CN107757928A - 一种油电混动多旋翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油电混动多旋翼飞行器,这种油电混动多旋翼飞行器,包括机身、燃油动力发动机及其相应附件、动力电池组及其相应附件、可变距主旋翼对、副旋翼对、控制系统和和传动系统,本发明采用燃油动力发动机直接驱动主旋翼对等转速对转,主旋翼对为变距桨且桨距独立可调,等速对转的主旋翼之间的反扭可以相互抵消,为飞行器提供了主要升力,无刷电机分别控制副旋翼对转动,副旋翼对为相互对转的定距桨且转速独立可调,用以飞行器的姿态控制,本发明与燃油动力直升机相比,去除了燃油动力直升机的倾斜盘和尾桨,简化了飞行器的结构,克服了市售燃油动力直升机结构复杂、操控难度大、可选的飞控产品少、维护修理技术要求及成本高等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行器,具体是指一种油电混动多旋翼飞行器。
背景技术
飞行器是指由人类制造的,能飞离地面、在空间飞行并由人类来控制飞行的器械飞行物,现有的飞行器主要有固定翼飞机、直升机、多旋翼飞行器、自转旋翼机等。其中,固定翼飞机一般不可垂直起降及悬停作业,且对起降场地有较高的要求;直升机载荷能力强飞行效率高,但结构复杂、操控难度大、成本高昂;多旋翼飞行器根据其动力驱动方式可分为燃油动力驱动和电动,电动的多旋翼飞行器结构简单、成本低,但续航时间短,载荷能力弱,燃油动力驱动的多旋翼飞行器续航时间长、载荷能力强,但工作效率低,协调难度大,可靠性低;自转旋翼机介于直升机与固定翼飞机之间,但无法达到二者的性能。在专利号为201620403891.X的中国专利中公开了一种多旋翼油电混动飞行器,使用燃油驱动分担动力,其本质还是电动多轴,没有解决电动驱动效率低的问题,也难以解决两种动力输出相互匹配协调的问题。因此,设计一种结构简单、续航能力好、运行效率高的多旋翼飞行器是相关领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种油电混动多旋翼飞行器,包括机身、燃油动力发动机及其相应附件、动力电池组及其相应附件、可变距主旋翼对、副旋翼对、控制系统和和传动系统,所述机身两端分别设有燃油动力部分、电动部分及相应的控制系统;
所述燃油动力部分包括主旋翼对,所述主旋翼对通过主机臂对称设于机身两侧,所述主旋翼对由燃油动力发动机驱动,所述主旋翼对为等转速对转设置的变距桨,且所述主旋翼对的桨距独立可调;
所述电动部分包括副旋翼对,所述副旋翼对通过副机臂对称设于机身两侧,所述副旋翼对分别由无刷电机驱动,所述副旋翼对为转速独立可调且对转设置的定距桨;
所述主机臂的长度远大于副机臂的长度,所述主旋翼对桨叶的大小远大于副旋翼对的桨叶大小。
进一步地,所述机身重心至主旋翼对的距离远小于重心至副旋翼对的距离。
进一步地,所述燃油动力发动机固定在机身上靠近主旋翼对的一端,所述燃油动力发动机通过传动系统直接驱动主旋翼对等转速对转。
进一步地,所述传动单元为传动轴组件。
进一步地,所述机身靠近副旋翼对的一端为机头端。
采用以上结构后,本发明具有如下优点:
本发明采用燃油动力发动机直接驱动主旋翼对等转速对转,主旋翼对为变距桨且桨距独立可调,等速对转的主旋翼之间的反扭可以相互抵消,为飞行器提供了主要升力,另一方面,无刷电机分别控制副旋翼对转动,副旋翼对为定距桨且转速独立可调,为飞行器控制了主要姿态,本发明与燃油直升机相比,去除了燃油直升机的倾斜盘和尾桨,简化了飞行器的结构,克服了市售燃油动力直升机结构复杂、操控难度大、可选的飞控产品少、维护修理技术要求及成本高等缺点。
主旋翼对产生的升力会使飞行器有低头力矩,低头力矩可由副旋翼产生的升力来平衡,由于本发明机身设置的比较长,飞行器重心位于机身上靠近主旋翼对的一端,因此副旋翼对所需提供用于平衡低头力矩的力比较小,所以无刷电机驱动副旋翼对所需的动力也比较小,因此耗电也很少,可以配置体积较小的电池,使飞行器整体的重量减轻,提高了续航能力与工作效率。
本发明具有电动多旋翼飞行器垂直起降、适用飞控产品丰富、维护修理容易、操控简单易学、研发制造成本低廉等多旋翼飞行器所具备的优点,又具备大载重、长续航等燃油动力直升机所具备的优点,克服了市售电动多旋翼飞行器续航、载重能力弱的缺点,克服了市售燃油动力直升机结构复杂、操控难度大、可选的飞控产品少、维护修理技术要求及成本高等缺点,克服了燃油动力多旋翼飞行器可靠性差、多台发动机协调工作难度大、使用危险性高、工作效率低等缺点。
附图说明
图1是本发明一种油电混动多旋翼飞行器较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明一种油电混动多旋翼飞行器较佳实施例的立体结构示意图。
如图所示:1、机身,2、主旋翼对,3、燃油动力发动机,4、主机臂,5、副旋翼对,6、副机臂。
具体实施方式
结合附图1-2,一种油电混动多旋翼飞行器,包括机身1、主旋翼对2、副旋翼对5、控制系统和传动系统,所述机身1内设有控制系统,所述机身1两端分别设有燃油动力部分、电动部分及相应的控制系统;
所述燃油动力部分包括主旋翼对2,所述主旋翼对2通过主机臂4对称设于机身1两侧,所述主旋翼对2由燃油动力发动机3驱动,所述主旋翼对2为等转速对转设置的变距桨,且所述主旋翼2对的桨距独立可调;
所述电动部分包括副旋翼对5,所述副旋翼对5通过副机臂6对称设于机身两侧,所述副旋翼对5分别由无刷电机驱动,所述副旋翼对5为转速独立可调且对转设置的定距桨;
所述主机臂4的长度远大于副机臂6的长度,所述主旋翼对2桨叶的大小远大于副旋翼对5的桨叶大小,所述主旋翼对2设于同一水平面上。
作为本实施例较佳实施方案的是,所述机身1重心至主旋翼对2的距离远小于重心至副旋翼对5的距离。
作为本实施例较佳实施方案的是,所述燃油动力发动机3固定在机身1上靠近主旋翼对2的一端,所述燃油动力发动机3通过传动系统直接驱动主旋翼对2等转速对转。
作为本实施例较佳实施方案的是,所述传动单元为传动轴组件。
作为本实施例较佳实施方案的是,所述机身1靠近副旋翼对5的一端为机头端。
在本发明较佳实施例中,燃油动力发动机3输出的动力直接驱动主旋翼对2等转速对转,提供了飞行器的的主要升力,无刷电机输出动力分别驱动副旋翼对5对转,提供了飞行器的主要姿态控制力,并且副旋翼对5产生的升力平衡了主旋翼对2产生的低头力矩。
在工作状态下,采用等转速对转设置的主旋翼对2由燃油动力发动机4直接驱动,主旋翼对2为对转设置,其之间产生的反扭可以相互抵消,另一方面,主旋翼对2为桨距分别可调变距桨,在一定范围内桨距越大,其产生的升力越大;
调节主旋翼对2的桨距,使其产生的升力大小发生改变,辅以调节副旋翼对5的转速,使飞行器实现俯仰操作;
分别调节主旋翼对2的桨距,使主旋翼对2之间产生桨距差,改变了飞行器主旋翼对2各自旋翼升力的大小,辅以副旋翼对5转速的调节,使飞行器实现倾斜操作。
分别调节副旋翼对5的转速,可以使副旋翼对5产生的反扭发生变化,使飞行器实现偏航操作。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种油电混动多旋翼飞行器,包括机身、燃油动力发动机及其相应附件、动力电池组及其相应附件、可变距主旋翼对、副旋翼对、控制系统和和传动系统,其特征在于:所述机身两端分别设有燃油动力部分、电动部分及相应的控制系统;
所述燃油动力部分包括主旋翼对,所述主旋翼对通过主机臂对称设于机身两侧,所述主旋翼对由燃油动力发动机驱动,所述主旋翼对为等转速对转设置的变距桨,且所述主旋翼对的桨距独立可调;
所述电动部分包括副旋翼对,所述副旋翼对通过副机臂对称设于机身两侧,所述副旋翼对分别由无刷电机驱动,所述副旋翼对为转速独立可调且对转设置的定距桨;
所述主机臂的长度远大于副机臂的长度,所述主旋翼对桨叶的大小远大于副旋翼对的桨叶大小。
2.根据权利要求1所述的一种油电混动多旋翼飞行器,其特征在于:所述机身重心至主旋翼对的距离远小于重心至副旋翼对的距离。
3.根据权利要求1所述的一种油电混动多旋翼飞行器,其特征在于:所述燃油动力发动机固定在机身上靠近主旋翼对的一端,所述燃油动力发动机通过传动系统直接驱动主旋翼对等转速对转。
4.根据权利要求3所述的一种油电混动多旋翼飞行器,其特征在于:所述传动单元为传动轴组件。
5.根据权利要求1所述的一种油电混动多旋翼飞行器,其特征在于:所述机身靠近副旋翼对的一端为机头端。
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