CN114537676A - 一种燃料电池子母无人机 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池子母无人机，包括分布式推进燃料电池动力系统、固定翼无人机和旋翼机，固定翼无人机内设置有分布式推进燃料电池动力系统，固定翼无人机下部连接有若干旋翼机；当飞行器需要大功率推进或起飞时，燃料电池驱动固定翼无人机推进器、旋翼机锂电池驱动旋翼机推进器同时工作，使飞行器能够进行机动飞行和复杂气候条件下起降，当子母无人机进行巡航飞行时，所需推进功率较小，此时固定翼无人机推进器工作，巡航飞行更节能，燃料电池发电，为旋翼机锂电池充电；到达指定的任务地点时，对接夹头打开，旋翼机和固定翼无人机分离，适用场景范围更广，旋翼机回收后与固定翼无人机进行对接锁定，补充电量方便下次使用，实用性更佳。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种燃料电池子母无人机。
背景技术
燃料电池电推进飞行器作为一种清洁环保的电推进方式受到了人们的关注。以氢气作为能源的燃料电池系统相对于传统的锂电池能源具有较高的能量密度，可以为电动飞行器提供更长时间的续航，但是燃料电池动力系统相对于锂电池动力系统复杂度较高、功率密度低、小型化困难，一般应用于中型、大型固定翼无人机和旋翼机中，锂电池动力系统具有结构简单紧凑、能量密度低、功率密度高的特点，适用于小型化的无人机。子母无人机是一种新型无人机，其主要特点是无人机由母无人机机和子无人机组成，母无人机一般可携带一架或多架子无人机起飞，母无人机和子无人机通过机械方式固联，在飞行过程中母无人机和子无人机可以受控分离或者连接，用于完成各种任务。子母无人机是近年来无人机发展的新方向，军事领域中，飞机作为载机，携带多个子无人机在空中释放，作为训练靶机或者进行军事侦查，得到了广泛的应用。
目前，现有的固定翼无人机任务功能单一，工作覆盖面积小，且小型旋翼机续航时间短，动力补充困难，适用范围小，而决燃料电池无人机由于系统复杂，又难以实现小型化和微型化。为解决上述问题，本申请中提出一种燃料电池子母无人机。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种燃料电池子母无人机，母无人机采用氢燃料电池供能，子无人机采用锂电池供能，母无人机携带子无人机利用燃料电池可以进行长时间续航，同时为子无人机锂电池补充电能，子无人机可以脱离母无人机执行特定任务，功能丰富实用。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提出了一种燃料电池子母无人机，包括分布式推进燃料电池动力系统、固定翼无人机和旋翼机，固定翼无人机内设置有分布式推进燃料电池动力系统，固定翼无人机下部连接有若干旋翼机，固定翼无人机包括固定翼无人机机舱、机翼、副翼舵面、尾翼、尾翼舵面、尾杆、对接夹头和伸缩管，固定翼无人机机舱中部上侧设置有机翼，固定翼无人机机舱后部上侧设置有尾杆，尾杆后部上侧设置有一对尾翼，机翼下部均左侧和右侧均通过伸缩管连接有若干对接夹头，旋翼机包括对接管、旋翼机机舱和机架，对接管中部前后两侧固定设置有旋翼机机舱，对接管上部设置有机架，对接管与对接夹头相连接。
优选的，分布式推进燃料电池动力系统包括高压氢气罐、减压阀、电磁阀、燃料电池、直流稳压器、固定翼无人机推进器、充电管理器、旋翼机锂电池和旋翼机推进器，高压氢气罐置于机舱内部后侧，减压阀、电磁阀、燃料电池、直流稳压器、充电管理器置于机舱内部前侧，固定翼无人机推进器设置于机翼左部和右部的前侧，旋翼机锂电池置于旋翼机机舱内部，旋翼机推进器固定于机架的四个端点处。
优选的，高压氢气罐的出口设置有减压阀，减压阀的出口设置有电磁阀，电磁阀的出口与燃料电池氢气入口相连通，燃料电池正负极通过导线连接直流稳压器的输入端，直流稳压器的输出端分别通过导线连接固定翼无人机推进器和充电管理器的输入端，充电管理器的输出端通过导线分别与多个旋翼机锂电池相连，旋翼机锂电池正负极通过导线连接旋翼机推进器。
优选的，机翼后部远离固定翼无人机机舱一侧通过铰链连接有副翼舵面，尾翼后部通过铰链连接有尾翼舵面。
优选的，对接夹头和旋翼机的个数相匹配，均至少为四个，对接夹头可以受控紧固或打开。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：打开电磁阀，高压氢气罐的清洁燃料通过减压阀后送至燃料电池，然后将产生电力通过直流稳压器后对设备进行供电或充电，清洁环保，当子母无人机起飞或需要大功率推进时，燃料电池驱动固定翼无人机推进器、旋翼机锂电池驱动旋翼机推进器同时工作，子母无人机在分布式推进的状态下能够进行机动飞行和复杂气候条件下升降，当子母无人机进行巡航飞行时，所需推进功率较小，此时燃料电池驱动固定翼无人机推进器进行巡航飞行，旋翼机推进器不工作，燃料电池发电，经过直流稳压器连接充电管理器为旋翼机锂电池充电；
旋翼机挂载于固定翼无人机的机翼下方到达指定的任务地点时，固定翼无人机的对接夹头打开，旋翼机和固定翼无人机分离，工作面更广，旋翼机可进行单独或组合工作，适用场景范围更广，旋翼机完成任务后回收与固定翼无人机进行对接，固定翼无人机机翼的对接夹头和旋翼机的对接管连接，然后通过燃料电池为旋翼机锂电池进行充电，方便下次使用，便于户外充电循环使用，实用性更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的燃料电池子母无人机的结构示意图。
图2为本发明提出的燃料电池子母无人机中推进燃料电池动力系统充电示意图。
图3为本发明提出的燃料电池子母无人机中对接夹头的对接示意图。
图4为本发明提出的燃料电池子母无人机中旋翼机的结构示意图。
图5为本发明提出的燃料电池子母无人机的俯视图。
图6为本发明提出的燃料电池子母无人机的正视图。
附图标记：1、高压氢气罐；2、减压阀；3、电磁阀；4、燃料电池；5、直流稳压器；6、固定翼无人机推进器；7、充电管理器；8、旋翼机锂电池；9、旋翼机推进器；10、无人机机舱；11、机翼；12、副翼舵面；13、尾翼；14、尾翼舵面；15、尾杆；16、对接夹头；17、伸缩管；18、对接管；19、旋翼机机舱；20、机架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-6所示，本发明提出的一种燃料电池子母无人机，包括分布式推进燃料电池动力系统、固定翼无人机和旋翼机，固定翼无人机内设置有分布式推进燃料电池动力系统，固定翼无人机下部连接有若干旋翼机，固定翼无人机包括固定翼无人机机舱10、机翼11、副翼舵面12、尾翼13、尾翼舵面14、尾杆15、对接夹头16和伸缩管17，固定翼无人机机舱10中部上侧设置有机翼11，固定翼无人机机舱10后部上侧设置有尾杆15，尾杆15后部上侧设置有一对尾翼13，机翼11后部远离固定翼无人机机舱10一侧通过铰链连接有副翼舵面12，尾翼13后部通过铰链连接有尾翼舵面14；机翼11下部均左侧和右侧均通过伸缩管17连接有若干对接夹头16，旋翼机包括对接管18、旋翼机机舱19和机架20，对接管18中部前后两侧固定设置有旋翼机机舱19，对接管18上部设置有机架20，对接管18与对接夹头16相连接，对接夹头16和旋翼机的个数相匹配，均至少为四个，对接夹头16可以受控紧固或打开；
分布式推进燃料电池动力系统包括高压氢气罐1、减压阀2、电磁阀3、燃料电池4、直流稳压器5、固定翼无人机推进器6、充电管理器7、旋翼机锂电池8和旋翼机推进器9，高压氢气罐1置于机舱10内部后侧，减压阀2、电磁阀3、燃料电池4、直流稳压器5、充电管理器7置于机舱10内部前侧，固定翼无人机推进器6设置于机翼11左部和右部的前侧，旋翼机锂电池8置于旋翼机机舱19内部，旋翼机推进器9固定于机架20的四个端点处；高压氢气罐1的出口设置有减压阀2，减压阀2的出口设置有电磁阀3，电磁阀3的出口与燃料电池4氢气入口相连通，燃料电池4正负极通过导线连接直流稳压器5的输入端，直流稳压器5的输出端分别通过导线连接固定翼无人机推进器6和充电管理器7的输入端，充电管理器7的输出端通过导线分别与多个旋翼机锂电池8相连，旋翼机锂电池8正负极通过导线连接旋翼机推进器9。
本发明的工作原理为：打开电磁阀3，高压氢气罐1的清洁燃料通过减压阀2后送至燃料电池4，然后将产生电力通过直流稳压器5后对设备进行供电或充电，分布式推进燃料电池动力系统为子母无人机提供长续航时间和长飞行距离，且清洁环保，当子母无人机起飞或需要大功率推进时，燃料电池4驱动固定翼无人机推进器6、旋翼机锂电池8驱动旋翼机推进器9同时工作，子母无人机在分布式推进的状态下能够进行机动飞行和复杂气候条件下升降，当子母无人机进行巡航飞行时，所需推进功率较小，此时燃料电池4驱动固定翼无人机推进器6进行巡航飞行，旋翼机推进器9不工作，燃料电池4发电，经过直流稳压器5连接充电管理器7为旋翼机锂电池8充电；
旋翼机挂载于固定翼无人机的机翼11下方到达指定的任务地点时，固定翼无人机的对接夹头16打开，旋翼机和固定翼无人机分离，工作面更广，旋翼机可进行单独或组合任务工作，适用场景范围更广，旋翼机完成任务后回收与固定翼无人机进行对接，固定翼无人机机翼11的对接夹头16和旋翼机的对接管18连接，然后通过燃料电池4为旋翼机锂电池8进行充电，方便下次使用，便于户外充电循环使用，实用性更佳，本发明通过分布式推进燃料电池动力系统和子母无人机结合，弥补了旋翼机续航时间短和固定翼无人机任务功能单一的不足。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种燃料电池子母无人机，包括分布式推进燃料电池动力系统、固定翼无人机和旋翼机，其特征在于，固定翼无人机内设置有分布式推进燃料电池动力系统，固定翼无人机下部连接有若干旋翼机，固定翼无人机包括固定翼无人机机舱(10)、机翼(11)、副翼舵面(12)、尾翼(13)、尾翼舵面(14)、尾杆(15)、对接夹头(16)和伸缩管(17)，固定翼无人机机舱(10)中部上侧设置有机翼(11)，固定翼无人机机舱(10)后部上侧设置有尾杆(15)，尾杆(15)后部上侧设置有一对尾翼(13)，机翼(11)下部均左侧和右侧均通过伸缩管(17)连接有若干对接夹头(16)，旋翼机包括对接管(18)、旋翼机机舱(19)和机架(20)，对接管(18)中部前后两侧固定设置有旋翼机机舱(19)，对接管(18)上部设置有机架(20)，对接管(18)与对接夹头(16)相连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池子母无人机，其特征在于，分布式推进燃料电池动力系统包括高压氢气罐(1)、减压阀(2)、电磁阀(3)、燃料电池(4)、直流稳压器(5)、固定翼无人机推进器(6)、充电管理器(7)、旋翼机锂电池(8)和旋翼机推进器(9)，高压氢气罐(1)置于机舱(10)内部后侧，减压阀(2)、电磁阀(3)、燃料电池(4)、直流稳压器(5)、充电管理器(7)置于机舱(10)内部前侧，固定翼无人机推进器(6)设置于机翼(11)左部和右部的前侧，旋翼机锂电池(8)置于旋翼机机舱(19)内部，旋翼机推进器(9)固定于机架(20)的四个端点处。
3.根据权利要求2所述的燃料电池子母无人机，其特征在于，高压氢气罐(1)的出口设置有减压阀(2)，减压阀(2)的出口设置有电磁阀(3)，电磁阀(3)的出口与燃料电池(4)氢气入口相连通，燃料电池(4)正负极通过导线连接直流稳压器(5)的输入端，直流稳压器(5)的输出端分别通过导线连接固定翼无人机推进器(6)和充电管理器(7)的输入端，充电管理器(7)的输出端通过导线分别与多个旋翼机锂电池(8)相连，旋翼机锂电池(8)正负极通过导线连接旋翼机推进器(9)。
4.根据权利要求1所述的燃料电池子母无人机，其特征在于，机翼(11)后部远离固定翼无人机机舱(10)一侧通过铰链连接有副翼舵面(12)，尾翼(13)后部通过铰链连接有尾翼舵面(14)。
5.根据权利要求1所述的燃料电池子母无人机，其特征在于，对接夹头(16)和旋翼机的个数相匹配，均至少为四个，对接夹头(16)可以受控紧固或打开。
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