CN101367436A - 小型混合动力飞行平台及实现方法 - Google Patents

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Abstract

小型混合动力飞行平台，采用油、电混合的动力系统，其实现方法可以采用单螺旋桨或双螺旋桨的结构。本发明采用了油、电混合的动力系统，内燃机和电动机能独立提供动力，采取前拉后推布局.通过切换控制系统，可以实现汽油机单独工作、电机单独工作和油、电机同时工作三种工作状态。同时动力系统也可以通过传动机构实现共桨驱动模式。本发明可使小型飞行器在高海拔区域工作。

Description

小型混合动力飞行平台及实现方法
技术领域：本发明涉及一种小型无人驾驶飞行器的驱动动力系统，尤其是一种小型混合动力飞行平台及实现方法。
背景技术：目前已知的小型飞行平台几乎只采用一种动力源进行飞行，有用油电形式的也是依靠太阳能供电，有其局限性。小型飞行器，特别是小型无人飞行器普遍采用小型内燃机。由燃烧的原理可以知道，要达到理想的燃烧需要满足特定的条件，如温度、气压、相对湿度、燃料和空气密度比等。而小型的汽油机只能在特定环境正常工作，由于地球表面空气随海拔高度的增加而变得稀薄，小型的汽油机没有增压设备，不能在高海拔空域工作，使小型无人机的工作范围缩小，同时内燃机工作的不稳定性，使无人机的运行存在很大的风险，对地面物体构成安全隐患。由于内燃机噪音较大，在某些特殊领域，如低空侦察，容易暴露目标。
发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种环境适应性强，安全可靠的小型混合动力飞行平台及实现方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：小型混合动力飞行平台，采用油、电混合的动力系统，其实现方法可以采用单螺旋桨或双螺旋桨的结构。
本发明采用了油、电混合的动力系统，内燃机和电动机能独立提供动力，采取前拉后推布局.通过切换控制系统，可以实现汽油机单独工作、电机单独工作和油、电机同时工作三种工作状态。同时动力系统也可以通过传动机构实现共桨驱动模式。本发明可使小型飞行器在高海拔区域工作。
附图说明：
图1是本发明双螺旋桨方案的结构示意图。
图2是本发明单螺旋桨方案的结构示意图。
图3是图2中传动机构的结构示意图。
图4是小型无人机的外观图。
图5是图4的左视图。
图6是图4的俯视图。
图7是本发明的工作原理框图。
具体实施方式：
实施例一
由飞机空气动力学可知，飞行器的重心是相对固定的。由于燃料的消耗，飞机的重量将会减轻，必然会引起整机空气动力的变化，燃料箱在飞机所处的位置至关重要。因此，如图1所示，本发明采用双螺旋桨的结构来实现：燃料箱4位于飞机重心12处。为了配平整机重心，将质量较大的动力电池组7放置于机身前端，视整机重心做调整。油动力组3和电动力组8分别安装于机身的前后两端。油动力组3与后螺旋桨1连接；电动力组8与前螺旋桨9连接。后端动力组提供推力，前端动力组提供拉力，二种动力系统配置的前后位置可互换。考虑到空气阻力，螺旋桨均采用折叠形式。当飞机起飞时，视机场条件可以用油动力组3单独起飞，也可以用油动力组3和电动力组8同时起飞。当到达安全高度后，关闭电动力组8，以油动力组3为动力继续爬升，当无人机爬升到油动力组3不能正常工作的高度后，启动电动力组8继续爬升到达目标高度，并做巡航飞行。完成任务后，充分利用飞机的重力势能，依靠盘旋滑翔降低高度。为保证安全，到达一定高度后再次启动电动力组8，带动力着陆。
如图4-图6所示，采用双螺旋桨结构的无人机可使用此外形特征：双尾撑和飞翼式布局。当两种动力同时工作时，后推桨处于前拉桨的尾流中，根据不同飞行器的飞行速度及螺旋桨的转速，处于尾流中的螺旋桨的桨距与转速之积应大于常规的螺旋桨的桨距与转速之积。因此，前、后螺旋桨应采用不同的桨距。
实施例二
如图2所示，本发明还可以采用单螺旋桨的结构来实现：油动力组3和电动力组8由传动机构14连接，输出动力驱动一根螺旋桨13。这种动力采用推进方式，考虑到空气阻力，螺旋桨13采用折叠形式。当飞机起飞时，视机场条件用油动力组3单独起飞，或者弹射起飞。当无人机爬升到油动力组3不能正常工作的高度后，启动电动力组8继续爬升到达目标高度，并做巡航飞行。完成任务后，充分利用飞机的重力势能，依靠盘旋滑翔降低高度。为保证安全，到达一定高度后再次启动电动力组8，带动力着陆。
如图3所示，传动机构14由单向轴承A15、单向轴承B16，电机带轮17、油机带轮18和同步传动带19构成。电机输出轴20与单向轴承A15连接。油机输出轴21与单向轴承B16连接。螺旋桨13与油机带轮18相连接。同步传动带19将两个带轮连接起来。单向轴承B16处于油机带轮18内。单向轴承A15处于电机带轮17内。
当油机启动，电机停止工作时。油机输出轴21逆时针转动，单向轴承B16锁死，油机带轮18逆时针转动，螺旋桨13也逆时针转动，提供飞行动力。由于此时电机未启动，在同步传动带19的带动下，电机带轮17相对电机输出轴20顺时针转动，单向轴承A15不锁死，电机带轮17自由。
当电机启动，油机停止工作时。电机输出轴20逆时针转动，单向轴承A15锁死，电机带轮17逆时针转动。由于此时油机未启动，油机输出轴21相对油机带轮18顺时针转动，单向轴承B16不锁死，油机带轮18自由。通过同步传动带19带动油机带轮18逆时针转动，与油机带轮18相连的螺旋桨13逆时针转动，提供飞行动力。
如图7所示：控制方式分为两种，一是由地面控制系统发出指令，通过数传电台发射，机载数传电台接收信号传递给自驾仪。自驾仪处理信号并分别控制舵机位置既控制油门大小和控制电子调速器既控制电机转速。另一种是按设定程序，自驾仪自动控制。

Claims (8)

1.小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，采用油、电混合的动力系统，其实现方法可以采用单螺旋桨或双螺旋桨的结构。
2.如权利要求1所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，采用双螺旋桨的结构来实现：燃料箱(4)位于飞机重心(12)处；为了配平整机重心，将动力电池组(7)放置于机身前端，视整机重心做调整；油动力组(3)和电动力组(8)分别安装于机身的前后两端；油动力组(3)与后螺旋桨(1)连接；电动力组(8)与前螺旋桨(9)连接；后端动力组提供推力，前端动力组提供拉力。
3.如权利要求1或2所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，油、电二种动力配置的前后位置可互换。
4.如权利要求1或2所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，前、后螺旋桨均采用折叠形式，桨距不同。
5.如权利要求1或2或3或4所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，用双螺旋桨结构的无人机使用双尾撑和飞翼式布局。
6.如权利要求1所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，采用单螺旋桨的结构来实现：油动力组(3)和电动力组(8)由传动机构(14)连接，输出动力驱动一根螺旋桨(13)。
7.如权利要求1或6所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，所述的螺旋桨(13)采用折叠形式。
8.如权利要求1或6所述的小型混合动力飞行平台及实现方法，其特征在于，所述的传动机构(14)由单向轴承A(15)、单向轴承B(16)，电机带轮(17)、油机带轮(18)和同步传动带(19)构成；电机输出轴(20)与单向轴承(A15)连接；油机输出轴(21)与单向轴承B(16)连接；螺旋桨(13)与油机带轮(18)相连接；同步传动带(19)将两个带轮连接起来；单向轴承B(16)处于油机带轮(18)内；单向轴承A(15)处于电机带轮(17)内。
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