CN114919741B - 一种可倾转四旋翼浮空器组阵 - Google Patents
一种可倾转四旋翼浮空器组阵 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114919741B CN114919741B CN202210536385.8A CN202210536385A CN114919741B CN 114919741 B CN114919741 B CN 114919741B CN 202210536385 A CN202210536385 A CN 202210536385A CN 114919741 B CN114919741 B CN 114919741B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor
- fastening
- motor
- tilting
- aerostat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
- B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
- B64B1/58—Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/52—Tilting of rotor bodily relative to fuselage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/30—Lighter-than-air aircraft, e.g. aerostatic aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
- B64U30/20—Rotors; Rotor supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers
Abstract
本发明公开了一种可倾转四旋翼浮空器组阵，包括连接桁架，连接桁架的四周分别设有紧固张拉环，每个紧固张拉环内嵌装有浮空气球，每个紧固张拉环的外侧设有旋翼机构。本发明克服了目前的飞行器由于自身尺寸或结构特点而无法完成长续航、大载荷承载任务的问题。
Description
技术领域
本发明属于浮空器设计技术领域，涉及一种可倾转四旋翼浮空器组阵。
背景技术
随着航空技术的不断发展，不同类型的飞行器在各个领域得到了广泛的应用。
旋翼飞行器凭借可垂直起降、高定位精度等优良性能普遍应用于气象探测，通信遥感等领域。但是旋翼飞行器受限于自身尺寸较小以及推进系统能源消耗较大，普遍存在航时短，载荷能力弱等问题。
浮空气球依靠浮力升空，凭借低成本、大载重等优势广泛应用于交通运输、军事监测以及抢险救灾等领域。但由于自身结构特点，浮空气球在载荷承载形式上比较单一，对于较大载荷只能采用悬吊形式，无法实现特殊形式的载荷任务。
发明内容
本发明的目的是提供一种可倾转四旋翼浮空器组阵，该浮空器组阵克服了目前的飞行器由于自身尺寸或结构特点而无法完成长续航、大载荷承载任务的问题。
本发明所采用的技术方案是，可倾转四旋翼浮空器组阵，包括连接桁架，连接桁架的四周分别设有紧固张拉环，每个紧固张拉环内嵌装有浮空气球，每个紧固张拉环的外侧设有旋翼机构。
本发明的特点还在于：
四个旋翼机构对称安装在四个紧固张拉环的圆周外侧，且呈“十字架”形状分布。
浮空气球包括两个扣合在一起的半球形蒙皮，两个半球形蒙皮形成的球体内填充有氦气。
蒙皮包括从内至外依次设置的承力层、阻隔层及耐候层，承力层与阻隔层之间、阻隔层与耐候层之间均采用粘接剂连接在一起。
旋翼机构包括倾转电机，倾转电机通过电机安装平台安装在紧固张拉环的侧壁上，倾转电机的主轴连接旋翼臂的一端，旋翼臂的另一端设有电机，电机的主轴上连接有扇叶。
紧固张拉环的相对两端分别对称设有圆形平台，紧固张拉环通过圆形平台分别与旋翼机构和连接桁架连接。
电机安装平台固定在圆形平台上。
本发明的有益效果如下：
1.通过在浮空器上安装旋翼机构可使浮空器具备定点悬停能力，相比于无动力浮空气球，能够抵抗风扰，实现高精度空中作业；
2.旋翼机构可在电机驱动下绕旋翼臂进行倾转，与常规四旋翼欠驱动系统相比，增加了驱动数，各个自由度都能独立运动，实现了各位姿通道的解耦，方便完成特定位姿要求的空中任务；
3.系统大部分重量由浮升气体的浮力进行平衡，与常规四旋翼飞行器相比，相同任务载荷下可以降低功率、节省能源并提高续航；
4.各浮空气球之间通过桁架结构连接，桁架结构形状可根据任务载荷形式进行拓展，能够满足特定的载荷需求，完成特定任务。
附图说明
图1是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵的结构示意图；
图2是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵的俯视图；
图3是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵中浮空气球嵌装在紧固张拉环内的结构示意图；
图4是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵中蒙皮的结构示意图；
图5是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵中的旋翼机构的示意图；
图6是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵中旋翼机构倾转示意图；
图7是本发明可倾转四旋翼浮空器组阵中连接桁架与任务载荷示意图。
图中，1.浮空气球，2.紧固张拉环，3.旋翼机构，4.连接桁架，5.任务载荷，11.蒙皮，21.圆形平台，31.倾转电机，32.电机安装平台，33.旋翼臂，34.电机，35.扇叶，111.承力层，112.阻隔层，113.耐候层，114.粘接剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明可倾转四旋翼浮空器组阵，如图1所示，包括四个个浮空气球1、四个紧固张拉环2、四个旋翼机构3以及一个连接桁架4。其中，浮空气球1包括蒙皮11，浮空气球1内填充有氦气，用于在驻空过程中提供主要升力；紧固张拉环2与浮空气球1连接，紧固张拉环2与浮空气球1的大圆固连，用于在内外气体存在压差时维持气球形状，保持系统浮力基本恒定，紧固张拉环2圆周对称位置处设置圆形平台，用于安装旋翼机构3和连接桁架4；旋翼机构3对称安装在紧固张拉环2的圆形平台处，用于提供辅助升力并实现抗风飞行；连接桁架4设置在四个浮空气球1的中间，通过紧固张拉环2与浮空气球1连接，用于放置特殊形式载荷。
如图2所示，四个旋翼机构3对称安装在四个紧固张拉环2的圆周外侧，整体呈“+”形分布；一个连接桁架设置在四个浮空气球1中间，通过紧固张拉环2与浮空气球1相连。
如图3所示，浮空气球1由蒙皮11和内部氦气12组成，紧固张拉环2与气球蒙皮11固连，用于在内外气体存在压差时维持气球形状，保持系统浮力基本恒定，每个紧固张拉环2两端端部分别对称设置有圆形平台21，用于安装旋翼机构3和连接桁架4。
如图4所示，蒙皮11从内至外分别由承力层111、阻隔层112和耐候层113组成，各蒙皮层之间由粘接剂114相连，具有比强度高、抗疲劳性好、耐磨性好等特点，且能够有效防止氦气泄露。
如图5所示，每个旋翼机构3包括倾转电机31，倾转电机31通过电机安装平台32安装在紧固张拉环2的侧壁上，倾转电机31的主轴连接旋翼臂33的一端，旋翼臂33的另一端设有电机34，电机34的主轴上连接有扇叶35。驻空过程中电机34驱动扇叶35旋转产生升力，用于提供辅助升力。
如图6所示，在执行特定位姿的空中任务时，倾转电机31驱动旋翼臂33绕轴线旋转，倾转角度范围为±90°，进而改变扇叶35旋转产生推力的方向。增加了倾转自由度使浮空器不再是欠驱动系统，解决了常规四旋翼的耦合问题，能够实现六个位姿通道的单独运动，使得浮空器组阵可以完成具有特定位姿要求的空中任务。
如图7所示，连接桁架4安装在圆形平台21上，通过紧固张拉环2与浮空气球1相连。特定形式的任务载荷5(聚光器和馈源阵)安装在连接桁架4上，可根据特定任务需求搭载不同任务载荷5，以完成能量传输、通信中继等任务，连接桁架4的形状可根据任务载荷5形式而进行改变，以实现载荷形式多样化。
在合适高度处浮空器组阵可达到浮重平衡状态，此时旋翼结构无须提供升力，极大程度上降低了系统的能源消耗，有利于提升续航能力。
浮空气球内部充氦气始终维持超压状态，昼夜温差较大时依旧可以维持体积恒定，便于高度控制。
本发明可用于多个技术领域，通过携带不同类型载荷(遥感载荷，微波载荷，光伏载荷，通信载荷)可完成各类飞行任务。
Claims (2)
1.可倾转四旋翼浮空器组阵，其特征在于：包括连接桁架(4)，连接桁架(4)的四周分别设有紧固张拉环(2)，每个紧固张拉环(2)内嵌装有浮空气球(1)，每个紧固张拉环(2)的外侧设有旋翼机构(3)；
四个所述旋翼机构(3)对称安装在四个紧固张拉环(2)的圆周外侧，且呈“十字架”形状分布；
所述浮空气球(1)包括两个扣合在一起的半球形蒙皮(11)，两个半球形蒙皮(11)形成的球体内填充有氦气；
所述蒙皮(11)包括从内至外依次设置的承力层(111)、阻隔层(112)及耐候层(113)，承力层(111)与阻隔层(112)之间、阻隔层(112)与耐候层(113)之间均采用粘接剂(114)连接在一起；
所述旋翼机构(3)包括倾转电机(31)，倾转电机(31)通过电机安装平台(32)安装在紧固张拉环(2)的侧壁上，倾转电机(31)的主轴连接旋翼臂(33)的一端，旋翼臂(33)的另一端设有电机(34)，电机(34)的主轴上连接有扇叶(35)；
每个所述紧固张拉环(2)的相对两端分别对称设有圆形平台(21)，紧固张拉环(2)通过圆形平台(21)分别与旋翼机构(3)和连接桁架(4)连接。
2.根据权利要求1所述的可倾转四旋翼浮空器组阵，其特征在于：所述电机安装平台(32)固定在圆形平台(21)上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210536385.8A CN114919741B (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种可倾转四旋翼浮空器组阵 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210536385.8A CN114919741B (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种可倾转四旋翼浮空器组阵 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114919741A CN114919741A (zh) | 2022-08-19 |
| CN114919741B true CN114919741B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=82809378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210536385.8A Active CN114919741B (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种可倾转四旋翼浮空器组阵 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114919741B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6860449B1 (en) * | 2002-07-16 | 2005-03-01 | Zhuo Chen | Hybrid flying wing |
| CN102897311A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-30 | 中国科学院光电研究院 | 超压碟形浮升一体飞行器 |
| CN104149966A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-11-19 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 集成瓦片式天线阵面的气囊 |
| CN108482635A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-09-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种充气机翼式可驻留飞行器 |
| CN209097006U (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-12 | 南京理工大学工程技术研究院有限公司 | 一种具备电磁辐射测量设备的多旋翼系留浮空器 |
| CN110217373A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-10 | 金陵科技学院 | 一种太阳能浮空停机坪及配套单叶片无人机 |
| CN110844039A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-28 | 中国特种飞行器研究所 | 一种电动飞艇 |
| CN211943729U (zh) * | 2020-03-23 | 2020-11-17 | 邓玉清 | 一种气象探测无人机 |
| CN111959755A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-11-20 | 阳光学院 | 倾转旋翼式气球无人机 |
| CN114162304A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-11 | 中国石油大学(华东) | 一种新型可折叠旋翼倾转四旋翼无人机 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3585684A4 (en) * | 2016-12-31 | 2021-09-15 | Ratti, Jayant | HEAVY DUTY UNMANNED AIRCRAFT |
| US10850842B2 (en) * | 2017-07-17 | 2020-12-01 | National Chiao Tung University | Unmanned aerial vehicle and method using the same |
| KR102141460B1 (ko) * | 2018-09-07 | 2020-08-05 | 한국과학기술연구원 | 부력기구를 구비한 무인 비행체 및 무인 비행체의 자세제어방법 |
-
2022
- 2022-05-17 CN CN202210536385.8A patent/CN114919741B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6860449B1 (en) * | 2002-07-16 | 2005-03-01 | Zhuo Chen | Hybrid flying wing |
| CN102897311A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-30 | 中国科学院光电研究院 | 超压碟形浮升一体飞行器 |
| CN104149966A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-11-19 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 集成瓦片式天线阵面的气囊 |
| CN108482635A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-09-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种充气机翼式可驻留飞行器 |
| CN209097006U (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-12 | 南京理工大学工程技术研究院有限公司 | 一种具备电磁辐射测量设备的多旋翼系留浮空器 |
| CN110217373A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-10 | 金陵科技学院 | 一种太阳能浮空停机坪及配套单叶片无人机 |
| CN110844039A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-28 | 中国特种飞行器研究所 | 一种电动飞艇 |
| CN211943729U (zh) * | 2020-03-23 | 2020-11-17 | 邓玉清 | 一种气象探测无人机 |
| CN111959755A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-11-20 | 阳光学院 | 倾转旋翼式气球无人机 |
| CN114162304A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-11 | 中国石油大学(华东) | 一种新型可折叠旋翼倾转四旋翼无人机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114919741A (zh) | 2022-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5419513A (en) | Ancillary aerodynamic structures for an unmanned aerial vehicle having ducted, coaxial counter-rotating rotors | |
| US3976265A (en) | Semibuoyant composite aircraft | |
| US4601444A (en) | Aerial load-lifting system | |
| US20080011900A1 (en) | Apparatus and method to control the flight dynamics in a lighter-than-air airship | |
| CN103625640A (zh) | 多旋翼无人飞行器 | |
| US20110267241A1 (en) | Multi-Mission Frameless Airship Platform | |
| WO2006006311A1 (ja) | 急速風量発生風向変更装置及びそれを機体側面に取り付けた航空機 | |
| CN103979104B (zh) | 一种可变体x型机翼垂直起降微型飞行器 | |
| CN102126554A (zh) | 面对称布局的多旋翼无人飞行器 | |
| US20190193847A1 (en) | Manned and unmanned aircraft | |
| CN108146608B (zh) | 一种具有矢量推力的旋翼与充气气囊复合式浮空飞行器 | |
| US10173769B2 (en) | High-altitude drone | |
| CA2493466C (en) | Dual hull airship controlled by thrust vectoring | |
| CN102935892B (zh) | 多涵道飞行器 | |
| US10112707B1 (en) | Remotely controlled co-axial rotorcraft for heavy-lift aerial-crane operations | |
| CN112173060A (zh) | 一种含有保压装置的平流层飞艇 | |
| US3856236A (en) | Composite aircraft | |
| CN101811572A (zh) | 共轴反转双转子八旋翼飞行器 | |
| CN102424104A (zh) | 四旋翼室内飞艇 | |
| CN202783762U (zh) | 四旋翼室内飞艇 | |
| CN114919741B (zh) | 一种可倾转四旋翼浮空器组阵 | |
| CN203593163U (zh) | 多旋翼无人飞行器 | |
| CN212022950U (zh) | 一种分布式动力飞艇 | |
| CN111874222A (zh) | 一种纯电动纵列双旋翼无人机系统 | |
| CN111301662A (zh) | 大型载人飞艇矢量动力结构 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |