CN108750092A - 一种混合动力复合式无人直升机 - Google Patents
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Abstract
本发明一种混合动力复合式无人直升机，包括机身，还包括固定在机身下部的起落架组件、机身两侧对称布设的短翼组件、机身中部的主螺旋桨组件和机身后部的尾桨组件，起落架组件包括架体和与架体下部螺栓连接的可拆式行走轮组件，短翼组件包括短翼本体、短翼本体中部的推进螺旋桨和短翼本体内布设的推进电机，主螺旋桨组件包括与机身上部转动连接的主螺旋桨主体、布设在机身内前部的发动机和布设在发动机前部的辅助发电机，尾桨组件包括布设在机身尾端的尾桨主体和机身尾端内部的尾桨电机；本发明提供一种具有可快速拆装的短翼的混合动力复合式无人直升机。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种混合动力复合式无人直升机。
背景技术
旋翼无人机和固定翼无人机，各有优缺点。固定翼拥有更远的飞行距离和更大的载荷量。而直升机式的旋翼则具有优越的灵活性，让无人机能够在狭小空间起飞和降落。直升机的动力传动系统在现有的载人航空器里是最复杂的一套了。由发动机通过变速箱带动主旋翼，并通过传动轴带动后方的尾桨运动，这样的动力结构是比较复杂的。直升机的尾桨在低空转向的过程中容易和树梢、高压线等物体相撞在一起，导致难以弥补的后果，尾桨一旦断裂，将导致直升机彻底失控。此外，直升机的巨大旋翼也是容易发生事故的地方，庞大的主旋翼飞速旋转，如果撞到障碍物将给无人机带来破坏性的损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的不足，提供一种具有可快速拆装的短翼的混合动力复合式无人直升机。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种混合动力复合式无人直升机，包括机身，还包括固定在机身下部的起落架组件、机身两侧对称布设的短翼组件、机身中部的主螺旋桨组件和机身后部的尾桨组件；
所述起落架组件包括架体和与架体下部螺栓连接的可拆式行走轮组件；
所述短翼组件包括短翼本体、短翼本体中部的推进螺旋桨和短翼本体内布设的推进电机，所述推进螺旋桨与推进电机传动连接；
所述主螺旋桨组件包括与机身上部转动连接的主螺旋桨主体、布设在机身内前部的发动机和布设在发动机前部的辅助发电机，所述主螺旋桨主体下方机身内布设有减速箱，所述减速箱的输入端和输出端分别与发动机的输出端和主螺旋桨主体传动连接，所述辅助发电机前端布设有蓄电池，辅助发电机与发动机传动连接；
所述尾桨组件包括布设在机身尾端的尾桨主体和机身尾端内部的尾桨电机，所述尾桨电机与尾桨主体传动连接；
所述机身内部布设有油箱，所述油箱与发动机连接，所述蓄电池分别与推进电机、尾桨电机和辅助发电机电连接。
进一步地，所述架体包括两个与机身下部固定连接的固定架，所述固定架呈“n”形，固定架下端两侧分别固定连接有一个支撑杆，所述支撑杆两端均向上折弯。
进一步地，所述可拆式行走轮组件包括轮轴和行走轮，所述轮轴两端与支撑杆前部螺栓固定，所述行走轮为对称布设的两个，行走轮与轮轴转动连接；
进一步地，所述短翼本体呈外窄内宽的梯形，短翼本体根部布设有快速接头，所述快速接头内滑动对称布设有两个固定组件，所述两个固定组件之间布设有弹簧，短翼本体中部布设有电机腔体，所述电机腔体内固定布设有推进电机。
进一步地，所述推进螺旋桨包括推进螺旋桨本体和推进螺旋桨本体前端的引流端盖，所述引流端盖与电机腔体形成前粗后细的水滴形。
进一步地，所述辅助发电机的转轴上布设有第一皮带轮，发动机的转轴上布设有第二皮带轮，所述第一皮带轮与第二皮带轮皮带连接。
进一步地，所述机身侧面布设有机翼安装口，所述机翼安装口内侧弹簧连接有机翼挡板，所述机翼挡板包括连接板和连接板上固定布设的填充挡块，所述填充挡块的外形、机翼安装口的外形和快速接头的外形均形同，填充挡块的厚度等于机身的板厚。
进一步地，所述快速接头包括接头主体，所述接头主体内中部竖直布设有安装板，所述安装板上固定布设有导杆，所述导杆两端分别与接头主体固定连接。
进一步地，所述固定组件包括固定挡板和固定布设在固定挡板上的固定挡块，所述固定挡板和固定挡板均套合在导杆上，固定挡板的内侧端面与另一个固定挡板的内侧端面之间布设有弹簧，所述固定挡块呈L形，固定挡块的L形一端与固定挡板固定连接、另一端穿过短翼本体。
进一步地，所述固定挡块的L形内侧高度等于机身的板厚。
本发明的有益效果是：
1. 本发明将旋翼无人机和固定翼无人机相结合，属于复合式直升机。起飞时依靠直升机式的主螺旋桨组件垂直上升，在机身两侧安装的悬臂式短翼组件，用以在前飞中产生升力，从而减低对主螺旋桨升力的依赖，降低桨叶的载荷，提高寿命，提高前飞速度和续航时间。
2. 本发明采用油电混合动力，推进螺旋桨和尾桨主体采用电能驱动的电机，代替了传统的机械传动机构，减轻了飞机重量，简化了飞机结构；主螺旋桨主体由发动机和辅助发电机共同带动，飞机起飞和着陆时，辅助发电机作为启动电机通过发动机带动主螺旋桨主体转动，达到一定工作高度，发动机再工作，减少环境噪音，也使发动机一直保持在最佳工况状态，可以降低油耗，提高燃油经济性，当发动机稳定运行后，反过来拖动辅助发电机做功，给蓄电池充电。
3. 本发明的短翼组件上布设有推进螺旋桨，当无人直升机的尾桨断裂时，通过两个推进螺旋桨的差速控制，暂时代替尾桨的功能，避免无人直升机彻底失控，使其能安全着陆，保障无人直升机的设备安全。
附图说明
图1是本发明一种混合动力复合式无人直升机的结构示意图。
图2是本发明一种混合动力复合式无人直升机的俯视图。
图3是本发明一种混合动力复合式无人直升机的侧视图。
图4是本发明一种混合动力复合式无人直升机的正视图。
图5是本发明一种混合动力复合式无人直升机的机身内部示意图。
图6是本发明一种混合动力复合式无人直升机的起落架组件的结构示意图。
图7是本发明一种混合动力复合式无人直升机的短翼组件的结构示意图。
图8是本发明一种混合动力复合式无人直升机的图7中A处放大图。
图9是本发明一种混合动力复合式无人直升机的图8中B向视图。
图10是本发明一种混合动力复合式无人直升机的图5中C处放大图。
图11是本发明一种混合动力复合式无人直升机的动力传递图。
附图中标号为：1为机身，2为起落架组件，3为短翼组件，4为主螺旋桨组件，5为尾桨组件，101为机翼挡板，201为架体，202为可拆式行走轮组件，301为短翼本体，302为推进螺旋桨，303为推进电机，304为固定组件，305为快速接头，401为主螺旋桨主体，402为发动机，403为减速箱，404为辅助发电机，405为蓄电池，501为尾桨主体，502为尾桨电机，1011为连接板，1012为填充挡块，2011为固定架，2012为支撑杆，2021为轮轴，2022为行走轮，3021为推进螺旋桨本体，3022为引流端盖，3041为固定挡板，3042为固定挡块，3051为接头主体，3052为安装板，3053为导杆，4021为第二皮带轮，4041为第一皮带轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述。
如图1~图11所示，一种混合动力复合式无人直升机，包括机身1，还包括固定在机身1下部的起落架组件2、机身1两侧对称布设的短翼组件3、机身1中部的主螺旋桨组件4和机身1后部的尾桨组件5；
所述起落架组件2包括架体201和与架体201下部螺栓连接的可拆式行走轮组件202；保障机身1安全，在起飞前和降落后，通过可拆式行走轮组件202使起落架组件2带动机身1向前滑行，增加了无人直升机在地面运作的方便性。
所述短翼组件3包括短翼本体301、短翼本体301中部的推进螺旋桨302和短翼本体301内布设的推进电机303，所述推进螺旋桨302与推进电机303传动连接；
所述主螺旋桨组件4包括与机身1上部转动连接的主螺旋桨主体401、布设在机身1内前部的发动机402和布设在发动机402前部的辅助发电机404，所述主螺旋桨主体401下方机身1内布设有减速箱403，所述减速箱403的输入端和输出端分别与发动机402的输出端和主螺旋桨主体401传动连接，所述辅助发电机404前端布设有蓄电池405，辅助发电机404与发动机402传动连接；主螺旋桨主体401由发动机402和辅助发电机404共同带动，飞机起飞和着陆时，辅助发电机404作为电机工作，辅助发电机404的转轴带动发动机402转轴转动，再通过减速箱403带动主螺旋桨主体401转动，减少环境噪音，达到一定工作高度，发动机402启动，辅助发电机404停止工作，发动机402一直保持在最佳工况状态，可以降低油耗，提高燃油经济性，当发动机402稳定运行后，反过来拖动辅助发电机404做功，给蓄电池405充电，蓄电池405为辅助发电机404、推进电机303和尾桨电机502提供电能；
所述尾桨组件5包括布设在机身1尾端的尾桨主体501和机身1尾端内部的尾桨电机502，所述尾桨电机502与尾桨主体501传动连接；传统直升机通过传动轴带动后方的尾桨运动，本发明的推进螺旋桨302和尾桨主体501采用电能驱动的电机，代替了传统的机械传动机构，减轻了飞机重量，简化了飞机结构；
所述机身1内部布设有油箱，所述油箱与发动机402连接，所述蓄电池405分别与推进电机303、尾桨电机502和辅助发电机404电连接。
所述架体201包括两个与机身1下部固定连接的固定架2011，所述固定架2011呈“n”形，固定架2011下端两侧分别固定连接有一个支撑杆2012，所述支撑杆2012两端均向上折弯；向上的折弯避免了滑行时因路面状况造成翻滚，使其能适应各种地形，增加了适用性。
所述可拆式行走轮组件202包括轮轴2021和行走轮2022，所述轮轴2021两端与支撑杆2012前部螺栓固定，所述行走轮2022为对称布设的两个，行走轮2022与轮轴2021转动连接；
所述短翼本体301呈外窄内宽的梯形，短翼本体301根部布设有快速接头305，所述快速接头305内滑动对称布设有两个固定组件304，所述两个固定组件304之间布设有弹簧，短翼本体301中部布设有电机腔体，所述电机腔体内固定布设有推进电机303；前飞时，短翼组件3可使主螺旋桨本体卸载达总升力的20-50%，在执行不同任务时，短翼组件3也可以按照需要拆装。
所述推进螺旋桨302包括推进螺旋桨本体3021和推进螺旋桨本体3021前端的引流端盖3022，所述引流端盖3022与电机腔体形成前粗后细的水滴形；能有效降低前飞时的空气阻力，降低油耗。
无人直升机由一个主螺旋桨主体401提供向上的拉力，可驱动该无人直升机垂直起降。两个推进螺旋桨302可提供差动推力，在平飞状态都能配合尾桨组件5工作，实现无人直升机的偏航控制。
所述辅助发电机404的转轴上布设有第一皮带轮4041，发动机402的转轴上布设有第二皮带轮4021，所述第一皮带轮4041与第二皮带轮4021皮带连接。
所述机身1侧面布设有机翼安装口，所述机翼安装口内侧弹簧连接有机翼挡板101，所述机翼挡板101包括连接板1011和连接板1011上固定布设的填充挡块1012，所述填充挡块1012的外形、机翼安装口的外形和快速接头305的外形均形同，填充挡块1012的厚度等于机身1的板厚；当短翼组件3拆除时，弹簧拉动机翼挡板101，使填充挡块1012嵌入机翼安装口，保证机身1外壁的完整，降低空气阻力。
所述快速接头305包括接头主体3051，所述接头主体3051内中部竖直布设有安装板3052，所述安装板3052上固定布设有导杆3053，所述导杆3053两端分别与接头主体3051固定连接。
所述固定组件304包括固定挡板3041和固定布设在固定挡板3041上的固定挡块3042，所述固定挡板3041和固定挡板3041均套合在导杆3053上，固定挡板3041的内侧端面与另一个固定挡板3041的内侧端面之间布设有弹簧，所述固定挡块3042呈L形，固定挡块3042的L形一端与固定挡板3041固定连接、另一端穿过短翼本体301。
所述固定挡块3042的L形内侧高度等于机身1的板厚。
安装短翼组件3时，将短翼本体301根部的固定挡板3041向内按，压缩弹簧，使固定挡板3041带动固定挡块3042向内收缩，固定挡块3042收缩到短翼本体301内部时，将短翼本体301根部插入机身1侧面的机翼安装口，固定挡板3041紧贴机身1外表面时，两个固定组件304之间的弹簧使固定挡块3042向外伸出，此时，固定挡板3041和固定挡块3042将短翼本体301牢牢紧固在机身1上。
当无人直升机的尾桨断裂时，通过两个短翼组件3上的推进螺旋桨302实现差速控制，暂时代替尾桨的功能，避免无人直升机彻底失控，使其能安全着陆，保障无人直升机的设备安全，同时两个推进螺旋桨302辅助主螺旋桨组件4飞行，可以相应减小主螺旋桨主体401尺寸，更利于无人直升机安全飞行。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (10)
1.一种混合动力复合式无人直升机，包括机身（1），其特征在于，还包括固定在机身（1）下部的起落架组件（2）、机身（1）两侧对称布设的短翼组件（3）、机身（1）中部的主螺旋桨组件（4）和机身（1）后部的尾桨组件（5）；
所述起落架组件（2）包括架体（201）和与架体（201）下部螺栓连接的可拆式行走轮组件（202）；
所述短翼组件（3）包括短翼本体（301）、短翼本体（301）中部的推进螺旋桨（302）和短翼本体（301）内布设的推进电机（303），所述推进螺旋桨（302）与推进电机（303）传动连接；
所述主螺旋桨组件（4）包括与机身（1）上部转动连接的主螺旋桨主体（401）、布设在机身（1）内前部的发动机（402）和布设在发动机（402）前部的辅助发电机（404），所述主螺旋桨主体（401）下方机身（1）内布设有减速箱（403），所述减速箱（403）的输入端和输出端分别与发动机（402）的输出端和主螺旋桨主体（401）传动连接，所述辅助发电机（404）前端布设有蓄电池（405），辅助发电机（404）与发动机（402）传动连接；
所述尾桨组件（5）包括布设在机身（1）尾端的尾桨主体（501）和机身（1）尾端内部的尾桨电机（502），所述尾桨电机（502）与尾桨主体（501）传动连接；
所述机身（1）内部布设有油箱，所述油箱与发动机（402）连接，所述蓄电池（405）分别与推进电机（303）、尾桨电机（502）和辅助发电机（404）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述架体（201）包括两个与机身（1）下部固定连接的固定架（2011），所述固定架（2011）呈“n”形，固定架（2011）下端两侧分别固定连接有一个支撑杆（2012），所述支撑杆（2012）两端均向上折弯。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述可拆式行走轮组件（202）包括轮轴（2021）和行走轮（2022），所述轮轴（2021）两端与支撑杆（2012）前部螺栓固定，所述行走轮（2022）为对称布设的两个，行走轮（2022）与轮轴（2021）转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述短翼本体（301）呈外窄内宽的梯形，短翼本体（301）根部布设有快速接头（305），所述快速接头（305）内滑动对称布设有两个固定组件（304），所述两个固定组件（304）之间布设有弹簧，短翼本体（301）中部布设有电机腔体，所述电机腔体内固定布设有推进电机（303）。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述推进螺旋桨（302）包括推进螺旋桨本体（3021）和推进螺旋桨本体（3021）前端的引流端盖（3022），所述引流端盖（3022）与电机腔体形成前粗后细的水滴形。
6.根据权利要求1所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述辅助发电机（404）的转轴上布设有第一皮带轮（4041），发动机（402）的转轴上布设有第二皮带轮（4021），所述第一皮带轮（4041）与第二皮带轮（4021）皮带连接。
7.根据权利要求1所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述机身（1）侧面布设有机翼安装口，所述机翼安装口内侧弹簧连接有机翼挡板（101），所述机翼挡板（101）包括连接板（1011）和连接板（1011）上固定布设的填充挡块（1012），所述填充挡块（1012）的外形、机翼安装口的外形和快速接头（305）的外形均形同，填充挡块（1012）的厚度等于机身（1）的板厚。
8.根据权利要求4所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述快速接头（305）包括接头主体（3051），所述接头主体（3051）内中部竖直布设有安装板（3052），所述安装板（3052）上固定布设有导杆（3053），所述导杆（3053）两端分别与接头主体（3051）固定连接。
9.根据权利要求4所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述固定组件（304）包括固定挡板（3041）和固定布设在固定挡板（3041）上的固定挡块（3042），所述固定挡板（3041）和固定挡板（3041）均套合在导杆（3053）上，固定挡板（3041）的内侧端面与另一个固定挡板（3041）的内侧端面之间布设有弹簧，所述固定挡块（3042）呈L形，固定挡块（3042）的L形一端与固定挡板（3041）固定连接、另一端穿过短翼本体（301）。
10.根据权利要求9所述的一种混合动力复合式无人直升机，其特征在于，所述固定挡块（3042）的L形内侧高度等于机身（1）的板厚。
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