CN105151285A - 一种巡航耗能低的新型多轴无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种巡航耗能低的新型多轴无人机，包括一机体，所述机体两侧分别对称安装有多个为无人机提供升力的垂直电机，所述多个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶，其技术特点是：在所述机体内安装一用于为无人机沿水平方向输出动力的水平动力输出装置。本发明的多轴无人机中，在所述机体内安装的水平动力输出装置配合垂直电机和机体可使多轴无人机在水平移动过程中无需人为制造倾角，从而减小机体承受空气阻力的面积，进而节省了多轴无人机的能量损耗，提高多轴无人机的巡航里程和巡航速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人飞行器，尤其是一种巡航耗能低的新型多轴无人机。
背景技术
随着技术的发展与革新，多轴无人机以其小巧轻便，易于控制的特点被广泛运用于民用生活领域当中。在一些区域地形勘察，飞行俯拍乃至小型货物运输的过程中都能看到多轴无人机的身影。
现有多轴无人机的结构一般包括机体，所述机体内搭载有电池和飞行控制装置，所述机体两侧均布对称安装有多个垂直电机，每个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶，多个所述垂直电机分别独立连接飞行控制装置的控制端。上述的安装方式使得无人机在飞行过程中通过分别调整不同垂直电机的转速即可完成无人机的各种飞行动作，方便了多种无人机的控制，但采用上述的安装结构也存在一定的问题。
例如，当无人机进行巡航作业时，需要使无人机在水平方向内的运动状态发生改变。操作人员需要调节无人机一侧的电机转速，使得该侧电机转速大于另一侧电机的转速，从而使无人机出现一定的倾角使螺旋桨叶为机体提供一个水平方向的力，但这样的实施方式无疑会增大多轴无人机机体受到空气阻力的面积进而造成不必要的能量损耗，由于无人机搭载电池容量的限制上述的安装方式大大限制了多轴无人机的续航里程和飞行时间，降低了多轴无人机的实用性和应用范围；另外，由于在水平移动的过程中空气阻力会给机体施加一个向下的反作用力，因此这样的安装结构往往会增加多轴无人机飞行过程中的不稳定性，尤其是在低空飞行的状态中，由于反作用力不可控，当环境风力过大或飞行速度过快时，十分容易出现机体触地或机体损坏的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理、速度更快、适应性更强的的一种巡航耗能低的新型多轴无人机。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种巡航耗能低的新型多轴无人机，包括一机体，所述机体两侧分别对称安装有多个为无人机提供升力的垂直电机，所述多个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶，其特征在于：在所述机体内安装一用于为无人机沿水平方向输出动力的水平动力输出装置。
本发明包括五种实施例：
实施例1如图3所示，一种巡航耗能低的新型多轴无人机，包括一机体，所述机体两侧分别对称安装有如图1和图2所示的4个，如图3所示的6个(或除零以外的其他偶数个)为无人机提供升力的垂直电机，所述多个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶，其特征在于：在所述机体内安装一用于为无人机沿水平方向输出动力的水平动力输出装置。所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
实施例2如图4所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端向机体外侧设置，所述输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机输出端和螺旋桨叶倾斜向上设置与水平面形成一夹角，该夹角为钝角。
实施例3如图5所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
所述机体内安装有一反扭力抵消装置。所述反扭力抵消装置包括一尾翼，该尾翼两侧对称安装有能够分别摆动的舵片，所述尾翼安装在多个垂直电机之间的机体一侧端部，该尾翼的中心位置延伸方向安装有所述水平电机。
实施例4如图6所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
所述机体内安装有一反扭力抵消装置。所述反扭力抵消装置包括一反扭力电机，该反扭力电机输出端安装有另一螺旋桨叶，该螺旋桨叶与所述水平电机输出端安装的螺旋桨叶共轴安装。
实施例5如图7所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
所述机体内安装有一反扭力抵消装置。所述反扭力抵消装置包括一第二水平电机，该第二水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述第二水平电机与水平电机对位安装在所述机体的另一侧端部，所述第二水平电机的输出端与水平电机输出端背向设置。
本发明的优点和积极效果是：
1、本多轴无人机中，在所述机体内安装的水平动力输出装置配合垂直电机和机体可使多轴无人机在水平移动过程中无需人为制造倾角，从而减小机体承受空气阻力的面积，进而节省了多轴无人机的能量损耗，提高多轴无人机的巡航里程和巡航速度。
2、本多轴无人机中，水平动力输出装置为一安装有螺旋桨叶的水平电机，这样的动力输出方式机械结构简单、效果明显、成本低廉、便于养护，不但可以解决多轴无人机在水平移动过程中产生倾角的问题，而且该水平电机与水平呈一钝角的设置方式，也可以避免水平电机在旋转过程对机体水平面内产生的反扭力影响，从而使得多轴无人机在水平移动的过程中飞行更为平稳。
3、本多轴无人机中，尾翼两侧能够分别摆动的舵片配合能够对机体提供一个与水平电机安装的螺旋桨叶相反的反扭力，从而使得多轴无人机的在水平移动的过程中飞行更为平稳。
4、本多轴无人机中，采用反扭力电机配合共轴双桨的螺旋桨叶安装结构的实施方式不会使产生反扭力的问题，从而使得多轴无人机的在水平移动的过程中飞行更为平稳。
5、本多轴无人机中，第二水平电机配合螺旋桨叶在使用过程中与水平电机所装的螺旋桨叶的转动方向相反，从而抵消水平电机转动过程中产生的反扭力的问题，从而使得多轴无人机的在水平移动的过程中飞行更为平稳。
6、本发明中，在所述机体内安装的水平动力输出装置配合垂直电机和机体可使多轴无人机在水平移动过程中无需人为制造倾角，进而节省了多轴无人机的能量损耗，而且由于受力面积没有增大，因此在水平电机功率一定的前提下，还增加了多轴无人机水平行进的速度；另外，由于垂直电机安装的螺旋桨叶无需为机体提供水平方向的力，因此在多轴无人机水平移动的过程中升力不会减小，从而使得飞行更为平稳；除此之外，机体内安装的反扭力抵消装置能够抵消水平电机安装的螺旋桨叶在自身旋转状态下造成的反扭力，从而保证多轴无人机水平高速移动状态下的飞行安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为实施例1的结构示意图；
图4为实施例2的结构示意图；
图5为实施例3的结构示意图；
图6为实施例4的结构示意图；
图7为实施例5的结构示意图；
图8为本发明中的电控模块示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作详细说明，所述实施例是说明性的，而非限制性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种巡航耗能低的新型多轴无人机，包括一机体7，所述机体下端面内安装有起落架6该机体上端面内搭载安装有电池2和飞行控制装置3，所述机体上端面两侧分别对称安装有多个为无人机提供升力的垂直电机4，所述多个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶1，本发明创新在于，在所述机体内安装一用于为无人机沿水平方向输出动力的水平动力输出装置。
上述多轴无人机采用五种实施方式，下面分别通过实施例1、2、3、4、5进行详细说明。
实施例1
如图2和图3所示，一种巡航耗能低的新型多轴无人机，包括一机体，所述机体两侧分别对称安装有4个，6个(或除零以外的其他偶数个)为无人机提供升力的垂直电机，所述多个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶，在所述机体内安装一用于为无人机沿水平方向输出动力的水平动力输出装置。所述水平动力输出装置包括一个水平电机5，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
实施例2
如图4所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端向机体外侧设置，所述输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机输出端和螺旋桨叶倾斜向上设置与水平面形成一夹角α，该夹角为钝角。
实施例3
如图5所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
所述机体内安装有一反扭力抵消装置。所述反扭力抵消装置包括一尾翼8，该尾翼两侧对称安装有能够分别摆动的舵片9，所述尾翼安装在多个垂直电机之间的机体一侧端部，该尾翼的中心位置延伸方向安装有所述水平电机。
实施例4
如图6所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
所述机体内安装有一反扭力抵消装置。所述反扭力抵消装置包括一反扭力电机10，该反扭力电机输出端安装有另一螺旋桨叶，该螺旋桨叶与所述水平电机输出端安装的螺旋桨叶共轴安装。
实施例5
如图7所示，所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
所述机体内安装有一反扭力抵消装置。所述反扭力抵消装置包括一第二水平电机11，该第二水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述第二水平电机与水平电机对位安装在所述机体的另一侧端部，所述第二水平电机的输出端与水平电机输出端背向设置。
本发明的工作过程是：
当采用如图1或图3所示的结构时，操作人员通过调节垂直电机的转速即可控制多轴无人机的升降，当多轴无人机需要进行水平移动时，操作人员只需控制飞行控制装置即可开启水平电机，水平电机旋转后对机体提供一个水平方向上的推进力，从而在无需多轴无人机倾角的状态下改变其飞行状态，操作人员通过调节水平电机的转速即可控制多轴无人机的飞行速度。
当采用如图4所示的结构时，操作人员通过调节垂直电机的转速即可控制多轴无人机的升降，当多轴无人机需要进行水平移动时，操作人员只需控制飞行控制装置即可开启水平电机，水平电机旋转后对机体提供一个水平方向上的推进力，从而在无需多轴无人机倾角的状态下改变其飞行状态，操作人员通过调节水平电机的转速即可控制多轴无人机的飞行速度；另外在水平电机转动时，螺旋桨叶还会对机体产生一个略向下设置的分力，进而避免水平电机水平设置造成的反扭力问题，也增加了多轴无人机飞行状态下的稳定性。
当采用如图5所示的结构时，操作人员通过调节垂直电机的转速即可控制多轴无人机的升降，当多轴无人机需要进行水平移动时，操作人员只需控制飞行控制装置即可开启水平电机，水平电机旋转后对机体提供一个水平方向上的推进力，从而在无需多轴无人机倾角的状态下改变其飞行状态，操作人员通过调节水平电机的转速即可控制多轴无人机的飞行速度；另外在多轴无人机水平移动的过程中，水平设置的水平电机安装的螺旋桨叶旋转必定会产生一反扭力，此时，机体端部安装的尾翼配合活动安装的舵片可根据受力情况自行摆动，调节流经尾翼的气流抵消反扭力，从而保证多轴无人机的平稳飞行。
当采用如图6所示的结构时，操作人员通过调节垂直电机的转速即可控制多轴无人机的升降，当多轴无人机需要进行水平移动时，操作人员只需控制飞行控制装置即可开启水平电机，水平电机旋转后对机体提供一个水平方向上的推进力，从而在无需多轴无人机倾角的状态下改变其飞行状态，操作人员通过调节水平电机的转速即可控制多轴无人机的飞行速度；反扭力电机配合共轴双桨的安装方式不会在飞行过程中产生反扭力，从而保证多轴无人机的平稳飞行。
当采用如图7所示的结构时，操作人员通过调节垂直电机的转速即可控制多轴无人机的升降，当多轴无人机需要进行水平移动时，操作人员只需控制飞行控制装置即可开启水平电机，水平电机旋转后对机体提供一个水平方向上的推进力，从而在无需多轴无人机倾角的状态下改变其飞行状态，操作人员通过调节水平电机的转速即可控制多轴无人机的飞行速度，与此同时通过控制第二水平电机安装的螺旋桨叶与水平电机安装的螺旋桨叶反向旋转，即可抵消水平电机转动过程中产生的反扭力，从而保证多轴无人机的平稳飞行。
本发明中，在所述机体内安装的水平动力输出装置配合垂直电机和机体可使多轴无人机在水平移动过程中无需人为制造倾角，进而节省了多轴无人机的能量损耗，而且由于受力面积没有增大，因此在水平电机功率一定的前提下，还增加了多轴无人机水平行进的速度；另外，由于垂直电机安装的螺旋桨叶无需为机体提供水平方向的力，因此在多轴无人机水平移动的过程中升力不会减小，从而使得飞行更为平稳；除此之外，机体内安装的反扭力抵消装置能够抵消水平电机安装的螺旋桨叶在自身旋转状态下造成的反扭力，从而保证多轴无人机水平高速移动状态下的飞行安全。
Claims (8)
1.一种巡航耗能低的新型多轴无人机，包括一机体，所述机体两侧分别对称安装有多个为无人机提供升力的垂直电机，所述多个垂直电机的输出端均安装有螺旋桨叶，其特征在于：在所述机体内安装一用于为无人机沿水平方向输出动力的水平动力输出装置。
2.根据权利要求1所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机沿水平方向固定安装在位于所述垂直电机之间的机体端面内，该水平电机的输出端沿水平方向向机体外侧设置。
3.根据权利要求1所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述水平动力输出装置包括一个水平电机，该水平电机的输出端向机体外侧设置，所述输出端安装有螺旋桨叶，所述水平电机输出端和螺旋桨叶倾斜向上设置与水平面形成一夹角，该夹角为钝角。
4.根据权利要求2所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述机体内安装有一反扭力抵消装置。
5.根据权利要求2或4所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述反扭力抵消装置包括一尾翼，该尾翼两侧对称安装有能够分别摆动的舵片，所述尾翼安装在多个垂直电机之间的机体一侧端部，该尾翼的中心位置延伸方向安装有所述水平电机。
6.根据权利要求2或4所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述反扭力抵消装置包括一反扭力电机，该反扭力电机输出端安装有另一螺旋桨叶，该螺旋桨叶与所述水平电机输出端安装的螺旋桨叶共轴安装。
7.根据权利要求2或4所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述反扭力抵消装置包括一第二水平电机，该第二水平电机的输出端安装有螺旋桨叶，所述第二水平电机与水平电机对位安装在所述机体的另一侧端部，所述第二水平电机的输出端与水平电机输出端背向设置。
8.根据权利要求2或3所述的一种巡航耗能低的新型多轴无人机，其特征在于：所述垂直电机和水平电机分别连接有电机控制模块，所述电机控制模块连接有飞行控制模块的控制端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201510519925.1A CN105151285A (zh) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | 一种巡航耗能低的新型多轴无人机 |
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| CN201510519925.1A CN105151285A (zh) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | 一种巡航耗能低的新型多轴无人机 |
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| CN (1) | CN105151285A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019002995A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Andries Hermann Leuschner | AERIAL VEHICLE WITHOUT PILOT WITH ROTARY WING |
| CN110361984A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-22 | 电子科技大学 | 一种增加阻力的交叉舵耗能方法 |
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2015
- 2015-08-21 CN CN201510519925.1A patent/CN105151285A/zh active Pending
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| WO2019002995A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Andries Hermann Leuschner | AERIAL VEHICLE WITHOUT PILOT WITH ROTARY WING |
| CN110361984A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-22 | 电子科技大学 | 一种增加阻力的交叉舵耗能方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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