油電混合動力多旋翼飛行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種油電混合動力多旋翼飛行器，包括油電復(fù)合旋翼組件、機(jī)身支架、控制箱、電池組、油箱和起落架。油電復(fù)合旋翼組件由發(fā)動機(jī)旋翼和電機(jī)旋翼組成。發(fā)動機(jī)旋翼提供飛行器主要飛行動力，電機(jī)旋翼靈活調(diào)整油電復(fù)合旋翼組件升力變化。本實用新型的有益效果為：采用了多臺燃油發(fā)動機(jī)做主要動力續(xù)航時間長，同時采用了電機(jī)旋翼靈活調(diào)整飛行姿態(tài)。發(fā)動機(jī)旋翼和電機(jī)旋翼可分別控制，互為備份動力，空中發(fā)生故障時可采用備份動力安全降落。
【專利說明】
油電混合動力多旋翼飛行器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油電混合動力多旋翼飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]多旋翼飛行器是一種結(jié)構(gòu)簡單、操控靈活、飛行姿態(tài)穩(wěn)定的飛行器。一般常見的有三軸、四軸、六軸、八軸等不同種類。得益于近年來微機(jī)電、傳感器技術(shù)的發(fā)展，多旋翼飛行器被廣泛應(yīng)用于航模、空中拍攝平臺等領(lǐng)域。多旋翼飛行器通過各類傳感器感知飛行狀態(tài)，并通過微處理器向旋翼電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)速指令來調(diào)整飛行器的不同飛行姿態(tài)。
[0003]目前，多旋翼飛行器要想獲得穩(wěn)定的飛行姿態(tài)需要各類傳感器準(zhǔn)確感知飛行器狀態(tài)，并通過微處理器向響應(yīng)速度很快的旋翼電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)速指令來保持飛行狀態(tài)穩(wěn)定，這個過程需要各部件反應(yīng)非常迅速，才能保持飛行器穩(wěn)定。其中，傳感器、處理器、電機(jī)都需要電池供電，特別是提供動力的電機(jī)耗電量最大。局限于目前電池技術(shù)發(fā)展水平，使用電池為動力的多旋翼飛行器普遍續(xù)航時間短、負(fù)載能力小，這大大限制了多旋翼飛行器的性能表現(xiàn)和應(yīng)用領(lǐng)域。為解決多旋翼飛行器續(xù)航時間短的缺點，人們考慮通過燃料發(fā)動機(jī)作為動力。但燃料發(fā)動機(jī)與電機(jī)相比，最大的缺點就是響應(yīng)速度慢，這無法滿足迅速控制多旋翼飛行器飛行姿態(tài)的要求。除此之外，多旋翼飛行器在發(fā)生旋翼故障時，一般的結(jié)果就是造成飛行器的墜毀，若飛行器上的貨物較貴重甚至于在飛行器上搭載乘客，將造成無法挽回的損失。
[0004]專利201410385532.1提出了一種油電混合動力油電混合動力多旋翼飛行器。這個方案采用了發(fā)動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)將動力傳導(dǎo)至多個主旋翼的方案。這個方案的弊端是I發(fā)動機(jī)相對來講故障率較高，一旦發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障多個主旋翼都會失去動力，導(dǎo)致飛機(jī)主要動力損失，這對安全性有較高要求的飛行場合風(fēng)險太大例如載人飛行器。2發(fā)動機(jī)動力通過傳動機(jī)構(gòu)傳導(dǎo)至多個主旋翼不可避免的帶來效率上的損失，不如直連效率高。3復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)會占用機(jī)身空間，提高故障率。4如果是載人用途發(fā)動機(jī)占據(jù)機(jī)身中間位置不利于機(jī)艙位置安置，由于離乘客較近噪音，振動影響較大。5在一定機(jī)身體積的情況下數(shù)量較少發(fā)動機(jī)不利于提供較大動力，特別是城市載人飛行器要求盡量小的體積提供足夠動力用于飛行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種油電混合動力多旋翼飛行器以實現(xiàn)飛行器續(xù)航時間長、負(fù)載能力大、響應(yīng)速度快、較高安全系數(shù)的效果。
[0006]本實用新型提供一種油電混合動力多旋翼飛行器，包括油電復(fù)合旋翼組件、機(jī)身支架、控制箱、電池箱、油箱和起落架，其特征在于:多組油電復(fù)合旋翼組件按旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向豎直分布安裝于機(jī)身支架外端，所述油電復(fù)合旋翼組件包括至少一個發(fā)動機(jī)旋翼和至少一個電機(jī)旋翼，發(fā)動機(jī)旋翼由發(fā)動機(jī)及其連接的旋翼組成，電機(jī)旋翼由電機(jī)及其連接的旋翼組成，所有旋翼按照旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向同軸向或平行軸向連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器還包括一個或多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機(jī)及其連接的旋翼，旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線不相交。
[0008]進(jìn)一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器還包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機(jī)及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向豎直安裝于機(jī)身并與通過機(jī)身重心的鉛垂線平行。
[0009]進(jìn)一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器還包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機(jī)及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線相交。
[0010]進(jìn)一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器，多組發(fā)動機(jī)旋翼以每兩個為一組采用轉(zhuǎn)速相同方向相反的發(fā)動機(jī)相互抵消對機(jī)身扭矩。所述多組電機(jī)旋翼以每兩個為一組采用轉(zhuǎn)速相同方向相反的電機(jī)相互抵消對機(jī)身扭矩。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的油電混合動力多旋翼飛行器具有以下特點和優(yōu)占.V W、.
[0012]1、本實用新型的油電混合動力多旋翼飛行器，具備發(fā)動機(jī)動力的多旋翼飛行器的長續(xù)航、大負(fù)載能力，還具備電機(jī)動力的多旋翼飛行器的快速響應(yīng)、靈活調(diào)整飛行器飛行姿態(tài)的特點。
[0013]2、本實用新型的油電混合動力多旋翼飛行器采用發(fā)動機(jī)和電機(jī)互為備份動力，在發(fā)動機(jī)部分或全部失效和電機(jī)部分失效后仍能保持對機(jī)身姿態(tài)的控制，安全系數(shù)較高。[00M] 3本實用新型的油電混合動力多旋翼飛行器采用多個發(fā)動機(jī)動力，發(fā)動機(jī)相對來講屬于故障率較高的部件，采用多個發(fā)動機(jī)時，在一個發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障，剩下發(fā)動機(jī)可以繼續(xù)工作，這比一臺發(fā)動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)將動力傳導(dǎo)至多個旋翼的方案更加安全，復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)帶來更多重量和故障率;多臺發(fā)動機(jī)更有利于在更小的體積帶來更大的動力；多臺發(fā)動機(jī)分布于機(jī)身外端更有利于載人機(jī)艙安置于機(jī)身中間位置，并減小噪音與振動對乘客的影響。
[0015]結(jié)合附圖閱讀本實用新型的【具體實施方式】后，本實用新型的特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型實施例1的一種油電混合動力多旋翼飛行器的立體圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例2的一種油電混合動力多旋翼飛行器的立體圖；
[0019]其中，
[0020]1、起落架，2、油箱，3、電池組，4、控制箱，5、機(jī)身支架，6、油電復(fù)合旋翼組件，61、電機(jī)旋翼，62、發(fā)動機(jī)旋翼，7、姿態(tài)旋翼。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型予以詳細(xì)描述。
[0022]如圖1所示，本實施例1提供一種油電混合動力多旋翼飛行器，在起落架I上裝配連接有油箱2，油箱上裝配連接有電池箱3，電池箱上裝配連接有控制箱4，電池箱上裝配連接有機(jī)身支架5，在機(jī)身支架5外側(cè)均勾分布豎直安裝有四個油電復(fù)合旋翼組件6。每個油電復(fù)合旋翼組件包括位于下部的由電機(jī)驅(qū)動的電機(jī)旋翼61和位于上部由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)動機(jī)旋翼62，電機(jī)旋翼61和發(fā)動機(jī)旋翼62同軸向固定連接。油箱2與驅(qū)動發(fā)動機(jī)旋翼62的發(fā)動機(jī)經(jīng)輸油管路連接，電池組3與驅(qū)動電機(jī)旋翼61的電機(jī)經(jīng)導(dǎo)線電連接，實現(xiàn)了油電混合動力多旋翼飛行器上同時具備發(fā)動機(jī)旋翼62和電機(jī)旋翼61作為動力，具有發(fā)動機(jī)動力飛行器的長續(xù)航和大負(fù)載能力的性能，又具有電機(jī)動力飛行器的快速響應(yīng)靈活調(diào)節(jié)飛行姿態(tài)的特性。在電池組3的上方裝配連接有控制箱4，控制箱與電池組3電連接，并與驅(qū)動電機(jī)旋翼61的電機(jī)、驅(qū)動發(fā)動機(jī)旋翼62的發(fā)動機(jī)信號連接。通過控制箱4控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)油門以調(diào)節(jié)油電混合動力多旋翼飛行器的飛行姿態(tài)。四個發(fā)動機(jī)旋翼負(fù)責(zé)飛行器的主要動力源，續(xù)航時間長，負(fù)載能力大。但發(fā)動機(jī)響應(yīng)速度較慢，只能粗略調(diào)整飛行姿態(tài)。精確調(diào)整飛行姿態(tài)由響應(yīng)速度較快的電機(jī)旋翼負(fù)責(zé)。當(dāng)一個發(fā)動機(jī)飛行中發(fā)生故障時，對向發(fā)動機(jī)立即停機(jī)，兩個停機(jī)發(fā)動機(jī)同組的電機(jī)旋翼仍然可以很好控制飛行姿態(tài)，剩下的兩組發(fā)動機(jī)旋翼則立即進(jìn)入應(yīng)急高速飛行模式以彌補(bǔ)損失動力，控制飛行器安全降落。當(dāng)發(fā)動機(jī)飛行中發(fā)生故障全部失效，四個電機(jī)旋翼狀態(tài)良好，此時飛行器相當(dāng)于傳統(tǒng)電動四軸飛行器，可以控制飛行器安全緊急降落。當(dāng)一個電機(jī)失效其他部件狀態(tài)良好時，失效電機(jī)對向電機(jī)可以控制機(jī)身旋轉(zhuǎn)，并安全緊急降落。同理非對向兩個電機(jī)同時失效其他部件狀態(tài)良好，飛行器仍然可以有效控制飛行姿態(tài)并安全緊急降落。所以本實用新型油電混合動力多旋翼飛行器具有很高的安全性能。
[0023]如圖2所示，本實施例2提供一種油電混合動力多旋翼飛行器，只采用了兩個油電復(fù)合旋翼組件，成本和故障率較低。兩個姿態(tài)旋翼7對稱水平安裝于機(jī)身支架。本實施例飛行器重心靠下，呈上輕下重分布。以兩個油電復(fù)合旋翼6的方向為飛行器前進(jìn)和后退方向，機(jī)身在這個方向豎直平面的旋轉(zhuǎn)定義為機(jī)身俯仰，與其垂直豎直平面機(jī)身旋轉(zhuǎn)定義為機(jī)身橫滾。兩個油電復(fù)合旋翼組件分別采用正槳與反槳，當(dāng)飛行器懸停時，兩個油電復(fù)合旋翼組件旋轉(zhuǎn)方向相反升力相同互抵消對機(jī)身的扭矩。當(dāng)兩個油電復(fù)合旋翼組件一個增加轉(zhuǎn)速，另一個減少轉(zhuǎn)速時，飛行器會發(fā)生俯仰，從而產(chǎn)生水平分力驅(qū)動飛行器前進(jìn)或后退。但這種轉(zhuǎn)速的改變會對機(jī)身產(chǎn)生扭矩，導(dǎo)致機(jī)身旋轉(zhuǎn)。此時控制箱通過傳感器感知到這個旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出指令由兩個姿態(tài)旋翼7產(chǎn)生大小相同但方向相反的拉力，兩個力產(chǎn)生的扭矩會抵消油電復(fù)合旋翼組件對機(jī)身的扭矩，實現(xiàn)飛行器直線前進(jìn)或后退。調(diào)整兩個姿態(tài)旋翼7的拉力大小，但保持兩個力大小一樣但方向相反使其產(chǎn)生不同扭矩何以實現(xiàn)機(jī)身原地旋轉(zhuǎn)功能。調(diào)整兩個姿態(tài)旋翼7的拉力大小，使兩個力的大小不一樣，但兩個力的差所產(chǎn)生的扭矩與油電復(fù)合旋翼組件給機(jī)身的扭矩保持平衡，可以實現(xiàn)飛行器橫移功能。因為飛行器設(shè)置為上輕下重，類似鐘擺，飛行器的橫滾控制是通過重力作用自動平衡。
[0024]當(dāng)然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種油電混合動力多旋翼飛行器，包括油電復(fù)合旋翼組件、機(jī)身支架、控制箱、電池箱、油箱和起落架，其特征在于:多組油電復(fù)合旋翼組件按旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向豎直分布安裝于機(jī)身支架外端，所述油電復(fù)合旋翼組件包括至少一個發(fā)動機(jī)旋翼和至少一個電機(jī)旋翼，發(fā)動機(jī)旋翼由發(fā)動機(jī)及其連接的旋翼組成，電機(jī)旋翼由電機(jī)及其連接的旋翼組成，所有旋翼按照旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向同軸向或平行軸向連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:包括一個或多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機(jī)及其連接的旋翼，旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線不相交。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機(jī)及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向豎直安裝于機(jī)身并與通過機(jī)身重心的鉛垂線平行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機(jī)及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉(zhuǎn)軸方向水平安裝于機(jī)身與通過機(jī)身重心的鉛垂線相交。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:所述發(fā)動機(jī)旋翼以每兩個為一組采用轉(zhuǎn)速相同方向相反的發(fā)動機(jī)相互抵消對機(jī)身扭矩;所述電機(jī)旋翼以每兩個為一組采用轉(zhuǎn)速相同方向相反的電機(jī)相互抵消對機(jī)身扭矩。
【文檔編號】B64C27/10GK205418095SQ201620225493
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】劉海濤
【申請人】劉海濤