涵道式固定翼油電混合動力無人機的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種涵道式固定翼油電混合動力無人機，屬于飛行器技術領域?；旌蟿恿o人機包括機架，所述加架內設置有主涵道，所述主涵道內設置有主槳葉，所述主涵道兩側設置兩個固定翼。本實用新型提供的混合動力無人機操作方便，續(xù)行時間長。廣泛應用于管線巡查、森林防火、地質勘察、航空拍攝等領域。
【專利說明】
涵道式固定翼油電混合動力無人機
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種涵道式固定翼油電混合動力無人機，屬于飛行器技術領域。
【背景技術】
[0002]小型無人機由于成本低、易于使用等特點，在消費和工業(yè)領域得到越來越廣泛的使用。目前國內外無人機主要有三類，第一類為固定翼無人機，第二類為傳統(tǒng)類型無人直升飛機，第三類為電動多軸無人機。第一類的固定翼無人機飛行效率高但無法垂直起降，使用場地受限；第二類的傳統(tǒng)無人直升機可垂直起降，但機械及動力傳動結構復雜，成本高、安全性低且操作難度大;第三類電動多軸無人機操作簡單，但由于采用電力驅動使得飛行時間受限，一般為半小時左右。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的發(fā)明目的是提供一種涵道式固定翼油電混合動力無人機，其操作方便，續(xù)行時間長。
[0004]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型提供一種涵道式固定翼油電混合動力無人機，其包括機架32，其特征在于，機架32中設置有主涵道43，所述主涵道43內設置有主槳葉33，所述機架32兩側分別設置有一個固定翼。
[0005]優(yōu)選地，機架32兩側的固定翼中分別設置有小涵道，小涵道內分別設置有小槳葉。
[0006]優(yōu)選地，機架32的前方和后方分別設置前緣和后翼，前緣和后翼中分別設置有小涵道，前緣和后緣的小涵道內分別設置有小槳葉。
[0007]優(yōu)選地，后翼上設置有V型尾翼。
[0008]優(yōu)選地，主槳葉由燃油發(fā)動機提供動力。
[0009]優(yōu)選地，小槳葉由電動機提供動力，電動機由電池提供能源。
[0010]優(yōu)選地，電池為可充電電池。
[0011]優(yōu)選地，涵道式固定翼油電混合動力無人機還包括發(fā)電機和動力分配機構，所述發(fā)動力分配機構將燃油發(fā)動機所產生的動力轉換為驅動主槳葉的動力和驅動發(fā)電機的動力。
[0012]優(yōu)選地，發(fā)電機所產生的電經整流濾波后能夠給可充電電池充電。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的涵道式固定翼油電混合動力無人機的優(yōu)點在于:主體涵道采用燃油發(fā)動機為無人機提供主要升力以大大延長無人機的航時，同時在固定翼及機身前后體外端設置采用四個小涵道電機調整姿態(tài)。這種特殊的油電結合方式提高了涵道式無人機的能源效率和控制靈活性，兼具直升機、固定翼以及多軸旋翼無人機的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型提供的涵道式混合動力無人機外形結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型第一實施例提供的涵道式混合動力無人機驅動系統(tǒng)的示意圖；
[0016]圖3是本實用新型第二實施例提供的涵道式混合動力無人機驅動系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖4是本實用新型提供的涵道式混合動力無人機的控制系統(tǒng)組成框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施例詳細說明本實用新型的工作原理。相同的附圖標記表示相同的部件。
[0019]圖1是本實用新型提供的涵道式混合動力無人機外形結構示意圖。如圖1所示，本實用新型提供的涵道式固定翼油電混合動力無人機包括機架32，機架32中設置有主涵道43，所述主涵道43內設置有支架34，支架34上設置有主槳葉33。所述機架32兩側分別設置有固定翼35和固定翼36，飛行時，兩側的固定翼產生氣動升力，降低主體涵道內的燃油發(fā)動機的耗油率。機架32兩側的固定翼中分別設置有小涵道43和小涵道42，小涵道內分別設置有小槳葉(圖中未示)。機架的前面和后面設置有前緣38和后翼37，前緣38和后翼37中分別設置有小涵道41和小涵道44，前緣和后翼37的小涵道內分別設置有小槳葉(圖中未示)。后翼上設置尾翼29和尾翼40，尾翼29和尾翼40呈V型，用以增加飛行穩(wěn)定性。主槳葉由燃油發(fā)動機提供動力。小槳葉由電動機提供動力，電動機由電池提供能源。電池為可充電電池。在涵道槳葉面設置反扭力導流片，用以平衡涵道槳葉或風扇轉動時產生的轉動力矩。同時在涵道槳葉或風扇下面設置推力導流片，產生前行推力。
[0020]機架、前緣、后翼和尾翼采用鋁合金骨架，外鋪碳纖維復合材料，在保證強度的同時減輕機身重量。支架為碳纖維桿用于支撐燃油發(fā)動機，作為涵道無人機的主動力，發(fā)動機的油箱安置在主體涵道的外圍周邊。四個小涵道內的電機采復合材料螺旋槳。
[0021]圖2是本實用新型第一實施例提供的本實用新型提供的涵道式混合動力無人機驅動系統(tǒng)的示意圖。圖2中，發(fā)動機I安裝在機身(未示出)中，并且具有輸出軸(或曲柄軸)2。行星齒輪機構3包括中心齒輪4、環(huán)形齒輪5、行星小齒輪6和行星架7。曲柄軸2與行星架7連接。發(fā)電機8包括線圈9和轉子10。轉子10與中心齒輪4連接同時線圈9支撐在機身上。動力萬向傳動軸11的一個端部與環(huán)形齒輪5連接。在這樣構成的驅動系統(tǒng)中，行星齒輪機構3可操作用來將從發(fā)動機接收到的動力分配給發(fā)電機8和作為機輪驅動軸的動力萬向傳動軸11。因此，行星齒輪機構3用作動力分配機構。動力萬向傳動軸11直接連接主螺旋槳。
[0022]發(fā)電機8，產生3相交流電(u相、V相、w相)。發(fā)電機8的輸出側連接變換器13，變換器13至少具有整流濾波器，其將交流電能轉換為直流電能，并充電到蓄電池14中。蓄電池向直流電動機15、直流電動機17、直流電動機19和直流電動機19提供電能，直流電動機15、直流電動機17、直流電動機19和直流電動機19的輸出軸分別連接四個小涵道內的四個小螺旋槳16,18,20和22。直流電動機，將獲得的直流電能轉化為轉子的旋轉能，并提供給電動機輸出軸。
[0023]電池14所輸出的電能還經過DC/DC變換器30轉換為各種直流電，以提供給無人機的控制系統(tǒng)31。
[0024]圖3是本實用新型第二實施例提供的涵道式混合動力無人機驅動系統(tǒng)的示意圖；圖3中，發(fā)動機I安裝在機身(未示出)中，并且具有輸出軸2。輸出軸2與動力萬向傳動軸11連接，動力萬向傳動軸11直接連接主螺旋槳。萬向傳動軸11上設置有齒輪45，齒輪45與轉動的齒輪46嚙合，齒輪46的輸出軸連接于發(fā)電機8的動力軸上，發(fā)電機8包括線圈9和轉子1。轉子10與中心齒輪4連接同時線圈9支撐在機身上。在這樣構成的驅動系統(tǒng)中，行星齒輪45用作動力分配機構。
[0025]發(fā)電機8，產生3相交流電(u相、V相、w相)。發(fā)電機8的輸出側連接變換器13，變換器13至少具有整流濾波器，其將交流電能轉換為直流電能，并充電到蓄電池14中。蓄電池向直流電動機15、直流電動機17、直流電動機19和直流電動機19提供電能，直流電動機15、直流電動機17、直流電動機19和直流電動機19的輸出軸分別連接四個小涵道內的四個小螺旋槳16,18,20和22。直流電動機，將獲得的直流電能轉化為轉子的旋轉能，并提供給電動機輸出軸。
[0026]電池14所輸出的電能還經過DC/DC變換器30轉換為各種直流電，以提供給無人機的控制系統(tǒng)31。
[0027]圖4是本實用新型提供的涵道式混合動力無人機的控制系統(tǒng)組成框圖。如圖4所示，控制系統(tǒng)包括處理器29，還包括用于檢測作為輸入軸的轉子的轉動角度的發(fā)電機轉動角度傳感器8b、以及用于檢測產生的交流電的振幅(與電流的大小相當)的發(fā)電機電流傳感器8c?？刂葡到y(tǒng)還包括有監(jiān)控電池14的蓄電量的并控制電池14的充放電的電池控制器14a。向電池14充電時，發(fā)電機8所產生的交流電一部分或全部通過變換器轉換為規(guī)定電壓的直流電后導入電池14。從電池14放電時，直流電供給至四個直流電動機。控制系統(tǒng)還包括用于控制供給至直流電動機15的電流值的驅動用電動機轉矩控制器15a、用于檢測驅動用電動機15的轉子轉動角度的驅動用電動機轉動角度傳感器15b?？刂葡到y(tǒng)還包括用于控制供給至直流電動機17的電流值的驅動用電動機轉矩控制器17a、用于檢測驅動用電動機15的轉子轉動角度的驅動用電動機轉動角度傳感器17b。控制系統(tǒng)還包括用于控制供給至直流電動機19的電流的驅動用電動機轉矩控制器19a、用于檢測驅動用電動機19的轉子轉動角度的驅動用電動機轉動角度傳感器1%?？刂葡到y(tǒng)還包括用于控制供給至直流電動機21的電流值的驅動用電動機轉矩控制器21a、用于檢測驅動用電動機21的轉子轉動角度的驅動用電動機轉動角度傳感器21b。
[0028]控制系統(tǒng)還包括用于確定無人機位置的導航定位系統(tǒng)23，用于確定無人機的航向、速度、姿態(tài)的MEMS模塊，以及用于對目標進行拍攝圖像的攝像機，還具備存儲器、通信系統(tǒng)27和天線28。處理器為CPU，存儲器包括R0M、RAM，具體而言，控制器根據(jù)從通信系統(tǒng)中接收地面站的指令，通過CPU執(zhí)行事先存儲在ROM中的程序并暫存在RAM中而后控制無人機的飛行。
[0029]以上所述僅是對本實用新型的實施方式做了詳細的說明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種涵道式固定翼油電混合動力無人機，其包括機架(32)，其特征在于，機架(32)中設置有主涵道(43)，所述主涵道(43)內設置有主槳葉(33)，所述機架(32)兩側分別設置有一個固定翼。2.根據(jù)權利要求1所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，機架(32)兩側的固定翼中分別設置有小涵道，小涵道內分別設置有小槳葉。3.根據(jù)權利要求2所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，機架(32)的前方和后方分別設置前緣和后翼，前緣和后翼中分別設置有小涵道，前緣和后翼的小涵道內分別設置有小槳葉。4.根據(jù)權利要求3所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，后翼上設置有V型尾翼。5.根據(jù)權利要求1-4任一所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，主槳葉由燃油發(fā)動機提供動力。6.根據(jù)權利要求5所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，小槳葉由電動機提供動力，電動機由電池提供能源。7.根據(jù)權利要求6所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，電池為可充電電池。8.根據(jù)權利要求7所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，還包括發(fā)電機和動力分配機構，所述動力分配機構將燃油發(fā)動機所產生的動力轉換為驅動主槳葉的動力和驅動發(fā)電機的動力。9.根據(jù)權利要求8所述的涵道式固定翼油電混合動力無人機，其特征在于，發(fā)電機所產生的交流電經整流濾波后能夠給可充電電池充電。
【文檔編號】B64C39/02GK205418106SQ201521049781
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月17日
【發(fā)明人】李剛, 伍可炳, 吳小江
【申請人】北京獵鷹無人機科技有限公司