CN109263879A - 一种多旋翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源、燃料储存装置、转速控制器、电子调速器和中央处理器；旋翼组件分别与电源、燃料储存装置、转速控制器和电子调速器连接；中央处理器分别与电源、转速控制器和电子调速器连接。本发明公开的多旋翼飞行器，大大增加了飞行器的飞行时间、有效载荷和响应速度，很好地解决了多旋翼飞行器飞行时间短、有效载荷低、响应速度慢的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多旋翼飞行器，特别涉及一种混合动力多旋翼飞行器，属于飞行器技术领域。
背景技术
多旋翼飞行器是一种结构简单、操控灵活、飞行姿态稳定的飞行器。一般常见的有三轴、四轴、六轴、八轴等不同种类。得益于近年来微机电、传感器技术的发展，多旋翼飞行器被广泛应用于航模、空中拍摄平台等领域。多旋翼飞行器通过各类传感器感知飞行状态，并通过微处理器向旋翼电机发出转速指令来调整飞行器的不同飞行姿态。
目前，多旋翼飞行器要想获得稳定的飞行姿态需要各类传感器准确感知飞行器状态，并通过微处理器向响应速度很快的旋翼电机发出转速指令来保持飞行状态稳定，这个过程需要各部件反应非常迅速，才能保持飞行器稳定。其中，传感器、处理器、电机都需要电池供电，特别是提供动力的电机耗电量最大。局限于目前电池技术发展水平，使用电池为动力的多旋翼飞行器普遍续航时间短、负载能力小，这大大限制了多旋翼飞行器的性能表现和应用领域。为解决多旋翼飞行器续航时间短的缺点，人们考虑通过燃料发动机作为动力。但燃料发动机与电机相比，最大的缺点就是响应速度慢，这无法满足迅速控制多旋翼飞行器飞行姿态的要求。
因此，提供一种续航时间长、响应速度快的多旋翼飞行器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种续航时间长、响应速度快的多旋翼飞行器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源、燃料储存装置、转速控制器、电子调速器和中央处理器；所述旋翼组件分别与所述电源、所述燃料储存装置、所述转速控制器和所述电子调速器连接；所述中央处理器分别与所述电源、所述转速控制器和所述电子调速器连接。
采用上述技术方案的有益效果为：本发明的一种多旋翼飞行器，通过转速控制器和电子调速器起主要的控制作用，控制的核心是中央处理器。电源和电子调速器连接，确保多旋翼飞行器的响应速度快；燃料储存装置和旋翼组件连接，确保多旋翼飞行器的续航时间长。
进一步，所述机架包括支撑座和多条支撑臂，所述支撑座上安装所述电源、所述燃料储存装置和所述中央处理器；所述支撑臂的一端固定在所述支撑座上，所述支撑臂的另一端安装所述旋翼组件；所述支撑臂上还安装所述转速控制器和所述电子调速器。
进一步，所述旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，所述发动机旋翼组件和所述电动机旋翼组件均安装在所述支撑臂的另一端；所述发动机旋翼组件包括发动机和与发动机装配连接的发动机旋翼，所述发动机分别与所述燃料储存装置和所述转速控制器连接，所述转速控制器安装在所述支撑臂上；所述电动机旋翼组件包括电动机和与电动机装配连接的电动机旋翼，所述电动机分别与所述电源和所述电子调速器连接，所述电子调速器安装在所述支撑臂上。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，其中，发动机旋翼组件结合燃料储存装置为多旋翼飞行器提供主要升力，电动机旋翼组件结合电源用作姿态控制和提供小部分升力。燃料储存装置为发动机提供动力，确保多旋翼飞行器的续航时间长；电源为电动机提供动力，确保多旋翼飞行器的响应速度快。
优选地，所述支撑臂包括4条第一支撑臂和4条第二支撑臂，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂相互间隔设置；所述第一支撑臂的另一端安装所述发动机旋翼组件，所述第二支撑臂的另一端安装所述电动机旋翼组件。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：本发明的一种多旋翼飞行器，采用八旋翼的飞行器布局，其中4个发动机旋翼组件分别安装在4条第一支撑臂的另一端，采用发动机驱动，另外4个电动机旋翼组件分别安装在4条第二支撑臂的另一端，采用电动机驱动，大大增加了飞行器的飞行时间和有效载荷，很好地解决了多旋翼飞行器飞行时间短，有效载荷低的问题。
优选地，所述第一支撑臂位于第一平面，所述第二支撑臂位于第二平面，所述第一平面位于所述第二平面上方。
优选地，所述发动机旋翼与所述电动机旋翼形状相同。
优选地，所述发动机旋翼与所述电动机旋翼均为二桨叶式旋翼。
优选地，所述发动机旋翼与所述电动机旋翼均为三桨叶式旋翼。
优选地，所述发动机的输出轴向上，所述发动机旋翼安装在所述发动机的输出轴上，所述电动机的输出轴向下，所述电动机旋翼安装在所述电动机的输出轴上。
优选地，所述燃料为汽油、乙醇，或者汽油与乙醇的混合物。
优选地，所述电源为电池组。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多旋翼飞行器，通过转速控制器和电子调速器起主要的控制作用，控制的核心是中央处理器，同时采用八旋翼的飞行器布局，其中4个发动机旋翼组件分别安装在4条第一支撑臂的另一端，采用燃料发动机为多旋翼飞行器提供主要升力，确保多旋翼飞行器的续航时间长；另外4个电动机旋翼组件分别安装在4条第二支撑臂的另一端，采用电动机驱动，确保多旋翼飞行器的响应速度快；本发明的多旋翼飞行器大大增加了飞行器的飞行时间、有效载荷和响应速度，很好地解决了多旋翼飞行器飞行时间短，有效载荷低，响应速度慢的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例1多旋翼飞行器的整体结构示意图；
图2附图为图1中所示多旋翼飞行器的俯视图；其中，各标号代表：
1，电源；2，燃料储存装置；3，支撑座；4，发动机；5，发动机旋翼；6，电动机；7，电动机旋翼；8，第一支撑臂；9，第二支撑臂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例1中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源1、燃料储存装置2、转速控制器、电子调速器和中央处理器；机架包括支撑座3和多条支撑臂，支撑座3上安装电源1、燃料储存装置2和中央处理器；支撑臂的一端固定在支撑座3上，支撑臂的另一端安装旋翼组件；旋翼组件分别与电源1、燃料储存装置2、转速控制器和电子调速器连接；中央处理器分别与电源1、转速控制器和电子调速器连接；其中燃料为汽油。
旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，发动机旋翼组件和电动机旋翼组件均安装在支撑臂的另一端；发动机旋翼组件包括发动机4和与发动机4装配连接的发动机旋翼5，发动机4分别与燃料储存装置2和转速控制器连接，转速控制器安装在支撑臂上；电动机旋翼组件包括电动机6和与电动机6装配连接的电动机旋翼7，电动机6分别与电源1和电子调速器连接，电子调速器安装在支撑臂上。
发动机旋翼5与电动机旋翼7形状相同，均为二桨叶式旋翼。
支撑臂包括4条第一支撑臂8和4条第二支撑臂9，第一支撑臂8和第二支撑臂9相互间隔设置；第一支撑臂8的另一端安装发动机旋翼组件，第二支撑臂9的另一端安装电动机旋翼组件；第一支撑臂8位于第一平面，第二支撑臂9位于第二平面，第一平面位于第二平面上方。
发动机4的输出轴向上，发动机旋翼5安装在发动机4的输出轴上，电动机6的输出轴向下，电动机旋翼7安装在电动机6的输出轴上。
本发明多旋翼飞行器的操作方法如下：本发明的转速控制器和电子调速器起主要的控制作用，控制的核心是中央处理器。本发明的多旋翼飞行器还包括罗盘和GPS，罗盘和GPS实施监测位置与角度等信息，再将信息传递至中央处理器。中央处理器经过数据处理和计算，给予每个电子调速器和转速控制器不同的操作指令，电子调速器控制电动机6，转速控制器控制发动机4转速，控制系统通过这样的方式控制多旋翼飞行器的飞行和悬停。发动机4的功率较大，且使用燃料，可保证续航与动力，故燃料储存装置2、发动机4和发动机旋翼5构成多旋翼飞行器的主动力系统。电动机6响应速度快，其转速更易精确控制，电源1、电动机6和电动机旋翼7构成多旋翼飞行器的次动力系统，同时用于控制飞行器的姿态平衡及悬停、升降、前后左右、方向的机动飞行。
本发明的多旋翼飞行器也可以单独通过电源1、电动机6和电动机旋翼7构成的次动力系统为多旋翼飞行器提供全部升力，也就是说，即使主动力系统失效，次动力系统也可以维持飞行器的正常飞行。通过对不同位置的电动机旋翼7转速变化完成多旋翼飞行器的升降及方向转动、悬停。多旋翼飞行器的升降靠电动机6的转速同时增大或减小来控制；多旋翼飞行器在飞行中，可通过控制不同位置的电动机6转速来调节飞行姿态变化，可轻易实现向上下前后左右及侧上下前后左右等多个方向飞行和悬停。
而且，在不同的应用场合，还能利用主动力系统和次动力系统配合工作以实现不同的飞行目的。例如，在飞行器上升过程中，可以仅使用发动机4。多旋翼飞行器上升到一定高度后，飞行器执行特定任务，例如航拍等，此时电动机6开始工作，让多旋翼飞行器更精确地飞行或稳定悬停。
本发明采用油电混合动力驱动方法，以油动为主，电动为辅，集合了传统两种驱动方式的优点：提高可载重量，增加续航时间，结构更简单，控制更容易，大幅提升飞行器的性能。与现有技术相比，本发明不仅提供了两种动力模式，而且即便主动力组失效飞行器仍可继续飞行，产品更加安全可靠，稳定性大大提高。
实施例2
一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源1、燃料储存装置2、转速控制器、电子调速器和中央处理器；机架包括支撑座3和多条支撑臂，支撑座3上安装电源1、燃料储存装置2和中央处理器；支撑臂的一端固定在支撑座3上，支撑臂的另一端安装旋翼组件；旋翼组件分别与电源1、燃料储存装置2、转速控制器和电子调速器连接；中央处理器分别与电源1、转速控制器和电子调速器连接；其中燃料为乙醇。
旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，发动机旋翼组件和电动机旋翼组件均安装在支撑臂的另一端；发动机旋翼组件包括发动机4和与发动机4装配连接的发动机旋翼5，发动机4分别与燃料储存装置2和转速控制器连接，转速控制器安装在支撑臂上；电动机旋翼组件包括电动机6和与电动机6装配连接的电动机旋翼7，电动机6分别与电源1和电子调速器连接，电子调速器安装在支撑臂上。
发动机旋翼5与电动机旋翼7形状相同，均为三桨叶式旋翼。
支撑臂包括4条第一支撑臂8和4条第二支撑臂9，第一支撑臂8和第二支撑臂9相互间隔设置；第一支撑臂8的另一端安装发动机旋翼组件，第二支撑臂9的另一端安装电动机旋翼组件；第一支撑臂8和第二支撑臂9位于同一平面。
发动机4的输出轴向上，发动机旋翼5安装在发动机4的输出轴上，电动机6的输出轴向下，电动机旋翼7安装在电动机6的输出轴上。
实施例3
一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源1、燃料储存装置2、转速控制器、电子调速器和中央处理器；机架包括支撑座3和多条支撑臂，支撑座3上安装电源1、燃料储存装置2和中央处理器；支撑臂的一端固定在支撑座3上，支撑臂的另一端安装旋翼组件；旋翼组件分别与电源1、燃料储存装置2、转速控制器和电子调速器连接；中央处理器分别与电源1、转速控制器和电子调速器连接；其中，燃料为汽油与乙醇的混合物。
旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，发动机旋翼组件和电动机旋翼组件均安装在支撑臂的另一端；发动机旋翼组件包括发动机4和与发动机4装配连接的发动机旋翼5，发动机4分别与燃料储存装置2和转速控制器连接，转速控制器安装在支撑臂上；电动机旋翼组件包括电动机6和与电动机6装配连接的电动机旋翼7，电动机6分别与电源1和电子调速器连接，电子调速器安装在支撑臂上。
发动机旋翼5与电动机旋翼7形状不同，其中，发动机旋翼5为二桨叶式旋翼，电动机旋翼7均为三桨叶式旋翼。
支撑臂包括4条第一支撑臂8和4条第二支撑臂9，第一支撑臂8和第二支撑臂9相互间隔设置；第一支撑臂8的另一端安装发动机旋翼组件，第二支撑臂9的另一端安装电动机旋翼组件；第一支撑臂8和第二支撑臂9位于同一平面。
发动机4和电动机6的输出轴均向上，且发动机旋翼5和电动机旋翼7分别安装在发动机4的输出轴和电动机6的输出轴上。
实施例4
一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源1、燃料储存装置2、转速控制器、电子调速器和中央处理器；机架包括支撑座3和多条支撑臂，支撑座3上安装电源1、燃料储存装置2和中央处理器；支撑臂的一端固定在支撑座3上，支撑臂的另一端安装旋翼组件；旋翼组件分别与电源1、燃料储存装置2、转速控制器和电子调速器连接；中央处理器分别与电源1、转速控制器和电子调速器连接；其中，燃料为汽油与乙醇的混合物。
旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，发动机旋翼组件和电动机旋翼组件均安装在支撑臂的另一端；发动机旋翼组件包括发动机4和与发动机4装配连接的发动机旋翼5，发动机4分别与燃料储存装置2和转速控制器连接，转速控制器安装在支撑臂上；电动机旋翼组件包括电动机6和与电动机6装配连接的电动机旋翼7，电动机6分别与电源1和电子调速器连接，电子调速器安装在支撑臂上。
发动机旋翼5与电动机旋翼7形状相同，均为三桨叶式旋翼。
支撑臂包括3条第一支撑臂8和3条第二支撑臂9，第一支撑臂8和第二支撑臂9相互间隔设置；第一支撑臂8的另一端安装发动机旋翼组件，第二支撑臂9的另一端安装电动机旋翼组件；第一支撑臂8和第二支撑臂9位于同一平面。
发动机4和电动机6的输出轴均向上，且发动机旋翼5和电动机旋翼7分别安装在发动机4的输出轴和电动机6的输出轴上。
实施例5
一种多旋翼飞行器，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源1、燃料储存装置2、转速控制器、电子调速器和中央处理器；机架包括支撑座3和多条支撑臂，支撑座3上安装电源1、燃料储存装置2和中央处理器；支撑臂的一端固定在支撑座3上，支撑臂的另一端安装旋翼组件；旋翼组件分别与电源1、燃料储存装置2、转速控制器和电子调速器连接；中央处理器分别与电源1、转速控制器和电子调速器连接；其中，燃料为汽油与乙醇的混合物。
旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，发动机旋翼组件和电动机旋翼组件均安装在支撑臂的另一端；发动机旋翼组件包括发动机4和与发动机4装配连接的发动机旋翼5，发动机4分别与燃料储存装置2和转速控制器连接，转速控制器安装在支撑臂上；电动机旋翼组件包括电动机6和与电动机6装配连接的电动机旋翼7，电动机6分别与电源1和电子调速器连接，电子调速器安装在支撑臂上。
发动机旋翼5与电动机旋翼7形状相同，均为三桨叶式旋翼。
支撑臂包括4条第一支撑臂8和4条第二支撑臂9，第一支撑臂8和第二支撑臂9相互间隔设置；第一支撑臂8的另一端安装发动机旋翼组件，第二支撑臂9的另一端安装电动机旋翼组件；第一支撑臂8和第二支撑臂9位于同一平面。
发动机4和电动机6的输出轴均向下，且发动机旋翼5和电动机旋翼7分别安装在发动机4的输出轴和电动机6的输出轴上。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多旋翼飞行器，其特征在于，包括机架和安装在机架上的旋翼组件、电源（1）、燃料储存装置（2）、转速控制器、电子调速器和中央处理器；所述旋翼组件分别与所述电源（1）、所述燃料储存装置（2）、所述转速控制器和所述电子调速器连接；所述中央处理器分别与所述电源（1）、所述转速控制器和所述电子调速器连接。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述机架包括支撑座（3）和多条支撑臂，所述支撑座（3）上安装所述电源（1）、所述燃料储存装置（2）和所述中央处理器；所述支撑臂的一端固定在所述支撑座（3）上，所述支撑臂的另一端安装所述旋翼组件；所述支撑臂上还安装所述转速控制器和所述电子调速器。
3.根据权利要求2所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼组件由发动机旋翼组件和电动机旋翼组件组成，所述发动机旋翼组件和所述电动机旋翼组件均安装在所述支撑臂的另一端；所述发动机旋翼组件包括发动机（4）和与发动机（4）装配连接的发动机旋翼（5），所述发动机（4）分别与所述燃料储存装置（2）和所述转速控制器连接，所述转速控制器安装在所述支撑臂上；所述电动机旋翼组件包括电动机（6）和与电动机（6）装配连接的电动机旋翼（7），所述电动机（6）分别与所述电源（1）和所述电子调速器连接，所述电子调速器安装在所述支撑臂上。
4.根据权利要求3所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述支撑臂包括4条第一支撑臂（8）和4条第二支撑臂（9），所述第一支撑臂（8）和所述第二支撑臂（9）相互间隔设置；所述第一支撑臂（8）的另一端安装所述发动机旋翼组件，所述第二支撑臂（9）的另一端安装所述电动机旋翼组件。
5.根据权利要求4所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述第一支撑臂（8）位于第一平面，所述第二支撑臂（9）位于第二平面，所述第一平面位于所述第二平面上方。
6.根据权利要求3所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述发动机旋翼（5）与所述电动机旋翼（7）形状相同。
7.根据权利要求6所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述发动机旋翼（5）与所述电动机旋翼（7）均为二桨叶式旋翼。
8.根据权利要求6所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述发动机旋翼（5）与所述电动机旋翼（7）均为三桨叶式旋翼。
9.根据权利要求3或4所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述发动机（4）的输出轴向上，所述发动机旋翼（5）安装在所述发动机（4）的输出轴上，所述电动机（6）的输出轴向下，所述电动机旋翼（7）安装在所述电动机（6）的输出轴上。
10.根据权利要求1所述的一种多旋翼飞行器，其特征在于，所述燃料为汽油、乙醇，或者汽油与乙醇的混合物。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114852338A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-08-05 | 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司 | 一种混合动力运载无人机及运载系统 |
| CN116812185A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-29 | 深圳技术大学 | 用于相机监测的八轴无人机 |
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2018
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190125 |