CN111356638B - 动力组件、动力系统及无人机 - Google Patents

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Abstract

一种动力组件、动力系统及无人机。该动力组件包括：发动机、传动机构、发电机以及电池，传动机构包括与发动机的输出轴传动连接的第一驱动轴和第二驱动轴，第一驱动轴用于驱动推进螺旋桨转动，第二驱动轴用于驱动发电机发电；发电机与电池电连接，以便为电池充电；电池用于驱动水平旋翼转动。动力系统包括上述动力组件。无人机包括上述动力系统。该无人机实现了发动机在驱动螺旋浆的同时为电池充电的功能，使得无人机无需配置大电池，延长了无人机的水平飞行时间；由于电池可以驱动水平旋翼，且电池中已亏损的电量可以由发动机进行补充，增加了无人机的悬停次数。

Description

动力组件、动力系统及无人机
技术领域
本发明实施例涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种动力组件、动力系统及无人机。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和程序控制装置操纵的不载人飞行器，具有造价低、使用方便等优点，广泛应用于日常生活中的各个领域，例如将无人机用来拍摄、探测、运输等等。
无人机的驱动系统可以采用纯电动系统，驱动系统包括电池、电动机和旋翼，电池为电动机的运行提供电能，电动机进一步驱动旋翼转动，从而实现无人机的飞行。但是，电池的重量占无人机重量的比重较大，且飞行过程中无人机的重量不会变轻，因此这种驱动系统的无人机的飞行时间和飞行距离都会受到限制，电池单次只能提供无人机有限距离的飞行。
无人机的驱动系统还可以采用油动系统，驱动系统包括燃油、发动机和机翼，发动机通过使用燃油来为无人机提供动力。这种无人机可以实现长时间长距离的飞行，但由于发动机本身即较重，无人机的体积庞大，不便于携带，同时，这种无人机由于燃油发动机结构的限制，很难以实现旋翼驱动，从而很难实现垂直起降，用途十分有限。
无人机的驱动系统还可以采用油电混合驱动系统，这种无人机可以使用电池进行垂直起降，使用燃油发动机进行巡航，但由于这种无人机体积仍然庞大，配搭的电池通常只能使无人机只有一次悬停降落的机会，限制了无人机在飞行过程中的用途。
因此，提供一种更好的动力系统的无人机，是现在需要解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种动力组件、动力系统及无人机，本发明能够延长无人机的飞行时间和悬停次数。本专利针对的是垂直起降固定翼无人机，使用水平旋翼进行垂直起飞降落，使用推进螺旋桨进行水平飞行。此类无人机主要用于长距离飞行而不是悬停，水平飞行时，由于机翼可以产生升力，水平旋翼在水平飞行时可以停止转动或缓慢转动以减少能量消耗。本专利在常规的多旋翼无人机上无法应用，因为多旋翼无人机在平飞时，水平旋翼产生所有的升力。
本专利同样适用于其他在水平飞行时不使用电动机驱动旋翼产生升力的无人机，包括垂直起降自转旋翼机(水平旋翼在风的作用下自转产生升力而不是电机驱动)和飞艇无人机(平飞时完全依靠气囊充气产生浮力，只有起降时水平旋翼才会辅助产生升力)。
本发明的第一方面提供一种动力组件，用于驱动设置有推进螺旋桨及水平旋翼的无人机，所述动力组件包括：发动机、传动机构、发电机以及电池，所述传动机构包括与所述发动机的输出轴传动连接的第一驱动轴和第二驱动轴，所述第一驱动轴用于驱动所述推进螺旋桨转动，所述第二驱动轴用于驱动所述发电机发电；所述发电机与所述电池电连接，以为所述电池充电；所述电池用于驱动所述水平旋翼转动。推进螺旋桨产生水平推力,水平旋翼产生向上的推(升)力.
本发明的另一方面提供一种动力系统，包括：推进螺旋桨、多个水平旋翼、多个电机以及如上任一项所述的动力组件，每个所述水平旋翼均固定在一个所述电机的输出轴上，所述电机连接所述电池和电源模块。
本发明的又一方面提供一种无人机，包括：飞控系统以及如上任一项所述的动力系统，所述动力系统包括推进螺旋桨、多个水平旋翼、多个电机以及动力组件，所述动力组件包括发动机、传动机构、发电机以及电池，所述传动机构包括与所述发动机的输出轴传动连接的第一驱动轴和第二驱动轴，所述第一驱动轴用于驱动所述推进螺旋桨转动，所述第二驱动轴用于驱动所述发电机发电；所述发电机与所述电池电连接，以为所述电池充电；所述电池用于驱动所述水平旋翼转动。
本发明实现了发动机在驱动垂直螺旋浆的同时为电池充电的功能，使得无人机无需配置大电池，减轻了无人机的总重量，延长了无人机的水平飞行时间；由于电池可以驱动水平旋翼，且电池中已亏损的电量可以由发动机进行补充，从而使无人机在一次飞行任务期间能够完成多次悬停。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的动力组件的结构简图；
图2为本发明另一实施例提供的动力组件的结构简图；
图3为本发明再一实施例提供的动力组件的结构简图；
图4为本发明一实施例提供的动力系统的结构简图；
图5为本发明一实施例提供的无人机的结构简图；
图6为本发明一实施方式提供的无人机中的能量流向图；
图7为本发明另一实施方式提供的无人机中的能量流向图；
图8为本发明再一实施方式提供的无人机中的能量流向图；
图9为本发明又一实施方式提供的无人机中的能量流向图。
附图标记：
100-发动机； 210-第一驱动轴；
220-第二驱动轴； 300-发电机；
400-电池； 500-电源模块；
600-推进螺旋桨； 710-水平旋翼；
720-电机； 800-电子调速器；
900-飞控系统； 1000-机身；
1100-机翼； 1200-尾翼；
1300-油箱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1为本发明一实施例提供的动力组件的结构简图；请参照图1。本实施例提供一种动力组件，用于驱动设置有推进螺旋桨及水平旋翼的无人机，动力组件包括：发动机100、传动机构、发电机300以及电池400，传动机构包括与发动机100的输出轴传动连接的第一驱动轴210和第二驱动轴220，第一驱动轴210用于驱动推进螺旋桨转动，第二驱动轴220用于驱动发电机300发电；发电机300与电池400电连接，以为电池400充电；电池400用于为驱动水平旋翼转动的旋翼动力机构供电。
具体的，本实施例的动力组件可用于无人机等飞行器上。动力组件包括发动机100，发动机100为涡轮轴发动机。可以理解的是，发动机100也可以为内燃机。发动机100的输出轴传动连接有第一驱动轴210和第二驱动轴220，其中，第一驱动轴210可用于驱动无人机的推进螺旋桨转动，以使无人机保持水平飞行的状态；第二驱动轴220可用于驱动发电机300，带动发电机300发电，发电机300发出的电能能够为电池400充电。电池400可以为驱动水平旋翼转动的旋翼动力机构供电，以使无人机实现垂直起降，或者保持悬停状态。旋翼动力机构可以包括水平旋翼的电机和电子调速器等部件。无人机的悬停时间受电池400所存储的电能或相关控制信号的影响，当无人机由悬停状态转变成水平飞行状态后，电池400亏损的电能可以由发电机300进行补充，从而使无人机在一次飞行任务期间能够完成更多次的悬停。此外，本实施例的动力组件所配备的电池400只需要满足至少维持一次悬停任务即可，无需匹配较大体积的电池，从而减轻了动力组件的重量，有利于延长无人机的飞行时间。其中，上述悬停状态是指依靠水平旋翼产生升力,垂直上升下降或静止,或低速的移动的状态。
本实施例通过设置与发动机100的输出轴连接的第一驱动轴210和第二驱动轴220，第一驱动轴210用于驱动推进螺旋桨，第二驱动轴220用于驱动发电机，发电机300与电池400电连接，从而实现了发动机100在驱动垂直螺旋浆的同时为电池400充电的功能，从而无需配置大电池，减轻了动力组件的总重量；由于电池400可以驱动水平旋翼，且电池400中已亏损的电量可以由发动机100进行补充，因此延长了使用电池400驱动水平旋翼的时间。
进一步地，本实施例中的第一驱动轴210与第二驱动轴220可以同时启动或停止。也即，发动机100同步驱动第一驱动轴210和第二驱动轴220转动，从而能够在驱动推进螺旋桨的同时带动发电机300发电，使无人机能够在水平飞行时为电池400进行充电。
进一步地，本实施例中的第二驱动轴220的运行时间范围可以位于第一驱动轴210的运行时间范围之内。也即，发动机100驱动第二驱动轴220转动的时间范围落入发动机100驱动第一驱动轴210转动的时间范围内，从而能够在驱动推进螺旋桨的同时选择性的驱动发电机300发电，使无人机能够在水平飞行时选择性的为电池400进行充电，即可以选择在电池400充满电后停止驱动第二驱动轴220，仅驱动第一驱动轴210以保持无人机的水平飞行。
具体的，动力组件还包括用于控制发动机100的输出轴与第二驱动轴220传动连接状态的离合机构，通过控制该离合机构实现对第二驱动轴220转动状态的控制。
进一步地，本实施例的动力组件还包括第一传动齿轮系和第二传动齿轮系，其中，第一传动齿轮系用于传动连接发动机100的输出轴与第一驱动轴210，第二传动齿轮系用于传动连接发动机100的输出轴与第二驱动轴220，第一传动齿轮系和第二传动齿轮系可以为行星齿轮系，其具体的结构可以根据实际需要进行设置。
更进一步地，可以使发动机100向推进螺旋浆输出的功率大于发动机100向发电机300输出的功率，进而将发动机100的功率中的大部分输出至第一驱动轴210，维持无人机的水平飞行；发动机100的功率中的少部分输出至发电机300，给电池400充电，以补充电池400亏损的电能。
进一步地，第一驱动轴210往第一方向延伸，以与推进螺旋桨传动连接；第二驱动轴220往第二方向延伸，以与发电机300传动连接。
其中，在一个可选的实施方式中，如图1所示，第一方向与第二方向之间的角度为180°。图2为本发明另一实施例提供的动力组件的结构简图；请参照图2。在另一个可选的实施方式中，第一方向垂直于第二方向。
当然，本领域技术人员清楚的是，可以根据实际需要设置第一方向与第二方向之间的角度值，并不仅仅限于上述实施方式。
图3为本发明再一实施例提供的动力组件的结构简图；请参照图3。进一步地，本实施例的动力组件还包括电源模块500，发电机300通过电源模块500连接电池400，电源模块500可以调节发电机300向电池400的充电功率，使得充电电压更稳定，有利于延长电池400的寿命。
进一步地，本实施例的电源模块500还用于向水平旋翼提供驱动动力，即可以通过电源模块500使发电机300发出的电能直接带动水平旋翼，以维持无人机的悬停状态，无人机的悬停状态可以由电池400和发电机300共同维持，从而可以缩短电池400的充电时间，使无人机能够在短时间内执行多次悬停任务。
实施例二
图4为本发明一实施例提供的动力系统的结构简图；请参照图4。本实施例提供一种动力系统，包括推进螺旋桨600、多个水平旋翼710、多个电机720以及如上实施例一所述的动力组件，每个水平旋翼710均固定在一个电机720的输出轴上，电机720连接电池400和电源模块500。
具体的，本实施例的动力系统可适配于无人机等飞行器上。动力系统包括发动机100、传动机构、发电机300、电池400、电源模块500、推进螺旋桨600、多个水平旋翼710以及多个电机720。其中，水平旋翼710和电机720的数量可根据需要进行设置，本实施例中，设有四个水平旋翼710及四个电机720。旋翼动力机构可以包括电机720。发动机100的输出轴传动连接第一驱动轴210和第二驱动轴220，第一驱动轴210与推进螺旋桨600传动连接，可以驱动推进螺旋桨600转动，以使无人机保持水平飞行的状态。第二驱动轴220与发电机300传动连接，带动发电机300发电。发电机300通过电源模块500连接电池400，在无人机水平飞行时，发电机300可通过电源模块500向电池400充电，以补充电池400亏损的电能，保证无人机能够顺利的执行下一次悬停；无人机在悬停时，发电机300可通过电源模块500向电机720供电，从而直接驱动水平旋翼710，减小电池400中电能的消耗；通过上述方式，本实施例的动力系统能够使无人机在一次飞行任务期间完成更多次的悬停，因此本实施例的动力系统无需匹配较大体积的电池，从而减轻了动力系统的重量，有利于延长无人机的飞行时间。
由于设置有上述动力组件，从而实现了发动机100在驱动垂直螺旋浆600的同时为电池400充电的功能，使得动力系统无需配置大电池，相比于现有技术，减轻了动力系统的总重量；由于电池400可以为驱动水平旋翼710的电机720供电，且电池400中已亏损的电量可以由发动机100进行补充，因此延长了使用电池400来驱动水平旋翼的时间。
进一步地，本实施例的动力系统还包括电子调速器800，电子调速器800与电机720电连接，用于控制电机720的工作状态。其中，电机720的工作状态包括：转速、转向、角速度以及加速度中的一种或者多种。通过控制电机720的工作状态，能够使无人机保持平衡。
实施例三
图5为本发明一实施例提供的无人机的结构简图；请参照图5。本实施例提供一种无人机，包括：飞控系统900以及如上实施例二所述的动力系统。
具体的，本实施例的无人机包括机身1000，机身1000包括机翼1100和尾翼1200，机翼1100设置在机身1000的侧面，其具体数量可根据需要进行设置，本实施例中设有四个机翼1100，两两对称的分布在机身1000的侧面；尾翼1200设置在机身1000前进方向的后端。机身1000用于安装动力系统，发动机100、传动机构、发电机300、电池400、电源模块500、推进螺旋桨600、多个水平旋翼710、多个电机720以及电子调速器800分别设在机身1000上不同的位置，且构成两套动力系统。其中，用于维持无人机悬停的动力系统包括发动机100、第二驱动轴220、发电机300、电池400、电源模块500、多个水平旋翼710、多个电机720以及电子调速器800；用于维持无人机水平飞行的动力系统包括发动机100、第一驱动轴220以及推进螺旋桨600。每个水平旋翼710均固定在一个电机720的输出轴上，每个机翼1100上均设有一个电机720；推进螺旋桨600固定在机身1000的尾部。
此外，本实施例中的水平旋翼710还可以直接设置在机身1000上，水平旋翼710的数量可以根据需要进行设置，多个水平旋翼710可以呈放射状布置且对称设置。水平旋翼710可以直接安装在机身1000的上表面、下表面或用枝杆和机身1000连接，其安装角度和位置不做限制，水平旋翼710也可以安装在尾翼1200上。
机身1000内还设有油箱1300，油箱1300用于为发动机100提供燃料。
飞控系统900连接发动机100、发电机300、电子调速器800、电池400和电源模块500，可以调节各设备的工作状态。
还可以设置多种传感器，传感器与飞控系统900连接，以便于飞控系统900感知当前无人机的飞行状态。
具体的，图6为本发明一实施方式提供的无人机中的能量流向图；请参照图6。在一种可能的实施方式中，无人机处于悬停时，可以仅由电池400驱动水平旋翼710转动。此时，电池400中的能量足以维持无人机悬停预设的时间，电池400中的能量经过电子调速器800、电机720到达水平旋翼710，以维持无人机的悬停状态。
图7为本发明另一实施方式提供的无人机中的能量流向图；请参照图7。在另一种可能的实施方式中，无人机处于悬停时，可以由电池400和电源模块500共同驱动水平旋翼转动。此时，电池400中的能量不足以维持无人机悬停预设的时间，可以利用电源模块500共同驱动水平旋翼710。具体的，油箱1300为发动机100提供燃料，发动机100驱动发电机300运行，发电机300发出的电能以及电池400中存储的电能同时经过电子调速器800、电机720到达水平旋翼710，共同驱动水平旋翼710转动，以使无人机能够保持预设的悬停时间。
在无人机处于悬停的状态时，飞控系统900还根据无人机悬停时的状态通过电子调速器800控制电机720的工作状态。
电机720的工作状态包括：转速、转向、角速度以及加速度中的一种或者多种，通过控制电机720的工作状态，能够使无人机在当前状态下保持平衡。
图8为本发明再一实施方式提供的无人机中的能量流向图；请参照图8。在再一种可能的实施方式中，无人机处于水平飞行时，可以将发动机100的输出功率中的一部分用于驱动发电机300；发动机100的输出功率中的另一部分用于驱动推进螺旋桨600。此时，无人机在水平飞行时可以为电池400充电，以补充电池400中亏损的电能，为无人机执行下一次悬停任务做准备。具体的，油箱1300为发动机100提供燃料，发动机100同时驱动第一驱动轴210和第二驱动轴220转动，第一驱动轴210带动推进螺旋桨600，以维持无人机的水平飞行状态；第二驱动轴220带动发电机300发电，发电机300发出的电能通过电源模块500后为电池400充电，以补充电池400中亏损的电能。
图9为本发明又一实施方式提供的无人机中的能量流向图；请参照图9。在又一种可能的实施方式中，无人机处于水平飞行时，可以将发动机100的输出功率全部用于驱动推进螺旋桨600，此时，电池400无需充电(已充满或剩余电量足够后续悬停使用)。具体的，油箱1300为发动机100提供燃料，发动机100驱动第一驱动轴210转动，第一驱动轴210带动推进螺旋桨600，以维持无人机的水平飞行状态。
在无人机处于水平飞行的状态时，飞控系统600还用于根据电池400的当前能量和发电机300的功率控制电源模块500对电池400进行充电的时间。充电时间受到单位时间内的充电量影响，与发动机100、传动系统、发电机300、电源模块500和电池400的具体结构相关。
可选的，电池400充满电后至少能够带动无人机悬停1分钟，具体时间可根据起降时间需要设置。
在无人机处于水平飞行的状态时，飞控系统600还用于根据无人机水平飞行时的状态调节发动机100向推进螺旋桨600和发电机300的输出功率比例。
其中，无人机水平飞行时的状态包括维持无人机水平飞行所需的功率以及电池400充电所需的功率。
具体的，可以根据对应传感器捕捉到的无人机水平飞行时的数据，经飞控系统600处理后确定出维持无人机水平飞行所需的功率以及电池400充电所需的功率的具体数值，从而调节发动机100向推进螺旋桨600和发电机300的输出功率比例。
本实施例的无人机实现了发动机100在驱动垂直螺旋浆600的同时为电池400充电的功能，使得无人机无需配置大电池，相比于现有技术，减轻了无人机的总重量，延长了无人机的水平飞行时间；由于电池400可以驱动水平旋翼710，且电池400中已亏损的电量可以由发动机100进行补充，因此在无人机每次悬停时间相同的前提下，相比于现有技术，延长了无人机的悬停次数。
下面以一个具体实施方式为例，对本实施例的内容进行进一步说明。
假定固定翼无人机起飞重量为1吨，安装有直径2米的水平旋翼8个，悬停需要大约250kw的功率，要求电池可以满足悬停5分钟。无人机时速200km/h水平飞行需要大约100kw的轴功率。无人机留给能量系统的重量为400kg，占起飞重量的40％，这部分重量在燃油无人机上全部为邮箱的重量，在纯电动无人机上全部为电池的重量，在本申请的无人机上为发电机、电池和油箱的总重量。假设电池能量密度0.18kwh/kg，发动机和电动机功率密度接近，约2kw/kg，发电机功率密度取0.3kw/kg。
当无人机是纯电动无人机时。在1吨重量下，每悬停一分钟，需要消耗23kg电池的能量，每水平飞行一分钟，需要消耗9.2kg电池的能量。要求电池可以满足悬停5分钟，剩下的电能用于巡航。
仅仅是无人机的起降就需要耗电20.8kw.h，即消耗115kg电池的能量，电池重量按照飞机的40％即400kg来算，还剩有285kg电池的能量可用于水平飞行，即水平飞行时间仅为30min。电池的寿命一般只能维持200～500次充放电，意味着飞机需要经常换电池。
当无人机是燃油无人机时，考虑到发电效率损失，无人机的起降需要300kw以上功率的发动机和发电机，但无人机水平飞行时只用到无人机起降时1/3的功率，发动机需要长时间在低功率状态运行，效率不高。发电机的重量也比较重，且大功率发动机的成本高昂。
采用本实施例的方案，无人机可携带一台小型涡轮轴发动机，发动机功率仅需要130kw，其中100kw直接驱动推进螺旋桨，用于无人机的水平飞行，同时可驱动一台功率为30kw的发电机，即30kw的富余功率给电池充电。估计电源系统和发电机的重量一共100kg。由于飞行过程中电池可以充电，算上电池的能量，电池只需要满足无人机悬停3分钟，即12.5kwh的能量，重量仅为69kg。电池从没电到充满电仅需要30分钟,相当于每30分钟有一次悬停机会。能量系统的剩余重量231kg留给燃料系统，减去油箱的重量20kg，可用的燃料重量为211kg。即使忽略燃料消耗引起的重量减轻，按照发动机耗油率每千瓦时0.4千克计算，无人机可以续航3.5小时，是纯电动飞机的7倍，发动机功率只要燃油无人机的一半。
采用本实施例的方案，无人机可携带一台小型涡轮轴发动机，发动机功率仅需要120kw，其中100kw直接驱动推进螺旋桨，用于无人机的水平飞行，同时可驱动一台功率为20kw的发电机，即20kw的富余功率给电池充电。估计电源系统和发电机的重量一共67kg。由于飞行过程中电池可以充电，算上电池的能量。电池只需要满足无人机悬停3分钟，即12.5kwh的能量，重量仅为69kg，电池从没电到充满电仅需要45分钟，相当于每45分钟有一次悬停机会。能量系统的剩余重量264kg留给燃料系统，减去油箱的重量20kg，可用的燃料重量为244kg。即使忽略燃料消耗引起的重量减轻，按照发动机耗油率每千瓦时0.4千克计算，无人机可以续航5小时，是纯电动飞机的10倍。
采用本实施例的方案，如果无人机仅作200km左右城际短途飞行，可以比纯电动无人机多带200kg左右的载荷。
由此可见，只要选择轻量的发电机，本实施例可以做到比纯电动无人机更长的续航，同时需要的发动机功率比燃油无人机也更小。通过优化发动机和电池的尺寸，可以降低无人机的重量和成本。短途飞行或需要经常悬停时，可以用更大的发电机，长途飞行则用更小的发电机，灵活性较大。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (28)

1.一种动力组件，用于驱动设置有推进螺旋桨及水平旋翼的飞行器，其特征在于，所述动力组件包括：发动机、传动机构、发电机以及电池，所述传动机构包括与所述发动机的输出轴传动连接的第一驱动轴和第二驱动轴，所述第一驱动轴用于驱动所述推进螺旋桨转动，所述第二驱动轴用于驱动所述发电机发电；所述发电机与所述电池电连接，以为所述电池充电；所述电池用于为驱动所述水平旋翼转动的旋翼动力机构供电；所述第二驱动轴的运行时间范围位于所述第一驱动轴的运行时间范围之内以实现在驱动所述推进螺旋桨的同时选择性的驱动所述发电机发电，且在驱动所述发电机发电的情形下，所述发动机向所述推进螺旋桨和所述发电机的输出功率比例能够根据所述飞行器水平飞行时的状态调节。
2.根据权利要求1所述的动力组件，其特征在于，所述第一驱动轴与所述第二驱动轴同时启动或停止。
3.根据权利要求1所述的动力组件，其特征在于，所述动力组件还包括用于控制所述发动机的输出轴与所述第二驱动轴传动连接状态的离合机构。
4.根据权利要求1所述的动力组件，其特征在于，所述动力组件还包括：第一传动齿轮系和第二传动齿轮系，所述第一传动齿轮系用于传动连接所述发动机的输出轴与所述第一驱动轴，所述第二传动齿轮系用于传动连接所述发动机的输出轴与所述第二驱动轴。
5.根据权利要求4所述的动力组件，其特征在于，所述发动机向所述推进螺旋桨输出的功率大于所述发动机向所述发电机输出的功率。
6.根据权利要求1所述的动力组件，其特征在于，所述第一驱动轴往第一方向延伸，以与所述推进螺旋桨传动连接；所述第二驱动轴往第二方向延伸，以与所述发电机传动连接。
7.根据权利要求6所述的动力组件，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。
8.根据权利要求6所述的动力组件，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向之间的角度为180°。
9.根据权利要求1-8中任一所述动力组件，其特征在于，还包括电源模块，所述发电机通过所述电源模块连接所述电池。
10.根据权利要求9所述动力组件，其特征在于，所述电源模块还用于驱动所述水平旋翼转动。
11.根据权利要求1所述动力组件，其特征在于，所述发动机为涡轮轴发动机。
12.一种动力系统，其特征在于，包括：推进螺旋桨、多个水平旋翼、多个电机以及权利要求1至11任一项所述的动力组件，每个所述水平旋翼均固定在一个所述电机的输出轴上，所述电机连接电池和电源模块。
13.根据权利要求12所述的动力系统，其特征在于，还包括电子调速器，所述电子调速器与所述电机电连接，用于控制所述电机的工作状态。
14.根据权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述电机的工作状态包括：转速、转向、角速度以及加速度中的一种或者多种。
15.一种飞行器，其特征在于，包括：飞控系统以及权利要求12至14任一项所述的动力系统。
16.根据权利要求15所述的飞行器，其特征在于，在所述飞行器处于悬停的状态下，所述电池驱动所述水平旋翼转动。
17.根据权利要求15所述的飞行器，其特征在于，在所述飞行器处于悬停的状态下，所述电池和电源模块共同驱动所述水平旋翼转动。
18.根据权利要求16或17所述的飞行器，其特征在于，所述飞控系统根据所述飞行器悬停时的状态通过电子调速器控制电机的工作状态。
19.根据权利要求18所述的飞行器，其特征在于，所述电机的工作状态包括：转速、转向、角速度以及加速度中的一种或者多种。
20.根据权利要求15所述的飞行器，其特征在于，在所述飞行器处于水平飞行的状态下，所述发动机的输出功率中的一部分用于驱动所述发电机；所述发动机的输出功率中的另一部分用于驱动所述推进螺旋桨。
21.根据权利要求15所述的飞行器，其特征在于，在所述飞行器处于水平飞行的状态下，所述发动机的输出功率全部用于驱动所述推进螺旋桨。
22.根据权利要求20或21所述的飞行器，其特征在于，所述飞控系统用于根据所述电池的当前能量和所述发电机的功率控制所述电源模块对所述电池进行充电的时间。
23.根据权利要求22所述的飞行器，其特征在于，所述电池充满电后至少能够带动所述飞行器悬停1分钟。
24.根据权利要求20或21所述的飞行器，其特征在于，所述飞控系统用于根据所述飞行器水平飞行时的状态调节所述发动机向所述推进螺旋桨和发电机的输出功率比例。
25.根据权利要求24所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器水平飞行时的状态包括维持所述飞行器水平飞行所需的功率以及所述电池充电所需的功率。
26.根据权利要求15所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：机身、机翼和尾翼，所述机翼设置在所述机身的侧面，所述尾翼设置在所述机身前进方向的后端。
27.根据权利要求26所述的飞行器，其特征在于，所述水平旋翼为多个，多个所述水平旋翼放射状布置且对称布置。
28.根据权利要求15所述的飞行器，其特征在于，还包括油箱，所述油箱用于为所述发动机提供燃料。
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