一种持续续航的互联网无人机的制作方法_2

文档序号:9886997阅读:来源:国知局
、线张力传感器及电机(如步进电机),所述微处理器205的输出端通过所述第一电子调速器206连接所述电机(如步进电机)的控制端,所述第一通信单元的输出端连接所述微处理器的输入端,所述第一通信单元通过无线通信连接所述飞行装置,所述线张力传感器的输出端连接所述微处理器的输入端,所述线张力传感器设于所述卷线器上,所述电源单元204的输出端分别电性连接所述微处理器205、第一通信单元、第一电子调速器206及电机(如步进电机),所述电源单元204的输出端还连接所述接触导电接头202的输入端。
[0021]所述续航电缆的长度为10-3000米,所述续航电缆采用极低电阻率(如金、银等)、线径小于3平方毫米的电缆。
[0022]所述飞行装置包括机架103、电气控制系统、垂直动力装置101及若干旋翼动力装置102,所述电气控制装置设于所述机架103的顶面,所述垂直动力装置102设于所述机架103的顶面,若干所述旋翼动力装置102分别连接所述机架102,相邻的两个所述旋翼动力装置102间的间距相等。
[0023]所述垂直动力装置包括连接杆、同轴正反转电机、同轴上下正反转螺旋桨及机座,所述连接杆的一端连接所述机座,所述连接杆的另一端连接所述机架,所述同轴正反转电机设于所述机座上,所述同轴上下正反转螺旋桨设于所述同轴正反转电机的机轴上。通过垂直动力装置来提升整体飞机的抗风能力。
[0024]所述垂直动力装置包括定位三角板101、三根连接杆、同轴正反转电机、同轴上下正反转螺旋桨及机座,三根所述连接杆截面呈三角形设置,三根所述连接杆的一端连接所述机座,三根所述连接杆的另一端连接所述机架,所述定位三角板的三个顶点分别与三根所述连接杆连接,所述同轴正反转电机设于所述机座上,所述同轴上下正反转螺旋桨设于所述同轴正反转电机的机轴上。
[0025]所述旋翼动力装置包括连接杆、安装机座、电机或舵机及螺旋桨,所述连接杆的一端连接所述安装机座,所述电机或舵机安装于所述安装机座上,所述螺旋桨设于所述电机或舵机的机轴上。
[0026]所述电气控制系统包括中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统、第二通信模块、供电装置及若干电子调速器或通道,所述遥控器接收模块的输出端连接所述中央处理器的输入端,所述卫星定位系统连接所述中央处理器双向通信,所述陀螺仪的输出端连接所述中央处理器的输入端,所述中央处理器连接所述第二通信单元双向通信,若干所述电子调速器或通道的一端分别连接所述中央处理器的输出端,若干所述电子调速器或通道的另一端分别连接所述电机或舵机的控制端。所述供电装置分别电性连接中央处理器、遥控器接收模块、陀螺仪、卫星定位系统及第二通信模块。
[0027]所述供电装置包括电源分配单元及直流降压模块,所述电源分配单元的输入端连接所述直流降压模块的输出端。
[0028]所述卫星定位系统包括定位单元及天线,所述定位单元的输入端连接所述天线的输出端。
[0029]所述第二通信单元包括无线通信电路,连接互联网。
[0030]所述第二通信单元还包括无线通信中继电路,所述无线通信中继电路通过无线通信连接所述无线通信电路。
[0031 ] 所述第一通信单元及第二通信单元均采用无线通讯。
[0032]所述天线采用北斗卫星天线或GPS卫星天线。
[0033](一)、总体设计
一种持续续航的互联网无人机,充分考虑空气动力学和电机技术,具体为:
1、机身:增加载重,提高续航时间,必须降低本机的重量。首先机身框架设计,材料采用高强度碳纤维结构,航空铝材CNC,轻质材料。
[0034]2、能源:无人飞机动力大致可分为燃油动力、电动和其它三类。其它主要有喷气发动机、涡轮发动机和火箭发动机等几种;而燃油动力是指用汽油、煤油和甲醇等燃料发动机做动力;电动则是指以电池推动电动机做动力的动力系统。相比较而言,前两类是传统的动力系统,其发展几近百年,而电动则是最近几年才发展起来的而且是由于手机厂家为增加待机时间和减轻手机重量,不断推出容量大、体积小、重量轻的锂电池为前提而推广起来的。因此,基于蓄电池的基本特点优势和便捷的可再充电模式,可靠、方便,体积小,故选择蓄电池就是本发明设计所使用的一种动力,并给电机等部件工作提供能量。
[0035]3、动力系统:目前,微型飞行器的动力装置的机翼主要有:电动机或内燃机带动螺旋桨驱动、微型涡轮发动机驱动等。虽然内燃机具有燃料效率高、输出功率大等特点,但是它的调速不方便、启动困难等缺点限制了它在微型飞行器上的应用。微型涡轮发动机从理论上说是最理想的选择,但是世界上对微型涡轮发动机的研究还不足以达到实际应用的水平。而电动机虽然由于电池容量的限制、存在飞行时间短等特点,但是它具有极高的可靠性、低噪音和价格经济等优点,使电动机装螺旋桨在微型飞行器的动力装置的机翼中使用最为普遍。
[0036]4、飞行控制系统:由遥控(通过地面站遥控指令控制)和自主飞行控制(二维、三维或四维)两种。在遥控方式下,地面操作手根据无人机的状态信息和任务要求控制无人机的飞行。在自主控制方式下,飞行控制系统根据传感器获取的飞行器状态信息和任务规划信息自动控制无人机的飞行。在半自主控制方式下,飞行控制系统一方面根据传感器获取的飞行器状态信息和任务规划信息自主控制无人机的飞行,另一方面,接收地面控制站的遥控指令,改变飞行状态。
[0037](二)、分部设计
旋翼无人机是能量源自电池,经过电调、传给电机,直接带动较长的叶片高速旋转,使空气相对叶片快速气流,在翼面上下产生压力差从而获得升力,从而抵抗重力得到飞行。
[0038]1、螺旋桨:大载重的用碳纤维桨。载重很大的话可以选择榉木桨,不易变形。螺旋桨规格,一般由4位数字表示,前两位数表示直径,后两位表示螺距。以1060浆为例,10表示桨的直径是10英寸,60表示浆角(螺距,6.0英寸,也就是152.4mm) ο
[0039]根据流体力学,空气和水不一样,密度不同,水的密度是空气的800倍。空气密度小,为了加快空气向后流动对飞行器的推力,飞行器螺旋桨的空隙是比较大的。如果飞行器桨叶太密,向后的空气流动量就小了。三叶的效率会高,升力比同等两叶要大,但发动机马力要大,桨平衡也很难解决,两叶桨做一次平衡就能配好一对,三叶桨做两次平衡才能配好一组,8轴的话,两叶做8次平衡;太麻烦,故一般采用两叶桨。螺旋桨叶片表面积相对越大,产生推力越大、效率越高。但相对较大的螺旋桨,飞行器飞行起来会很耗电,因为螺旋桨产生的阻力会比较大。所以,选择什么型号的螺旋桨必须根据电机KV值和蓄电池提供的电压及容量进行搭配,尤其是不能选用较高KV值的电机,主要是避免电机连同电调烧掉。
螺旋桨拉力计算公式为:直径(米)X螺距(米)X浆宽度(米)X转速如P(转/秒)X I大气压力(I标准大气压)X经验系数(0.25)=拉力(公斤),前提是通用比例的浆,精度较好,大气压为I标准大气压,如果高原地区,要考虑大气压力的降低,如西藏,压力在0.6-0.7。1000米以下基本可以取I。例如:100 X 50的浆,最大宽度10左右,动力伞使用的,转速3000转/分,合50转/秒,计算可得:100 X 50 X 10 X 50P X I X 0.00025=31.25公斤。如果转速达到6000转/分,那么拉力等于:100 X 50 X 10 X 100P X I X 0.00025=125公斤
3、电调:电调全称电子调速器,英文elect
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