CN105857600A - 一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器 - Google Patents

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张东升
韩荣娟
魏江鹏
张力平
曹宇
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
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    • B64U10/25—Fixed-wing aircraft
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    • B64U50/10—Propulsion
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Abstract

本发明公开了一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器，包括机身本体，机身本体中部两侧对称安装有涡喷发动机，所述机身本体前部和后部两侧均对称安装有固定机翼，四个固定机翼的中部均安装有涵道风扇，四个涵道风扇上分别安装有圆形挡板，圆形挡板通过支撑杆连接有涡轮，涡轮通过涡杆连接有电动机的传动结构，四个涵道风扇上均安装有涵道风扇电机，机身本体中部内安装有蓄电池，蓄电池通过电源线与涵道风扇电机相连。本发明中蓄电池只用于给四个涵道风扇驱动电机供电，带动四个涵道风扇实现倾转，进而控制飞行器的姿态，不仅可以增加飞行器的航行时间，还可以减少用电量，进而减少电池的重量，减轻飞行器的重量，增加飞行器的承载能力。

Description

一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器领域，具体涉及一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器。
背景技术
现有飞行器大都采用纯电能供给飞行器所需能源，由于锂电池储能有限，导致飞行器的飞行时间短，若需要增加航行时间，则需要大量电池，这样会导致电池重量过大，造成飞行器的承载能力下降。在军事、植保、电力巡检、油气管道巡检、警用、地质勘探、森林防火、海洋遥感等领域，对飞行器的续航时间、有效载荷这两个基本技术指标的要求是极高的，而现有纯电无人飞行器很明显达不到要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器，通过涡喷发动机提供飞行器飞行的主动力，电池只用来提供涵道风扇的动力，这样不仅可以增加飞行器的航行时间，还可以减少用电量，进而减少电池的重量，减轻飞行器的重量，增加飞行器的承载能力。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器，动力部分由两台涡喷发动机提供以实现高机动，涡喷发动机通过倾转机构可以改变推力方向以实现垂直起降、悬停和高速飞行，姿态控制部分由四台涵道电机风扇提供以弥补垂直起降的不稳定。这种方法的本质在于利用燃油动力实现大负载和长航时，利用电机高响应速度稳定飞行姿态，具体的，包括机身本体，所述机身本体中部两侧对称安装有涡喷发动机，所述机身本体前部和后部两侧均对称安装有固定机翼，四个固定机翼的中部均安装有涵道风扇，四个涵道风扇上分别安装有圆形挡板，圆形挡板通过支撑杆连接有涡轮，涡轮通过涡杆连接有电动机的传动结构，涡杆通过传动机构带动涡轮转动，涡轮通过支撑杆带动圆形挡板以扫描方式摆动，灵活实现涵道风扇的开闭，使得飞行器飞行平稳、外形美观。四个涵道风扇上均安装有涵道风扇电机，所述机身本体中部内安装有蓄电池，蓄电池通过电源线与涵道风扇电机相连，蓄电池驱动涵道风扇电机的转动，由涵道风扇电机驱动涵道风扇，四个涵道风扇控制无人机的位姿，四个涵道风扇之间相互配合实现无人机的倾，动力与控制相分离。
优选地，圆形挡板的直径略大于涵道风扇的直径，这种布置与设计方式，可增大传动比，实现支撑杆与涡轮同步运动，保证圆形挡板精确控制涵道风扇的闭合。
本发明具有以下有益效果：
解决了传统飞行器飞行时间短，承载能力小的问题，涡喷发动机用于提供飞行器飞行的主动力，蓄电池只用于给四个涵道风扇驱动电机供电，从而带动四个涵道风扇实现倾转，进而控制飞行器的姿态。这样不仅可以增加飞行器的航行时间，还可以减少用电量，进而减少电池的重量，减轻飞行器的重量，增加飞行器的承载能力。
附图说明
图1为本发明实施例动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器的整体结构示意图。
图2为本发明实施例中控制圆形挡板摆动的涡轮涡杆传动机构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，本发明实施例提供了一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器，包括机身本体6，所述机身本体6中部两侧对称安装有涡喷发动机3，所述机身本体6前部和后部两侧均对称安装有固定机翼1，四个固定机翼1的中部均安装有涵道风扇5，四个涵道风扇5上分别安装有圆形挡板11，圆形挡板11通过支撑杆10连接有涡轮9，涡轮9通过涡杆8连接有电动机7的传动结构，涡杆8通过传动机构带动涡轮9转动，涡轮9通过支撑杆10带动圆形挡板11以扫描方式摆动，灵活实现涵道风扇5的开闭，使得飞行器飞行平稳、外形美观。四个涵道风扇5上均安装有涵道风扇电机4，所述机身本体6中部内安装有蓄电池2，蓄电池2通过电源线与涵道风扇电机4相连，蓄电池2驱动涵道风扇电机4的转动，由涵道风扇电机4驱动涵道风扇5，四个涵道风扇5控制无人机的位姿，四个涵道风扇5之间相互配合实现无人机的倾，动力与控制相分离。
圆形挡板11的直径略大于涵道风扇5的直径，这种布置与设计方式，可增大传动比，实现支撑杆与涡轮同步运动，保证圆形挡板精确控制涵道风扇的闭合。
本具体实施：
垂直起降时，两个涡喷发动机3向下喷气；水平飞行时，两个涡喷发动机3倾转，朝向飞行方向相反的方向喷气。电动机7的正反向转动控制圆形挡板11的正反向摆动，圆形挡板11到达开始位和停止位时，电动机7停止转动。
飞行器水平前飞时，圆形挡板11打开，涵道风扇5通过倾转灵活控制飞行器的姿态，飞行器垂直起飞时，圆形挡板11闭合，涵道风扇5被盖住，整个机翼的形状和固定机翼1相同
本具体实施飞行器的动力和姿态控制相分离。通过两个涡喷发动机3提供无人机飞行的主动力，可以倾转，蓄电池2驱动涵道风扇电机4的转动，由涵道风扇电机4驱动涵道风扇5，四个涵道风扇5控制无人机的位姿，四个涵道风扇5之间相互配合实现无人机的倾转，使得飞行器平稳飞行，增加了续航时间和有效载荷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器，包括机身本体(6)，其特征在于，所述机身本体(6)中部两侧对称安装有涡喷发动机(3)，所述机身本体(6)前部和后部两侧均对称安装有固定机翼(1)，四个固定机翼(1)的中部均安装有涵道风扇(5)，四个涵道风扇(5)上分别安装有圆形挡板(11)，圆形挡板(11)通过支撑杆(10)连接有涡轮(9)，涡轮(9)通过涡杆(8)连接有电动机(7)的传动结构，四个涵道风扇(5)上均安装有涵道风扇电机(4)，所述机身本体(6)中部内安装有蓄电池(2)，蓄电池(2)通过电源线与涵道风扇电机(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器，其特征在于，圆形挡板(11)的直径略大于涵道风扇(5)的直径。
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