CN112849412A - 一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，包括机身，所述机身的两侧连接有机翼，机翼的上方固定有储氢罐，储氢罐的位置靠近机身，储氢罐前端为圆锥形，机翼的下方连接有武器挂架。本发明通过在机翼上方固定储氢罐，增加了机翼下方武器挂架的大小，因此可以增加挂弹数量，同时储氢罐的设置还可以增加升力。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，涉及一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机。
背景技术
用无人机代替有人飞机执行高风险作战任务，是当今国际航空领域一个重要发展方向。未来陆、海、空、天、电五维一体的战争中，军用无人机的使用将会非常广泛，不仅能执行各种非杀伤性任务(侦察、监视等)，又能执行各种软、硬杀伤任务。军事无人机是指携带有导弹或激光武器的无人作战飞机，主要任务是攻击、拦截地面和空中目标。和传统有人驾驶的飞机相比，无人机具有成本低、维护少、无飞行员、没有与人相关的安全性要求等特点，所以可以在不牺牲人员的情况下，完成高风险任务，进行精确打击。
现有的一种无人机，利用氢氧燃料电池作为无人机动力来源，储氢罐安装在无人机两侧机翼下方，这可以提供持久的动力且不会产生很大的噪音，但是如果是察打一体无人机的话，会对无人机挂弹数量有影响，降低无人机的作战效能。
另外现有的无人机光电舱基本上都加装在机腹的位置，这导致无人机在执行任务时，因为机身的风阻会增大，从而降低无人机的机动性，同时还会增加无人机的能耗。
发明内容
本发明目的在于提供一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，以解决察打无人机利用氢氧燃料电池作为无人机动力来源同时挂弹数量少的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机的具体技术方案如下：
一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，包括机身，机身的两侧连接有机翼，机翼的上方固定有储氢罐，储氢罐的位置靠近机身，储氢罐前端为圆锥形，机翼的下方连接有武器挂架。
其中储氢罐后端设置有储气罐进气口，储气罐进气口上设置有压力阀，储氢罐后端连接有储氢罐盖，储氢罐盖为圆锥形，储氢罐与机翼的连接处设置有储氢罐出气口，储氢罐出气口与机身内部的进气管相连接。
其中机翼的翼端为上翘结构，机翼后端安装有副翼。
其中机身内部安装有燃料电池电堆，燃料电池电堆靠近机翼的一侧设置有第一进气管和第二进气管，第一进气管与机身两侧储氢罐出气口连接，第二进气管与机身下面的进气口连接，燃料电池电堆靠近机尾的一侧安装有废弃物排泄管。
其中进气管前端安装有压气机。
其中燃料电池电堆电能输出端安装有燃料电池升压变频器。
其中机身的下方连接有起落架，机身内部对应位置设置有起落架收纳舱，机身的尾部安装有螺旋桨，机身靠近螺旋桨的一端固定连接有尾翼。
其中尾翼包括与机翼在同一水平面上的平尾，平尾后端设置有升降舵，平尾上垂直安装有垂尾，所述垂尾后端设置有方向舵。
其中还包括光电舱，光电舱包括光电舱外壳，光电舱外壳通过旋转轴B 连接在方位支架上，旋转轴B与步进电机B相连接，所述方位支架远离光电舱外壳的一端固定安装有步进电机A，步进电机A连接有旋转轴A，旋转轴A的另一端连接到机身的机头位置，光电舱与机身形成一个整体。
其中光电舱外壳中安装有光电舱控制器、孔径相机、红外相机、激光组件。
本发明的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机具有以下优点：在机翼上方固定储氢罐，增加了机翼下方武器挂架的大小，因此可以增加挂弹数量，同时储氢罐的设置还可以增加升力，储氢罐前后方都为圆锥结构，而且储氢罐相对于机翼而言非常小，不会造成机翼大面积的上下气流的流速，从而对无人机飞行几乎没有影响，同时因为光电吊舱一体化设计的机体，符合流线型结构，将极大降低无人机的风阻，提高速度，降低能耗，提升机动性能，在降低噪音的基础上还可以增加无人机的滞空时间。
附图说明
图1为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中无人机的结构示意图；
图2为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中机翼的结构示意图；
图3为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中机身的刨视结构示意图；
图4为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中燃料电池电堆的刨视结构示意图；
图5为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中无人机的仰视结构示意图；
图6为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中尾翼的结构示意图；
图7本为发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中光电舱外部结构示意图；
图8为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中光电舱顶部结构示意图；
图9为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中起落架的结构示意图；
图10为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机指挥车结构示意图；
图11为本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机中指挥平台的结构示意图；
图12是本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机的控制原理图；
图中，1、指挥车；2、指挥平台；3、光电舱；4、机身；5、机翼；6、起落架；7、尾翼；8、无人机；11、指挥方舱；12、车载通信天线；13、车载卫星天线；14、北斗定位模块；15、指挥车电源；21、指挥台；21-1、操控按钮；21-2、操控手柄；22、显示器；23、显示器架；24、指挥平台服务器；31-1、旋转轴A；31-2、旋转轴B；32-1、步进电机A；32-2、步进电机 B；33、红外相机；34、孔径相机；35、激光模块；36、方位支架；37、光电舱外壳；38、光电舱控制器；41、电光/红外线传感器；42、盒式录像机； 43、数据储存器；44、合成孔径雷达接收器/应答器；45、全球定位导航模块； 46、前舱航空电子设备托盘；47、机载卫星通信天线；48、合成孔径雷达天线；49、机载通信天线；401、机载定位导航天线；402、卫星通信传感器、处理器、调制解调器组件；403、视频解码器；404、飞行传感元件；405、合成孔径雷达处理器；406、敌我识别应答机；407、无人机控制组件；408、前舱载重托盘；409、附件箱；410、燃料电池电堆；411、第一进气管；412、燃料电池升压变频器；413、头部电池组；414、尾部电池组；415、螺旋桨； 416、螺旋桨电机；417、机身武器舱；418、起落架收纳舱；419、进气口； 420、压气机；421、废弃物排泄管；422、主控制组件；423、次控制组件； 424、前舱航电控制器；425、无人机动力系统控制器；426、武器舱门电动组件；427、起落架舱门电动组件；428、第二进气管；51-1、翼根；51-2、翼端；51-3、副翼；51-4、副翼步进电机；52、武器挂架；53、储氢罐；53-1、储氢罐进气口；53-2、压力阀；53-3、储氢罐出气口；53-4、储氢罐盖；54、武器系统控制器；55、发射电动组件；61、电动液压杆；62、液压杆旋转轴； 63-1、支撑臂A；63-2、支撑臂B；63-3、支撑臂旋转轴；63-4、锁死装置； 64、立柱；65、立柱旋转轴；66、减震弹簧；67、机轮；68、铰链；71、垂尾；72、方向舵；73、平尾；74、升降舵；75、方向舵步进电机；76、升降舵步进电机。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机做进一步详细的描述。
如图1-12所示，本发明的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，包括机身4，机身4的前端安装有可以绕中心轴旋转的光电舱3，机身4的两侧连接有机翼5，机翼5的上方固定有储氢罐53，储氢罐53的位置靠近机身，与机翼为一体化设计，储氢罐53前后两端都为圆锥结构，且氢罐相对于机翼而言非常小，机翼5的上方安装有储氢罐53，储氢罐53后端设置有储氢罐盖53-4，储氢罐盖53-4为圆锥形，储氢罐盖53-4可以打开，里面设置有储气罐进气口53-1和压力阀53-2，储氢罐53与机翼5的连接处设置有储氢罐出气口53-3，储氢罐出气口53-3通过机身4内部的进气管411将氢气传输到燃料电池电堆410内部，储氢罐53这样布局可以提高无人机8的挂载量，也可以节省机身4内部空间，以便于安装更多的航电设备。机翼5 的下方连接有武器挂架52，在执行任务时，导弹安装在武器挂架52上，机身4的下方连接有起落架6，起落架6可以收回到机身内部的起落架收纳舱 418，机身4的尾部安装有螺旋桨415，机身4靠近螺旋桨415的一端固定连接有尾翼7。
机翼5包括靠近机身4的翼根51-1、远离机身4的翼端51-2、远离机头一侧的副翼51-3，其中翼根51-1与机身4进行连接，翼端51-2为上翘结构，这种结构可以减小机翼5翼尖的涡流，使得无人机8在飞行的过程中更加稳定，副翼51-3通过副翼步进电机51-4安装在机翼5后端，机翼5的下面安装有武器挂架52，武器挂架52上面可以挂载导弹，导弹在发射电动组件55 的作用下进行发射。
机身4包括机身顶部安装的机载通信天线49、机载定位导航天线401，机身4下面从前到后依次内置有合成孔径雷达天线48、起落架收纳舱418、机身武器舱417、附件箱409，其中起落架收纳舱418为前面一个后面两个的排列方式，机身4后面安装有螺旋桨415，螺旋桨415的前面配套安装有螺旋桨电机416，螺旋桨电机416通过线缆连接在尾部电池组414上面，机身4内部从前到后依次安装有前舱航空电子设备托盘46、前舱载重托盘408、尾部电池组414、燃料电池电堆410，以上各个部件在无人机8中安装的位置不固定，可以根据无人机8的重心调整，其中前舱航空电子设备托盘46 上面安装有电光/红外线传感器41、盒式录像机42、数据储存器43、合成孔径雷达接收器/应答器44、全球定位导航模块45，合成孔径雷达接收器/应答器44和全球定位导航模块45上方安装有机载卫星通信天线47，前舱航空电子设备托盘46下面的机身4部位安装有内置的合成孔径雷达天线48，前舱载重托盘408上面安装有头部电池组413、卫星通信传感器/处理器/调制解调器组件402、视频解码器403、飞行传感元件404、合成孔径雷达处理器 405、敌我识别应答机406、无人机控制组件407，前舱航空电子设备托盘46 和前舱载重托盘408上面安装的电子元件都由头部电池组413供电，尾部电池组414的位置不固定，可以根据机身4的重心来做相应的调整，燃料电池电堆410安装在机身5内部尾部位置，在附件箱409和螺旋桨电机416之间，燃料电池电堆410靠近机翼5的一侧设置有第一进气管411和第二进气管 428，第一进气管411连接在机翼5上面安装的储氢罐53的储氢罐出气口53-3 上，第二进气管428连接在机身4下面的进气口419上，其中安装在机身4 下面的进气管411前端安装有压气机420，对于高空的气体进行压缩以提供足够的氧气供应，两个进气管411结合为燃料电池电堆410提供原料，燃料电池电堆410靠近机尾的一侧安装有废弃物排泄管421，燃料电池电堆410 输出电能到元器件中间的位置安装有燃料电池升压变频器412，其中除了指定连接到两个电池组之外的电子元器件的供电方式，其它电子元件的供电方式视离两个电池组的位置决定。
尾翼7包括垂尾71和平尾73，其中平尾73与机翼5在同一水平面上，平尾73后端通过升降舵步进电机76连接升降舵74，其中升降舵74可以绕着升降舵步进电机76转动，垂尾71与平尾73相对垂直安装，垂尾73后端通过方向舵步进电机75连接有方向舵72，方向舵72和升降舵74在飞行作业过程中配合机身4动力系统工作，其中方向舵步进电机75和升降舵步进电机76通过尾部电池组414供电。
光电舱3包括安装在光电舱外壳37中的光电舱控制器38、孔径相机34、红外相机33、激光组件35，光电舱外壳37通过旋转轴B31-2连接在方位支架36上，旋转轴B31-2与步进电机B32-2相连接，光电舱外壳37通过步进电机B32-2带动的旋转轴B31-2进行360°的旋转，方位支架36远离光电舱外壳37的一端通过固定安装有步进电机A32-1，电机A32-1连接在旋转轴 A31-1的一端，步进电机A32-1绕着旋转轴A31-1进行旋转，旋转轴A31-1 的另一端连接到机身4的机头位置，使光电舱3和机身4在视觉上融为一个整体，可以很大程度上减小阻力，从而增加无人机8的续航时间更长。
起落架6包括机身4内部的起落架收纳舱418，起落架收纳舱418中分别安装有液压杆旋转轴62、支撑臂旋转轴63-3、立柱旋转轴65，其中电动液压杆61一端安装在液压杆旋转轴62上，另一端通过铰链68连接在立柱 64上面，支撑臂A63-1的一端安装在支撑臂旋转轴63-3上，另一端通过锁死装置63-4连接支撑臂B63-2，支撑臂B63-1的另一端通过铰链68连接在立柱64上面，立柱64安装在立柱旋转轴65上，立柱64的另一端安装有减震弹簧66，减震弹簧66远离机身4的一侧安装有机轮67。
还包括指挥车1，指挥车1包括指挥方舱11，其中指挥方舱11上面安装有车载通信天线12、车载卫星天线13，指挥平台2包括指挥台21，指挥台21上有操控按钮21-1和操控手柄21-2，其中操控手柄21-2和操控按钮 21-1通过指挥车1指挥方舱11顶上的车载通信天线12和车载卫星天线13 可以对无人机8传达指定，还包括显示器22，其中无人机8的视觉信息和机体信息会在显示器22上显示，显示器22安装在显示器架23上，显示器架 23通过螺母固定在指挥方舱11底部，整个指挥平台2与指挥平台服务器24 进行数据交换，然后通过车载通信天线12和车载卫星天线13与无人机8连接。
指挥车1上面有指挥车电源15，指挥车电源15为指挥车1上安装的电子设备以及指挥平台2供电，指挥平台2通过车载通信天线12和车载卫星天线13控制无人机8，无人机8中的无人机控制组件407控制主控制组件 422和次控制组件423，其中主控制组件422控制光电舱控制器38和前航电设备控制器424，光电舱控制器38主要控制光电舱3的工作，控制步进电机 A32-1和步进电机B32-2工作可以使光电舱3做相应的动作，控制电光/红外传感器41和盒式录像机42主要是进行侦察数据的采集，光电舱控制器控制 38的电子设备由头部电池组413供电，前舱航电设备控制器424主要控制数据储存器43、合成孔径雷达接收器/应答器44、全球定位导航模块45、卫星通信传感器/处理器/调制解调器组件402、视频解码器403、飞行传感元件 404、合成孔径雷达处理器405、敌我识别应答机406工作，前舱航电设备控制器424控制的电子设备也由头部电池组413供电，次控制组件423主要控制无人机动力系统控制器425和武器系统控制器54，其中无人机动力系统控制器425控制螺旋桨电机416、起落架舱门电动组件427、副翼步进电机51-4、电动液压杆61、方向舵步进电机75、升降舵步进电机76，无人机动力系统控制器425控制的电子设备由尾部电池组414供电，武器系统控制器54控制发射电动组件55和武器舱门电动组件426，武器系统控制器54控制的电子设备由尾部电池组414供电。
无人机8的通信系统主要为两种，其中第一种为通过车载通信天线12 和机载通信天线49所建立的视线数据链，该数据链可以在150km范围内对无人机8进行控制，并且可以对于无人机8侦察到的信息进行传输，第二种为通过车载卫星天线13、通信卫星、机载卫星通信天线47所建立的卫星数据链，该数据链可以在不能建立直接通信链路时控制无人机8，其还会将数据传回到无人机指挥放舱。
在执行任务时，将无人机8与指挥车1放置到相应的位置，此时工作人员进行任务前的调试工作，调试完毕后接到起飞指令，指挥车1上的操作人员进行无人机8的起飞操作，首先操作人员通过指挥台21上的操控按钮21-1 和操控手柄21-2进行相应的指令输入，该指令的数据在指挥平台服务器24 中进行处理储存，从而通过车载通信天线12和车载卫星天线13以及无人机 8上的机载卫星通信天线47和机载通信天线49将数据传输到无人机8上的无人机控制组件407上，无人机控制组件407对接收到的指令进行处理分析，传输到下一级的控制器上及主控制组件422和次控制组件423，其中主控制组件422再次进行数据处理分析从而传输到下一级的控制器及光电舱控制器 38和前舱航电设备控制器424，光电舱控制器38控制步进电机A32-1、步进电机B32-2、光电/红外传感器41、盒式录像机42进行起飞的相应作业，前舱航电设备控制器424控制其下的数据储存器43、合成孔径雷达接收器/ 应答器44、全球定位导航模块45、卫星通信传感器/处理器/调制解调器组件 402、视频解码器403、飞行传感元件404、合成孔径雷达处理器405、敌我识别应答机406做相应的起飞作业，次控制组件423对无人机控制组件407 传输来的数据进行处理分析，从而传输到下一级的控制器及无人机动力系统控制器425，无人机动力系统控制器425对其接收到的数据进行处理，然后分别作用于螺旋桨电机416、起落架舱门电动组件427、副翼步进电机51-4、电动液压杆61、方向舵步进电机75、升降舵步进电机76，使其做出相应起飞的相应动作。
在飞行的过程中光电舱3将其上的数据采集装备采集到的相应的信息传输到相应的处理设备中进行数据处理，将处理后的信息通过无人机8上的机载卫星天线47和机载通信天线49以及指挥车1上的车载通信天线12和车载卫星天线13传回到指挥平台服务器24，指挥平台服务器24将传回的信息进行处理之后显示在显示器22上，以供操作人员的读取以及参考发送相应的指令。
在无人机8作业过程中，发现相应的目标后，操控人员根据显示屏22 上的视觉信息，下达开火或者其他的指令，在操控人员下达开火时，相应的指令通过处理传输到武器系统控制器54，武器系统控制器54对相应的指令进行分析处理后，选择合适的武器控制其上的发射电动组件55进行发射，如果要发射机身武器舱417内的导弹，就需要武器系统控制器54提前给武器舱门电动组件426发送相应的指令，使其打开，再进行发射作业。在侦察的过程中指挥车1随时进行移动，以达到最佳的控制效果以及进行及时的隐藏。
结束侦察作业后，操作人员通过指挥台21上的操控按钮21-1和操控手柄21-2发送相应的指令，让无人机8在合适的地点进行降落，降落的过程中各个组件相互配合。
本发明的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，在机翼上方固定储氢罐，增加了机翼下方武器挂架的大小，因此可以增加挂弹数量，同时储氢罐的设置还可以增加升力，储氢罐前后方都为圆锥结构，而且储氢罐相对于机翼而言非常小，不会造成机翼大面积的上下气流的流速，从而对无人机飞行几乎没有影响，同时因为光电吊舱一体化设计的机体，符合流线型结构，将极大降低无人机的风阻，提高速度，降低能耗，提升机动性能，在降低噪音的基础上还可以增加无人机的滞空时间。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，包括机身(4)，所述机身(4)的两侧连接有机翼(5)，所述机翼(5)的上方固定有储氢罐(53)，所述储氢罐(53)的位置靠近机身(4)，储氢罐(53)前端为圆锥形，机翼(5)的下方连接有武器挂架(52)。
2.根据权利要求1所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述储氢罐(53)后端设置有储气罐进气口(53-1)，所述储气罐进气口(53-1)上设置有压力阀(53-2)，储氢罐(53)后端连接有储氢罐盖(53-4)，所述储氢罐盖(53-4)为圆锥形，储氢罐(53)与机翼(5)的连接处设置有储氢罐出气口(53-3)，所述储氢罐出气口(53-3)与机身(4)内部的进气管(411)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述机翼(5)的翼端(51-2)为上翘结构，机翼(5)后端安装有副翼(51-3)。
4.根据权利要求2所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述机身(4)内部尾部位置安装有燃料电池电堆(410)，所述燃料电池电堆(410)靠近机翼(5)的一侧设置有第一进气管(411)和第二进气管(428)，所述第一进气管(411)与机身(4)两侧储氢罐出气口(53-3)连接，所述第二进气管(428)与机身(4)下面的进气口(419)连接，燃料电池电堆(410)靠近机尾的一侧安装有废弃物排泄管(421)。
5.根据权利要求4所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述进气管(411)前端安装有压气机(420)。
6.根据权利要求4所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述燃料电池电堆(410)电能输出端安装有燃料电池升压变频器(412)。
7.根据权利要求1所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述机身(4)的下方连接有起落架(6)，机身(4)内部对应位置设置有起落架收纳舱(418)，机身(4)的尾部安装有螺旋桨(415)，机身(4)靠近螺旋桨(415)的一端固定连接有尾翼(7)。
8.根据权利要求7所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述尾翼(7)包括与机翼(5)在同一水平面上的平尾(73)，所述平尾(73)后端设置有升降舵(74)，平尾(73)上垂直安装有垂尾(71)，所述垂尾(73)后端设置有方向舵(72)。
9.根据权利要求1所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，还包括光电舱(3)，所述光电舱(3)包括光电舱外壳(37)，所述光电舱外壳(37)通过旋转轴B(31-2)连接在方位支架(36)上，所述旋转轴B(31-2)与步进电机B(32-2)相连接，所述方位支架(36)远离光电舱外壳(37)的一端固定安装有步进电机A(32-1)，所述步进电机A(32-1)连接有旋转轴A(31-1)，旋转轴A(31-1)的另一端连接到机身(4)的机头位置，光电舱(3)与机身(4)形成一个整体。
10.根据权利要求9所述的一种氢电吊舱机体一体化的察打无人机，其特征在于，所述光电舱外壳(37)中安装有光电舱控制器(38)、孔径相机(34)、红外相机(33)和激光组件(35)。
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