CN201362362Y - 复合动力多用途无人机 - Google Patents

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CN201362362Y CNU200820014051XU CN200820014051U CN201362362Y CN 201362362 Y CN201362362 Y CN 201362362Y CN U200820014051X U CNU200820014051X U CN U200820014051XU CN 200820014051 U CN200820014051 U CN 200820014051U CN 201362362 Y CN201362362 Y CN 201362362Y
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韦世党
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刘冰
张纯录
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刘冰
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一种复合动力多用途小型无人机,包括机身、垂直尾翼、水平尾翼、可更换式能源舱、吊舱挂架、可更换式任务舱、主驱动器、主驱动器螺旋桨、辅助驱动器舱连接器固定环、机翼、辅助动力舱连接器及飞行控制器,其特征是机身上方中间部位装有辅助动力舱连接器,该连接器是一铝合金中空支架,由二端的连接器固定环固定在机身上,机身下方通过吊舱挂架悬挂可更换能源舱和可更换任务舱;通过飞行控制系统和无线链接,飞行时飞参和拾取数据连续下传,并可以在相应控制模式下,通过上行链路对飞机进行遥控,或对飞机的预先设置进行实时修改;另外,可将不同动力源的发动机组合在一起,兼有不同动力源的优点。

Description

复合动力多用途无人机
技术领域
本实用新型涉及一种小型无人驾驶飞机,特别是一种可更换能源舱、任务 舱、飞控系统的复合动力多用途无人驾驶飞机
背景技术
目前,小型无人机已经应用于现代社会经济发展、安全防卫、抢险救灾等 多种领域。但当今的小型无人机都是单一种类的动力源,使用环境和用途受到 限制。比如活塞式发动机噪音大,不适合作侦察用;喷气发动机油耗大,航程 短;电动发动机速度慢,抗风性能差等等。
发明内容
本实用新型的目的是为解决已有技术中存在的技术问题,提供了一种将不 同动力源或相同动力源且不同类型的发动机组合在一起,通过优势互补,可适 应于城市、海洋、高原等多种环境的无人机。通过更换任务舱,可以执行遥感 遥测、航路指示、安全防护、森林和海洋监测等多种任务。
本实用新型为解决已有技术中存在问题的技术方案是: 一种复合动力多用 途小型无人机,包括机身、垂直尾翼、水平尾翼、可更换式能源舱、吊舱挂架、 可更换式任务舱、主驱动器、主驱动器螺旋桨、辅助驱动器舱连接器固定环、 机翼、辅助动力舱连接器及飞行控制器,其特征在于:机身上方中间部位装有辅 助动力舱连接器,该连接器是一铝合金中空支架,由二端的连接器固定环固定在 机身上,机身下方通过吊舱挂架悬挂可更换式能源舱和可更换式任务舱;
可更换式能源舱,由舱体、插头及连线凹槽、凸缘、定位卡销限位孔、固定 卡销、飞控系统、能源舱、减震气囊舱门、减震气囊、充气爆管、舱门铰链、无线电遥控遥测收发信机、插头及连线凹槽组成,可更换式能源舱前端是与可更
换任务舱段止口相配的凸缘,以及4个定位销卡销限位孔,及固定卡销,电器
插头和插头连线则隐藏在插头及连线凹槽中,减震气囊位于能源舱段的最下层, 它包括气囊体和气源两部分,气囊体包裹着充气爆管,并用尼龙搭扣与该舱固定
在一起,舱段下部装设减震气囊舱门;
可更换式任务舱,由铝合金舱体、云台一、铝合金隔板、固定螺丝、无线电 传输模块、云台二、复合材料透明舱体、连接胶条、固定卡销插孔、定位销、 电器插座、可更换任务舱舱体组成,可更换式任务舱上部是铝合金舱体,下部是 复合材料透明舱体,其连接部内侧垫有连接胶条,用4枚固定镙丝固定,任务舱 内部装有二个带减震装置的云台一、云台二,任务舱段与能源舱段相连的铝合 金隔板上装有无线电传输模块,该模块电路根据任务要求有不同搭配,隔板外 侧面装有电器插座和4个T型定位销,并加工有固定卡销插孔;
飞行控制器,由传感器组、主发动机、辅助发动机、主计算机、自动驾驶仪、 自动驾驶仪总线、无线电通道控制机、动力选择模块、指挥控制站、人工操纵 RC遥控器组成,自动驾驶仪为基础设备,主计算机,与传感器组相连,主发动机和 辅助发动机均与主计算机相联,并通过动力选择模块与自动驾驶仪总线相联无 线电通道,控制机一端通过自动驾驶仪总线与计算机、动力选择模块相连接, 另一端与控制飞行状态的副翼、升降舵、油门、方向舵和襟翼等操纵舵面连接, 人工操纵RC遥控器是人工干涉无人机飞行的多通道无线电遥控设备。复合动力 组合方式:是"涡喷+电机驱动螺旋桨"式;是"涡喷+火箭"式;是"涵道风扇+ 电机驱动螺旋桨"式;是"双无刷电机驱动螺旋桨"式;是"电机驱动螺旋桨+ 火箭"式。
本实用新型的有益效果是:现有的无人机无论是单发还是双发或多发,都是单一的动力源。本发明将不同动力源的发动机组合在一起,兼有不同动力源的 优点,比如电动发动机的长航时,喷气发动机的高推重比,火箭的瞬时高速等等。 经合理组合,这种使用复合发动机的无人机可以执行复杂环境下的复杂任务. 附图说明
图1是本实用新型的侧视图;
图2是本实用新型的前视图;
图3是本实用新型的飞行控制系统示意图;
图4是本实用新型的可更换式能源舱示意图;
图5是本实用新型的可更换式能源舱连接装配示意图;
图6是本实用新型的可更换任务舱示意图;
图7是本实用新型的可更换任务舱连接装配示意图。 下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明. 具体实施方式
本实用新型具有如下特点:
一、可将不同动力源或相同动力源且不同种类的发动机综合一些起使用 本实用新型在机身本体装有主驱动器7;在机身上方装有辅助动力舱连接
器,可以安装不同动力源或相同动力源却不同种类的发动机组。
机身1本体采用复合材料管式结构,重量轻,强度大。机身前部装有主驱
动器7,及主驱动器螺旋桨8。机身上部装有上机翼IO,机身后部装有垂直尾翼
2和水平尾翼3,机身上方中间部位装有辅助动力舱连接器11。该连接器是一铝 合金中空支架,由二端的连接器固定环9固定在机身上。机身下方通过吊舱挂 架5,可以悬挂可更换式能源舱4和多用途可更换式任务舱6。二、与复合式动力的不同组合相配套的飞行控制系统
在可更换式任务舱6内装有飞行控制系统,如图3所示,该系统由传感器12、 主发动机13、辅助发动机14、主计算机15、自动驾驶仪16、自动驾驶仪总线17、 无线电通道控制机18、动力选择模块19、指挥控制站20、人工操纵RC遥控器21 组成。
该系统的核心之一是自动驾驶仪16。本发明选择高性能通用自动驾驶仪为 基础设备,满足最大高度5000公尺、工作温度-20至+85摄氏度、环境湿度95% (非凝结)、可以与各种商品化的脉冲编码(PCM )或脉位编码(PPM)调制 方式的多通道无线电遥控接收机配合使用等基本要求。
该系统另一核心装置是主计算机15,与其相联的系统内置和外围设备有传感 器组12,传感器组包括俯仰陀螺、滚转陀螺、偏航陀螺、两轴加速度计、空速 传感器、气压高度计和主、备电源监视器、GPS卫星定位接收机和飞行参数专 用的三个微处理机(CPU)。
该系统必须适应复合动力环境,提供多机制可选组合飞行控制方案,主发 动机13和辅助发动机14均与主计算机15相联,并通过动力选择模块19与自动驾 驶仪总线n相联。动力选择模块19以不同的子程序对不同的动力组合实施控制。
该系统的第三个主要设施是标准的无线电通道控制机18。无线电通道控制
机一端通过自动驾驶仪总线与计算机、动力选择模块相连接,另一端与控制飞
行状态的副翼、升降舵、油门、方向舵和襟翼等操纵舵面连接,将电信号转变
为机械运动,通过不同通道的不同功能,实现对飞机的控制。
该系统的第四个主要部分是人工操纵RC遥控器21和指挥控制站20,人工操
纵RC遥控器21是人工干涉无人机飞行的多通道无线电遥控设备。操纵员操纵遥 控器上的摇杆、旋钮,操纵信号经无线电波传送到空中无人机上的无线电接收机,经舵机改变可控舵面的舵角或发动机工作状态,实现对无人机的遥控。 该系统的自动驾驶仪中还内置了一个完整的指挥控制站界面,通过运行
Windows的超级终端程序,可以与任何有进入密码的PC机实现连通。这个指 挥控制站界面支持RS-232有线或无线链接,飞行时飞参和拾取数据连续下传, 并可以在相应控制模式下,通过上行链路对飞机进行遥控,或对飞机的预先设 置迸行实时修改。
该系统的自动驾驶仪还有一个专用的TTL异步串口,该专用串口可以与使 用者设置在地面、空中、船舶上的指挥控制站进行通信,通过这个串口完成所 有控制功能。
三、可更换式能源舱,根据复合式发动机的组合方式,携带不同的能源
如图4、图5所示,可更换式能源舱包括:舱体22、插头及连线凹槽23、 凸缘24、定位卡销限位孔25、固定卡销26、飞控系统27、能源舱28、减震气 囊舱门29、减震气囊30、充气爆管31、舱门铰链32、无线电遥控遥测收发信 机33、插头及连线凹槽34。
可更换式能源舱段由复合材料制成。其前端是与可更换任务舱段止口相配 的凸缘24,以及4个定位销卡销限位孔25,及固定卡销26,电器插头和插头连 线则隐藏在插头及连线凹槽23中。
可更换式能源舱段分为电源型和燃油型二种型号,外形相同。内部均装有 飞控计算机、无线电遥控遥测接收/发射机、回收减震气囊和能源室。能源舱28 的能源室为电池组(动力电池和设备电池),燃油型舱段的能源室为异形油箱。
减震气囊30位于能源舱段的最下层,它包括气囊体和气源两部分。折叠妥 当的纺织品气囊体包裹着一只小巧的充气爆管31,用一小段尼龙搭扣与该舱固 定在一起。为保证减震气囊正常工作,舱段下部装设外开式减震气囊舱门29。舱门铰链32平时用一套电动插销锁关闭,使用中下降到一定高度时可以自动打 开,也可经遥控器打开。当无人机执行完任务,在回收区上空降落时,该舱门 打开,充气爆管起爆,减震气囊被弹射放出并快速充气膨胀。减震气囊是一次 性用品,降落后可以方便地以新换旧,便于再次出动。
四、 多用途的可更换式任务舱
如图6、图7所示,可更换式任务舱包括:铝合金舱体35、云台一36、铝 合金隔板37、固定螺丝38、任务舱无线电传输模块39、云台二 40、复合材料 透明舱体41、连接胶条42、固定卡销插孔43、定位销44、电器插座45、可更 换任务舱舱体46。
可更换式任务舱的上部是铝合金舱体35,下部是复合材料透明舱体41,它 们的连接部内侧垫有连接胶条42,用4枚固定镙丝38固定。
任务舱段与能源舱段相连的铝合金隔板37上装有任务舱无线电传输模块 39,该模块电路根据任务要求有不同搭配。隔板外侧面装有电器插座45和4个 T型定位销44,并加工有固定卡销插孔43。
该任务舱内部装有二个带减震装置的云台一37、云台二40,可以根据任务 需求,将CCD摄象机、红外热像仪、高清晰度照相机、通信转信机、航路障碍 探测仪等分别安装在该云台上。
五、 复合动力组合方式
不同的组合方式适用于不同的环境和任务,复合动力组合方式:涡喷+电机 驱动螺旋桨式,可增强抗风能力,较大地提高航速,适用于海洋环境和时限性 要求高的任务;涡喷+火箭式,可极大地提高短时航速,可遂行特种爆破和特殊 目标模拟等任务;涵道风扇+电机驱动螺旋桨式,可增加起飞重量,提高航速, 增强抗风能力,适用于多挂载任务;双无刷电机驱动螺旋桨式,可增强抗风能力,提高机动性;电机驱动螺旋桨+火箭式,可在保持长航时优越性的前提下, 可以极大地提高短时航速,适用于特种爆破和军事目标模拟等任务。 实施例l:随行式导航信标无人机
针对目前绝大多数直升机不具备障碍探测能力的情况,复合动力无人机携 带导航任务舱,安装有水平、垂直方向障碍物探测仪、光学或红外摄影设备和 信标系统,充当伴随直升机飞行的随行式导航信标无人机。使用中,可以单机 或以编队方式伴随直升机出动。通过无人机任务舱的设备,向直升机传送信号 或图像导航信息,减少直升机的安全隐患,提高直升机在复杂环境下执行复杂 任务的能力。
实施例2:局部区域监控无人机
复合动力无人机采取最大活动半径发动机配组,在20千公尺半径依座标方 格作程序式逐格飞行。此时若携带视频、红外热成像等监视监测系统任务舱, 可以完成局部区域监视监测或护林防火、航空拍摄等任务。
实施例3:空中转信无人机
复合动力无人机采取最大载荷发动机配组,携带通信转信任务舱,在指挥 控制站上空作长时留空飞行,可以实现指挥控制站(或其载体)与通信目的地 的通信增程。
实施例4:小型无人攻击机
复合动力无人机采取火箭发动机配组,携带末端自寻的攻击任务舱。无人 机在联合干预控制模式下进入目标攻击区,以自身寻的设备锁定目标后,开启 火箭和变翼程序,自毁并抛弃主机翼,对目标进行精确打击。

Claims (6)

1.一种复合动力多用途小型无人机,包括机身、垂直尾翼、水平尾翼、可更换式能源舱、吊舱挂架、可更换式任务舱、主驱动器、主驱动器螺旋桨、辅助驱动器舱连接器固定环、机翼、辅助动力舱连接器及飞行控制器,其特征在于:机身上方中间部位装有辅助动力舱连接器,该连接器是一铝合金中空支架,由二端的连接器固定环固定在机身上,机身下方通过吊舱挂架悬挂可更换式能源舱和可更换式任务舱; 可更换式能源舱,由舱体、插头及连线凹槽、凸缘、定位卡销限位孔、固定卡销、飞控系统、能源舱、减震气囊舱门、减震气囊、充气爆管、舱门铰链、无线电遥控遥测收发信机、插头及连线凹槽组成,可更换式能源舱前端是与可更换任务舱段止口相配的凸缘,以及4个定位销卡销限位孔,及固定卡销,电器插头和插头连线则隐藏在插头及连线凹槽中,减震气囊位于能源舱段的最下层,它包括气囊体和气源两部分,气囊体包裹着充气爆管,并用尼龙搭扣与该舱固定在一起,舱段下部装设减震气囊舱门; 可更换式任务舱,由铝合金舱体、云台一、铝合金隔板、固定螺丝、无线电传输模块、云台二、复合材料透明舱体、连接胶条、固定卡销插孔、定位销、电器插座、可更换任务舱舱体组成,可更换式任务舱上部是铝合金舱体,下部是复合材料透明舱体,其连接部内侧垫有连接胶条,用4枚固定镙丝固定,任务舱内部装有二个带减震装置的云台一、云台二,任务舱段与能源舱段相连的铝合金隔板上装有无线电传输模块,该模块电路根据任务要求有不同搭配,隔板外侧面装有电器插座和4个T型定位销,并加工有固定卡销插孔; 飞行控制器,由传感器组、主发动机、辅助发动机、主计算机、自动驾驶仪、自动驾驶仪总线、无线电通道控制机、动力选择模块、指挥控制站、人工操纵RC遥控器组成,自动驾驶仪为基础设备,主计算机,与传感器组相连,主发动机和辅助发动机均与主计算机相联,并通过动力选择模块与自动驾驶仪总线相联无线电通道控制机一端通过自动驾驶仪总线与计算机、动力选择模块相连接,另一端与控制飞行状态的副翼、升降舵、油门、方向舵和襟翼等操纵舵面连接,人工操纵RC遥控器是人工干涉无人机飞行的多通道无线电遥控设备。
2. 根据权利要求l所述的一种复合动力多用途小型无人机,其特征在于-所述的复合动力,是"涡喷+电机驱动螺旋桨"式。
3. 据权利要求l所述的一种复合动力多用途小型无人机,其特征在于: 所述的复合动力,是"涡喷+火箭"式。
4. 根据权利要求l所述的一种复合动力多用途小型无人机,其特征在于:所述的复合动力,是"涵道风扇+电机驱动螺旋桨"式。
5. 根据权利要求l所述的一种复合动力多用途小型无人机,其特征在于: 所述的复合动力,是"双无刷电机驱动螺旋桨"式。
6. 根据权利要求l所述的一种复合动力多用途小型无人机,其特征在于: 所述的复合动力,是"电机驱动螺旋桨+火箭"式。
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