由可充电电池102经由 主控制模块101向电子调速模块l〇4a-104d等大电流系统部件供电。
[0041] 在光伏组件201的选择上，单晶硅和柔性薄膜光伏组件是最具有性价比的两类候 选。单晶硅转化效率高，但封装后重量较大。柔性电池片效率仅有单晶硅一半左右，但其重 量轻，易共形，综合效果较好。
[0042] 图3为根据本实用新型的实施例的多旋翼飞行器的立体示意图，图4a和4b为根 据本实用新型的实施例的多旋翼飞行器的俯视图和截面图，其中图4b所示的截面图沿着 图4a所示的俯视图的中心线AA截取获得。
[0043] 该多旋翼飞行器500采用多旋翼系统和气囊作为双升力源。气囊包括可以充气的 囊体510。在图中示出了充气状态的囊体形状。如图所示，在充气状态，囊体510的形状为 圆柱状，其顶部平整，便于安装光伏组件。
[0044] 作为示例，囊体510在图4a的俯视图中示出为圆形，在图4b的以平行于囊体510 的中心轴的平面截取囊体510所得的截面图中示出为近似矩形