一种混合动力长航时多轴飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合动力长航时多轴飞行器。
【背景技术】
[0002]目前大多数多轴飞行器均采用锂聚合物电池作为动力能源，由于其能量密度远远低于生物燃料，所以续航时间基本都在30分钟以内，且电池自重大，致使飞行器载重有限。并且在实际使用中，纯电动力的多轴飞行器放电电流大，造成锂聚合物电池的充电循环次数有限，导致数十起落后必须更换，从而使使用费用高昂。
[0003]纯燃油动力的多轴飞行器在理论上也是可以实现的，并且也有一些相关研究在进行中，但是这类飞行器将失去现有多轴飞行器的最大优势，即结构简单。其复杂的变总距结构将使有效载荷、可靠性、尺寸、成本都变得不可控制。
[0004]已知专利号为CN 103359284 A的《一种油电混合动力四旋翼无人飞行器》，采用发动机发电、电动机驱动旋翼的方式。这种方式能保证结构的简单性，但能源经过化学能与电能的转换，效率损失较大。
[0005]已知专利号为CN 204210733 U的《一种混合动力四旋翼飞行器》，采用燃油发动机提供飞行的主要升力，电动机作为辅助动力，提供姿态调整升力，在此发明中并未提及克服燃油发动机对飞行器带来的反扭问题，所以没有设计克服反扭方法的多轴飞行器是很难飞行的。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种混合动力长航时多轴飞行器，它具有结构合理、重量轻、续航能力长等特点。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种混合动力长航时多轴飞行器，包括设备安装平台，在设备安装平台上固定燃油发动机，在燃油发动机的旋转输出轴上设有用于产生升力的飞行旋翼，在设备安装平台四周对称设有四个姿态调整旋翼安装臂，四个姿态调整旋翼安装臂结构相同，均为向上弯曲的弧形，四个姿态调整旋翼略高于飞行旋翼，在姿态调整旋翼安装臂的末端固定受控于飞行器姿态控制系统的反扭调节舵机，在反扭调节舵机的角度调节电机固定支架上竖向固定受控于飞行器姿态控制系统的无刷直流电机，在无刷直流电机的旋转输出轴上设有姿态调整旋翼；在设备安装平台的下方设有飞行器支撑脚架。
[0008]本发明进一步改进在于:
所述燃油发动机为汽油发动机，所述汽油发动机的油箱位于设备安装平台底部重心位置。
[0009]无刷直流电机的电源为锂电池。
[0010]无刷直流电机的电源为燃油发动机所产生的动能经发电机发电供给。
[0011 ] 锂电池的充电电源为燃油发动机所产生的动能经发电机发电供给。
[0012]设备安装平台为圆盘形。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
本发明包括设备安装平台，在设备安装平台上固定燃油发动机，在燃油发动机的旋转输出轴上设有用于产生升力的飞行旋翼，采用燃油发动机为多轴飞行器提供飞行的动力，升力由生物燃料驱动的燃油发动机提供，不再依靠电池，由于升力基本上只需抵消重力，所以燃油发动机转速不需要频繁调节，其上也可安装简单的定距旋翼。由于生物燃料的能量密度远大于电池，所以可有效提高多轴飞行器的飞行时间。在设备安装平台四周辐射状设有多个姿态调整旋翼安装臂，在姿态调整旋翼安装臂的末端固定受控于飞行器姿态控制系统的反扭调节舵机，在反扭调节舵机的角度调节电机固定支架上竖向固定受控于飞行器姿态控制系统的直流电机，在直流电机的旋转输出轴上设有姿态调整旋翼；采用电机来控制多轴飞行器的飞行姿态。通过飞行器姿态控制系统控制直流电机转速和反扭调节舵机角度，当燃油发动机转速的变化对反扭力产生影响时，使多轴飞行器仍然保持平稳的飞行姿态，从而消除反扭对飞行器的影响，这样与单纯的电动多轴飞行器相比，在保障正常飞行的情况下，很大程度上提高了多轴飞行器的续航能力；在设备安装平台四周对称设有四个姿态调整旋翼安装臂，四个姿态调整旋翼安装臂结构相同，均为向上弯曲的弧形，四个姿态调整旋翼略高于飞行旋翼，符合空气动力学原理，使其飞行平稳，同时降低能源消耗；直流电机为无刷直流电机，工作稳定，使用寿命长；燃油发动机为汽油发动机，重量小，功率大；汽油发动机的油箱位于设备安装平台底部重心位置，结构合理，重心稳定；设备安装平台为圆盘形，空间利用率高，重心平稳。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中姿态调整旋翼安装臂、反扭调节舵机及姿态调整旋翼的安装结构示意图；
图3是本发明飞行状态下飞行旋翼与姿态调整旋翼旋转方向的结构示意图；
图4是反扭调节舵机使无刷直流电机倾转角度示意图；
图5是无刷直流电机倾转后克服反扭示意图。
[0015]在附图中:1、设备安装平台；2、燃油发动机；3、飞行旋翼；4、姿态调整旋翼安装臂；5、飞行器姿态控制系统；6、反扭调节舵机；7、角度调节电机固定支架；8、无刷直流电机；9、姿态调整旋翼；10、飞行器支撑脚架；11、油箱。
[0016]本申请中飞行器姿态控制系统从现有技术。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0018]由图1-3所示的实施例可知，本实施例包括圆盘形设备安装平台I，在设备安装平台I上固定燃油发动机2，燃油发动机2采用汽油发动机(型号:ZENEP20或OS 38200GT-22)，在汽油发动机的旋转输出轴上设有用于产生升力的飞行旋翼3，在设备安装平台I四周辐射状设有四个姿态调整旋翼安装臂4，四个姿态调整旋翼安装臂4结构相同，均为向上弯曲的弧形，四个姿态调整旋翼9略高于飞行旋翼3 ;在姿态调整旋翼安装臂4的末端固定受控于飞行器姿态控制系统5(型号:iFLY-F2A或CUAV ARDUPILOTMEGA 2.6)的反扭调节舵机6(型号:Hitec HS-7955TG)，在反扭调节舵机6的角度调节电机固定支架7上竖向固定受控于飞行器姿态控制系统5的直流电机8(型号:EMAX MT-3510或DUALSKY XM4010TE-6)，直流电机8采用无刷直流电机，在无刷直流电机的旋转输出轴上设有姿态调整旋翼9 ;在设备安装平台I的下方设有飞行器支撑脚架10 ;汽油发动机的油箱11位于设备安装平台I底部重心位置；无刷直流电机的电源可以为锂电池；锂电池的充电电源为汽油发动机所产生的动能经发电机发电供给；无刷直流电机的电源亦可以为汽油发动机所产生的动能经发电机发电供给。
[0019]工作原理:
当汽油发动机输出轴上飞行旋翼3转速升高时，所产生的反扭力随之加大，这时飞行器姿态控制系统5控制姿态调整旋翼5产生致动，达到使无刷直流电机垂直角度的改变。通过无刷直流电机输出轴上姿态调整旋翼9旋转所产生的推力来达到抵消飞行旋翼3反扭力的作用。从多轴飞行器正上方俯视向下看，飞行旋翼旋转方向如为逆时针旋转，则会产生图5中所示顺时针方向的反扭力矩；为了克服此反扭力矩，飞行器姿态控制系统发出控制命令使四组无刷直流电机往逆时针方向倾斜，同时调整无刷直流电机的转速，从而产生图5中所示逆时针方向克服反扭的力矩。实现消除反扭力对多轴飞行器的影响，以保障多轴飞行器的平稳飞行。
【主权项】
1.一种混合动力长航时多轴飞行器，其特征在于:包括设备安装平台(I)，在所述设备安装平台(I)上固定燃油发动机(2)，在所述燃油发动机(2)的旋转输出轴上设有用于产生升力的飞行旋翼(3)，在所述设备安装平台(I)四周对称设有四个姿态调整旋翼安装臂(4)，所述四个姿态调整旋翼安装臂(4)结构相同，均为向上弯曲的弧形，所述四个姿态调整旋翼(9)略高于飞行旋翼(3)，在所述姿态调整旋翼安装臂(4)的末端固定受控于飞行器姿态控制系统(5)的反扭调节舵机(6)，在所述反扭调节舵机(6)的角度调节电机固定支架(7)上竖向固定受控于飞行器姿态控制系统(5)的无刷直流电机(8)，在所述无刷直流电机(8)的旋转输出轴上设有姿态调整旋翼(9);在所述设备安装平台(I)的下方设有飞行器支撑脚架(10)。2.根据权利要求1所述的一种混合动力长航时多轴飞行器，其特征在于:所述燃油发动机(2)为汽油发动机，所述汽油发动机的油箱(11)位于设备安装平台(I)底部重心位置。3.根据权利要求1所述的一种混合动力长航时多轴飞行器，其特征在于:所述无刷直流电机的电源为锂电池。4.根据权利要求1所述的一种混合动力长航时多轴飞行器，其特征在于:所述无刷直流电机的电源为燃油发动机(2)所产生的动能经发电机发电供给。5.根据权利要求3所述的一种混合动力长航时多轴飞行器，其特征在于:所述锂电池的充电电源为燃油发动机(2)所产生的动能经发电机发电供给。6.根据权利要求1所述的一种混合动力长航时多轴飞行器，其特征在于:所述设备安装平台(I)为圆盘形。
【专利摘要】本发明公开了一种混合动力长航时多轴飞行器，包括设备安装平台，在设备安装平台上固定燃油发动机，在燃油发动机的旋转输出轴上设有用于产生升力的飞行旋翼，在设备安装平台四周辐射状设有多个姿态调整旋翼安装臂，在姿态调整旋翼安装臂的末端固定受控于飞行器姿态控制系统的反扭调节舵机，在反扭调节舵机的角度调节电机固定支架上竖向固定直流电机，在直流电机的旋转输出轴上设有姿态调整旋翼；在设备安装平台的下方设有飞行器支撑脚架。它具有结构合理、重量轻、续航能力长等特点。
【IPC分类】B64C27/08, B64D27/02
【公开号】CN105129079
【申请号】CN201510630868
【发明人】郝建新
【申请人】郝建新
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月29日