。然而，囊体510的所述截 面形状不限于此，可以是椭圆形，或是外轮廓为由曲线组成的封闭形状，该曲线选自抛物线 弧、双曲线弧、分段曲线中的至少一种。
[0045] 气囊用于提供多旋翼飞行器滞空所需的至少一部分升力。为此，囊体510容纳比 重小于空气的气体，例如氢气或氦气，以提供升力。囊体510的材料应当具有气密性。例如， 囊体510由高强度加强纤维布制成。替代地，如果对囊体的机械强度要求不高，囊体510的 材料还可以是PVC膜、涤纶膜、聚脂纤维膜。
[0046] 在囊体510的顶部安装光伏组件201。有利地，囊体510具有平坦的顶部，从而可 以安装单晶硅和柔性薄膜光伏组件中的任意一种。在替代的实施例中，如果囊体510的顶 部为曲面，则可以安装与囊体510的顶部共形的柔性薄膜光伏组件。
[0047] 在囊体510的底部安装电池盒570。电池盒570用于容纳可充电电池102和直流 电压变换模块202。在电池盒570内部，采用导线206连接可充电电池102和直流电压变换 模块202。电池盒570的底部通过阀门结构开启或闭合，方便可充电电池2102的更换与充 电。
[0048] 在囊体510的底部还设计有减震支架580,起到起飞降落防护作用。减震支架580 例如安装在电池盒570的下表面。在囊体510的外部，经由导线205将光伏组件201连接 至电池盒570中的直流电压变换模块202。
[0049] 在囊体510的内部设置例如由金属或合金组成的主支架520。在主支架520上设 置主电路板590。主电路板590例如包括如图2所示的主控制模块101、接收机103和电子 调速模块l〇4a-104d等部分。采用导线207连接主电路板590和可充电电池102,从而利用 可充电电池102向主电路板590供电。
[0050] 在主支架520的底部设置例如由碳纤维组成的吊杆522,用于将电池盒570吊装于 主支架520的下方。
[0051] 优选地，采用多个拉带521连接囊体510的内壁和主支架520。在充气状态，利用 拉带的拉力维持囊体510的表面形状，以实现囊体510的保形。此外，可以采用多层拉带的 设置方式。多层拉带可以更好地维持大体积气囊的外形，并且可以更好地使得气囊的实际 外形与设计外形相符。
[0052] 四个连接支架530各自的一端分别与主支架520刚性连接，并且各自的另一端穿 过囊体510延伸至外部，用于安装各自的电机550和螺旋桨560。连接支架530经由密封法 兰盘结构540穿过囊体510。
[0053] 优选地，主支架520和四个连接支架530组成中心对称图形，例如，以囊体510的 中心轴形成轴对称图形，其中，四个连接支架530等角度分布于垂直于中心轴的平面内。进 一步优选地，四个连接支架530的长度相等，四个连接支架530的端部分别安装各自的电机 550和螺旋桨560,从而与囊体的中心轴的距离相等。电机550和螺旋桨560的中心轴均与 囊体的中心轴平行，从而在工作时螺旋桨560产生沿着竖直方向的气流，形成升力。
[0054] 在另一可选的实施方式中，四个连接支架530也可以与囊体510的中心轴倾斜设 置，且优选四个连接支架530与囊体510的中心轴所成的角度相等。
[0055] 连接支架530可以是中空的管状，用于驱动电机550的驱动电路设置在主电路板 590中。导线208从主电路板590开始，穿过连接支架530到达电机550,用于为电机550 提供驱动电压。在连接支架530的内部，在放置导线208之后，采用密封胶填充内部空间。
[0056] 由于采用密封胶密封和法兰盘结构540进行密封，可以避免囊体510中的气体经 由连接支架530的内部空间或者其与囊体510之间的结合部泄露，从而维持囊体510的气 密性。
[0057] 在工作状态，多旋翼系统通过调节4个电机550的转速来改变旋翼转速，从而实现 升力变化以及控制飞行方向。在悬停状态，4个电机550保持在平衡转速，使得旋翼产生的 升力和囊体510提供的净浮力等于飞行器的自重。在垂直方向上移动时，通过同时增加4个 电机550的转速实现垂直上升，通过同时减小4个电机550的转速实现垂直下降。在水平 方向上移动时，减小沿着运动方向在前的第一个电机的转速、增加沿着运动方向在后的第 二个电机的转速、同时维持其余两个电机的平衡转速，使得飞行器先发生一定程度的倾斜， 然后产生向前运动的推力。
[0058] 在囊体510的设计上，采用具备一定空气动力学外形的结构。通过对材料、形状、 尺寸、填充气体的设计，使得囊体510在充气后能够提供有效的净浮力。因此，囊体510的 体积V、表面积S、材料密度D1、填充气体密度D2、空气密度D3、整机其他部件的重量Μ等参 数间需要满足如下关系：
[0059] Μ > VX (D3-D2)-SXD1 > 0,
[0060] 即囊体510提供的净浮力数值必须大于零，但也不能大于系统中除囊体510外的 其他部件的重量总合。
[0061] 在此设计下，囊体510提供的浮力能够有效抵消系统其他部件的部分重量，减轻 系统的起飞重量，减小对螺旋桨推力的要求，进而减小工作时的功耗，实现飞行时间的延 长。
[0062] 以下分析本实用新型的多旋翼飞行器的滞空效果。如表1所示，在不包含气囊和 光伏组件时，多旋翼飞行器500的裸重约6kg(含电池），有效飞行时间约25分钟。根据本 实用新型的实施例，多旋翼飞行器500与气囊组合在一起，在囊体510的顶部安装CIGS柔 性薄膜光伏组件201。结果，多旋翼飞行器的悬停时间得到了显著增长，达到了约57分钟的 数值，比原系统提高了一倍以上，效果明显。
[0063] 表1 :多旋翼飞行器的悬停时间分析
[0064]
[0065] 在上述的实施例中，描述了多旋翼飞行器的多旋翼系统包括4个螺旋桨。可以理 解，多旋翼系统可以包括更多的螺旋桨，以实现更加复杂的飞行姿态。
[0066] 以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目 的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限 定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改 都应落在本实用新型的范围之内。
【主权项】
1. 一种多旋翼飞行器，其特征在于，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。2. 根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。3. 根据权利要求2所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。4. 根据权利要求2所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述光伏组件为单晶硅光伏组 件或柔性薄膜光伏组件。5. 根据权利要求2所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述囊体的顶部中表面为平面 或曲面。6. 根据权利要求5所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述光伏组件安装在所述囊体 的顶部。7. 根据权利要求6所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述光伏组件与所述囊体的顶 部共形。8. 根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。9. 根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。10. 根据权利要求9所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。11. 根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述多个螺旋桨的数量为4个 或更多个。12. 根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。13. 根据权利要求12所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。14.根据权利要求13所述的多旋翼飞行器，其特征在于，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。
【专利摘要】公开了一种多旋翼飞行器。所述多旋翼飞行器包括：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。该多旋翼飞行器利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，从而可以延长滞空时间。
【IPC分类】B64D27/24, B64B1/02, B64C27/08, B64B1/58
【公开号】CN205087138
【申请号】CN201520822019
【发明人】不公告发明人
【申请人】深圳光启合众科技有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月22日