CN204297103U - 太阳能飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了太阳能飞行器，旨在解决现有飞行器的续航能力有限、飞行姿态单一、不能悬停与安全性低等问题，其包括外壳(1)、动力装置与能量单元。外壳(1)包括下壳(101)与上壳(102)；下壳(101)顶端面的中心处设置有椭圆形孔，下壳(101)的四角处设置有1号至4号机翼通孔；上壳(102)扣装在下壳(101)的椭圆形孔上并用防水胶粘接；动力装置的1号至4号直流无刷电机安装在外壳(1)的1号至4号机翼通孔中1、2号短轴与1、2号长轴端部；能量单元的薄膜型太阳能电池板(7)贴在外壳(1)表面上，1号蓄电池组(501)与2号蓄电池组(502)固定在动力装置的基座(2)中的底板(901)的一端上。

Description

太阳能飞行器

技术领域

本实用新型涉及一种飞行装置，更确切地说，本实用新型涉及一种太阳能飞行器。

背景技术

具备悬停和垂直起降的飞行器在侦查、航拍、搜救、大气观测、通信等技术领域的需求越来越大。目前能完成悬停和垂直起降的飞行器的结构主要有单旋翼直升机、双旋翼直升机、倾转旋翼机、多轴飞行器等。前三者如美国麦道公司的MH—16直升机、波音公司的倾转旋翼机V—44等，均为大型飞行器，需要飞行员驾驶，并且续航能力受到油箱容量的限制。

现有的四轴飞行器飞行姿态单一，大部分能完成起降和悬停，飞行器的空间姿态很单一。现有的四轴飞行器续航能力差，飞行器在飞行中不断消耗存储的能量,而且在飞行过程中能量不能得到补充，飞行器电池的容量决定了飞行器的最大飞行距离。现有的四轴飞行器抗干扰和自我保护能力差，飞行器碰到其它物体会丧失平衡甚至破坏结构，螺旋桨碰到其他物体时会引起飞行器的损坏。

现有的太阳能飞行器，如中国专利公开号CNIO3482073A，公开日2014-01-01，发明名称为太阳能无人飞行器，该专利中的太阳能无人飞行器，不具备快速前进、快速反应的能力；现有的太阳能飞行器如国外出现的固定翼飞行器，不具备垂直升降、空中悬停和向后飞行的能力。

无刷直流电动机是随着永磁材料、微处理器技术等的出现而开发出来的一种新型直流电机，具有直流电机和交流电机的优点。无刷直流电动机结构简单、运行可靠、运行效率高、调速性能好。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是解决现有飞行器的续航能力有限、飞行姿态单一、不能悬停、安全性低等问题，提供了一种太阳能飞行器。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的太阳能飞行器包括有外壳、动力装置与能量单元。

所述的外壳由下壳与上壳组成。下壳为菱形中空的壳体结构件，下壳顶端面的中心处设置有椭圆形通孔，下壳的四角处设置有1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔，下壳的壳底为平板底；上壳的形状为椭球形的曲面板结构件，上壳扣在下壳的椭圆形通孔上，结合表面用防水胶粘接。

动力装置中的1号直流无刷电机、2号直流无刷电机、3号直流无刷电机与4号直流无刷电机安装在下壳上的1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔 与4号机翼通孔中；能量单元安装在动力装置中的基座与下壳上，动力装置中的基座用螺钉固定在下壳的壳底上。

技术方案中所述的基座为矩形壳体结构件，基座由底板、1号侧板、2号侧板、3号侧板与4号侧板组成。1号侧板与2号侧板为结构相同的矩形板件，1号侧板与2号侧板的中间位置设置有1号短轴孔与2号短轴孔，1号短轴孔与2号短轴孔的回转轴线共线，1号侧板与2号侧板沿底板的纵向对称地放置在底板的两长边上，1号侧板与2号侧板的长边的长度与底板的长边的长度相等，3号侧板与4号侧板为结构相同的矩形板件，3号侧板与4号侧板位于底板宽边的中心处，3号侧板与4号侧板的上端依次设置有1号长轴孔与2号长轴孔，1号长轴孔与2号长轴孔为螺纹孔，1号长轴孔与2号长轴孔的回转轴线共线，1号侧板、2号侧板、3号侧板与4号侧板垂直于底板，1号侧板、2号侧板、3号侧板与4号侧板和底板连成一体。

技术方案中所述的动力装置还包括1号短轴、2号短轴、1号长轴、2号长轴、1号舵机、2号舵机、1号旋翼、2号旋翼、3号旋翼与4号旋翼。1号舵机、2号舵机用螺钉固定在基座的底板的中部，1号短轴、2号短轴的根部分别和1号舵机、2号舵机的主轴采用花键副连接，1号长轴、2号长轴的根部和基座的3号侧板、4号侧板固定连接并用螺母锁死，1号直流无刷电机、2号直流无刷电机、3号直流无刷电机、4号直流无刷电机依次安装在位于1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔中的1号短轴、2号短轴、1号长轴与2号长轴的顶部的开口卡环中并将顶部的开口卡环锁死，1号旋翼、2号旋翼、3号旋翼与4号旋翼依次安装在1号直流无刷电机、2号直流无刷电机、3号直流无刷电机与4号直流无刷电机的主轴上为螺纹连接并采用螺母锁死。

技术方案中所述的1号短轴、2号短轴、1号长轴与2号长轴为杆内部用于放置导线的空心杆件，1号长轴与2号长轴的根部设置有螺纹，1号短轴、2号短轴的根部设置有花键，1号短轴、2号短轴、1号长轴与2号长轴的顶部设置有开口卡环，1号短轴、2号短轴、1号长轴与2号长轴的材质为铝合金。

技术方案中所述的底板中部且在1号侧板与2号侧板的一侧分别设置有2个舵机安装孔，每侧的2个舵机安装孔的中心连线分别和1号侧板与2号侧板平行，1号舵机与2号舵机安装后，1号舵机与2号舵机输出轴的回转轴线依次和1号短轴孔与2号短轴孔的回转轴线共线；底板的一端且在3号侧板的一侧设置有安装1号蓄电池组与2号蓄电池组的2个结构相同的蓄电池安装孔，底板的另一端且在4号侧板的一侧设置有控制装置安装孔。

技术方案中所述的能量单元主要由薄膜型太阳能电池板、1号蓄电池组与2号蓄电池组组成。薄膜型太阳能电池板由6～8块型号为1W的薄膜型太阳能电池组成，薄膜型太阳能电池用胶水并排地贴在飞行器外壳的上表面上，采用导 线将薄膜型太阳能电池进行串联；1号蓄电池组与2号蓄电池组分别用胶水并列固定在基座中底板的一端即3号侧板的两侧。

技术方案中所述的1号蓄电池组与2号蓄电池组采用11.1V 2200MAH 30C系列的锂电池；所述的1号舵机与2号舵机采用ES08A II型舵机；所述的1号直流无刷电机、2号直流无刷电机、3号直流无刷电机与4号直流无刷电机采用额定电压为12V,额定功率为10W的直流无刷电机；所述的1号旋翼、2号旋翼、3号旋翼与4号旋翼选择螺距为5.5cm带有自锁螺母的双叶片螺旋桨，每对旋翼的旋向相反，即正反桨，1号旋翼、2号旋翼、3号旋翼与4号旋翼采用自锁螺母依次和1号直流无刷电机、2号直流无刷电机、3号直流无刷电机与4号直流无刷电机固定连接，1号旋翼、2号旋翼、3号旋翼与4号旋翼采用5055型号的全碳纤维正反桨。

技术方案中所述的薄膜型太阳能电池的厚度为0.3mm～0.5mm。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的太阳能飞行器的外型为流线型,有一对旋翼的动力可以全部用于行进,这样就提高了飞行器的最高时速和续航能力。空心外壳可以保护旋翼、电机等飞行器部件。

2.本实用新型所述的太阳能飞行器中的薄膜型太阳能电池板和1号蓄电池组与2号蓄电池组组成的电源模块可以实现太阳能飞行器的连续飞行，大大提高续航能力，只需要太阳能作为输入能源,环保低碳。

3.本实用新型所述的太阳能飞行器中的3号旋翼303与4号旋翼304的方向可以任意角度倾斜,太阳能飞行器的飞行姿态多样，当短轴旋翼的方向为水平时，动力全部用来前进，提高了太阳能飞行器的最高速度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的太阳能飞行器结构组成的轴测投影图；

图2是本实用新型所述的太阳能飞行器除去外壳后的结构组成的轴测投影图；

图3是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的外壳的轴测投影图；

图4是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的外壳的主视图；

图5是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的外壳的左测图；

图6-a是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的外壳中上壳的主视图；

图6-b是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的外壳中下壳的主视图；

图7是本实用新型所述的太阳能飞行器中的倾转翼转轴垂直向上姿态时的轴测投影图；

图8是本实用新型所述的太阳能飞行器中的倾转翼转轴水平时的轴测投影 图；

图9是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的具有卡环结构的长、短轴的主视图；

图10是本实用新型所述的太阳能飞行器中所采用的基座的轴测投影图；

图11是本实用新型所述的太阳能飞行器中4号直流无刷电机固定方式示意图；

图中：1.外壳，101.下壳，102.上壳，103.1号机翼通孔，104.2号机翼通孔，105.3号机翼通孔，106.4号机翼通孔，2.基座，201.1号直流无刷电机，202.2号直流无刷电机，203.3号直流无刷电机，204.4号直流无刷电机，301.1号旋翼，302.2号旋翼，303.3号旋翼，304.4号旋翼，401.1号舵机，402.2号舵机，501.1号蓄电池组，502.2号蓄电池组，601.1号短轴，602.2号短轴，603.1号长轴，604.2号长轴，7.薄膜型太阳能电池板，8.控制装置，901.底板，902.1号侧板，903.2号侧板，904.3号侧板，905.4号侧板，10.穿轴通孔，24.蓄电池安装孔，25舵机安装孔，26.控制装置安装孔，2701.1号短轴孔，2702.2号短轴孔，2301.1号长轴孔，2302.2号长轴孔，110.铁丝，111.导线，112.外固定螺母，113.内固定螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1与图2，本实用新型所述的太阳能飞行器主要由外壳1、动力装置、能量单元和控制装置8组成。

参阅图3至图6-b，所述的太阳能飞行器的外壳1分为下壳101与上壳102两个部分，外壳1被设计成正面看为菱形侧面看为梭型形状的壳体结构件，下壳101与上壳102均为厚1mm的薄壳件，内部为空心，下壳101顶端面的中心处设置有椭圆形通孔。这样就可以将基座2和基座上的零件安装在外壳1内部。上壳102的形状俯视看为椭圆形侧面看为扁平的弓形，即上壳102的形状为椭球形的曲面薄板，之所以如此设计是为了减小飞行阻力。下壳101的壳底是平底板，飞行器落地之后能保持水平不侧翻，下壳101的壳底的内表面也是平的，其目的也是为了提供动力装置中的基座2的安装位置。下壳101壳底是平底板，上壳102则是流线型凸起，这样会引起飞行过程中飞行器上部空气流动速度比下部的大，在飞行器的上部和下部产生气压差，并且下部气压较大，这样可以提供一部分向上的升力。下壳101的菱形四角处设置有安装旋翼和电机的通孔即1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔，四角处的通孔能保护处在通孔中的旋翼和电机，1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔的内侧设计的倾斜的槽是为了减小在行进过程中水平方向空气阻力。上壳102扣在下壳101上，结合表面用防水胶联接，实现上壳102相对 于下壳101的固定并具有防水功能，保护外壳1内部零部件不被侵害。下壳101与上壳102的材料都是采用碳纤维材料，在强度足够的条件下，外壳的重量相对于金属外壳减少很多,可以减少75％以上。将飞行器的外壳1在前进方向(侧面)设计为梭型主要是为了减小飞行中的空气阻力，同时也保证了较大的用来接受太阳能的面积(飞行器水平面投影的面积)。下壳101四角处设置的1号机翼通孔103、2号机翼通孔104、3号机翼通孔105与4号机翼通孔106中分别安装1号短轴601、2号短轴602和1号长轴603、2号长轴604，1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔中的1号短轴601、2号短轴602、1号长轴603与2号长轴604的顶部卡环中上依次安装有1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203与4号直流无刷电机204，外壳1上的1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔是为了保护置入其中的旋翼。下壳上的1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔、4号机翼通孔的内壁上分别设有直径同为10mm的穿轴通孔10，1号短轴601、2号短轴602、1号长轴603和2号长轴604分别插入四个穿轴通孔10中进入外壳1的内部。

参阅图2，所述的太阳能飞行器的动力装置包括基座2、1号短轴601、2号短轴602和1号长轴603、2号长轴604、1号舵机401、2号舵机402、1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204、1号旋翼301、2号旋翼302、3号旋翼303、4号旋翼304。

所述的基座2的材料为铝合金。基座2由底板901、1号侧板902、2号侧板903、3号侧板904、4号侧板905组成；

1号侧板902与2号侧板903为结构相同的矩形板件，1号侧板902与2号侧板903的中间位置设置有1号短轴孔2701与2号短轴孔2702，1号短轴孔2701与2号短轴孔2702的回转轴线共线，1号侧板902与2号侧板903沿底板901的纵向对称地放置在底板901的两长边上，1号侧板902与2号侧板903的长边的长度与底板90的长边的长度相等，3号侧板904与4号侧板905为结构相同的矩形板件，3号侧板904与4号侧板905位于底板901宽边的中心处，3号侧板904与4号侧板905的上端依次设置有1号长轴孔2301与2号长轴孔2302，1号长轴孔2301与2号长轴孔2302为螺纹孔，1号长轴孔2301与2号长轴孔2302的回转轴线共线，1号侧板902、2号侧板903、3号侧板904与4号侧板905垂直于底板901，1号侧板902、2号侧板903、3号侧板904与4号侧板905和底板901连成一体。

底板901中部且在1号侧板902与2号侧板903的一侧分别设置有2个舵机安装孔25，每侧的2个舵机安装孔25的中心连线分别和1号侧板902与2号侧板903平行，1号舵机401、2号舵机402安装后，1号舵机401、2号舵机402 输出轴的回转轴线依次和1号短轴孔2701与2号短轴孔2702的回转轴线共线；底板901的一端且在3号侧板904的一侧设置有安装1号蓄电池组501、2号蓄电池组502的2个结构相同的蓄电池安装孔24，底板901的另一端且在4号侧板905的一侧设置有安装控制装置8的控制装置安装孔26；4个舵机安装孔25除了用来固定1号舵机401、2号舵机402之外，还同时用来实现基座2和下壳101的固定连接。

1号舵机401、2号舵机402选择高灵敏度微型舵机，如ES08A II型舵机，这类舵机具有重量轻反应迅速，并且采用NOBLE电位器，定位更精确。所采用舵机的具体参数为：工作电压:4.8-6.0v，扭力:1.5/1.8Kg.cm(4.8V/6V)，速度:0.12/0.10sec/60°，尺寸:32x 11.5x 24mm，重量:8.5g。舵机主轴上的渐开线外花键用来和1号短轴601、2号短轴602轴端的内花键相配合。

1号旋翼301、2号旋翼302、3号旋翼303与4号旋翼304选择螺距为5.5cm带有自锁螺母的双叶片螺旋桨。每对旋翼的旋向是相反的，即正反桨。螺旋桨的材料为碳纤维。通过自锁螺母可以实现旋翼和直流无刷电机的连接和固定。如T-Motor公司的5055型号的全碳纤维正反桨。

1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204选择额定电压为12V,额定功率为10W的直流无刷电机，如日本尼得科内转子无刷电机。要求电机的外壳上具有凹槽结构，这是为了实现对电机的固定。直流无刷电机具有体积小、重量轻、出力大、无级调速，调速范围广，过载能力强的特点。直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分，它除了电机电枢、永磁励磁两部分外，还带有传感器。传感器用来检测直流无刷电动机的转速，和控制单元配合形成对转速闭环控制。选择直流无刷电动机和电机接电源线时，应注意1号直流无刷电机201和2号直流无刷电机202的转动方向是相反的，3号直流无刷电机203和4号直流无刷电机204的转动方向也是相反的。

所述的太阳能飞行器的基座2用螺钉固定在下壳101壳底的平底板上。1号短轴601、2号短轴602和1号长轴603、2号长轴604分别插入下壳101上的4个结构相同的穿轴通孔10，1号长轴603、2号长轴604依次插入3号机翼通孔105、4号机翼通孔106内壁上的结构相同的穿轴通孔10后，1号长轴603、2号长轴604的根部依次插入基座2上的1号长轴孔2301、2号长轴孔2302中固定连接，并分别用外固定螺母112和内固定螺母113锁死，如图11所示。1号短轴601、2号短轴602依次插入1号机翼通孔103、2号机翼通孔104内壁上的结构相同的穿轴通孔10后，1号短轴601、2号短轴602要依次再插入基座2上的1号短轴孔2701、2号短轴孔2702中，最后1号短轴孔2701、2号短轴孔2702的根部花键分别和1号舵机401、2号舵机402为花键副连接，1号舵机401、 2号舵机402固定在基座2的底板901上。

1号短轴601、2号短轴602和1号长轴603、2号长轴604的材料也是密度较小的铝合金。1号短轴601、2号短轴602和1号长轴603、2号长轴604采用的是空心杆件，空心杆件的内部用于放置导线。1号长轴603、2号长轴604为固定轴，1号长轴603、2号长轴604的根部设置有螺纹，1号长轴603、2号长轴604的顶部设置有开口卡环,如图9中所示，1号长轴603、2号长轴604的根部与基座2的3号侧板904、4号侧板905上的1号长轴孔2301(为螺纹孔)、2号长轴孔2302(为螺纹孔)螺纹连接并用螺母锁死，3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204放入1号长轴603、2号长轴604的顶部的开口卡环中，卡环将放入其中的3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204夹住并采用铁丝110将开口锁死实现对3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204的固定。

1号短轴601、2号短轴602的根部设置有花键，1号短轴601、2号短轴602的根部用花键分别和1号舵机401、2号舵机402的主轴相连即采用花键副连接，实现1号短轴601、2号短轴602依次和1号舵机401、2号舵机402主轴的固定连接。1号舵机401、2号舵机402用螺钉固定在基座2底板901中部的4个舵机安装孔25。1号短轴601、2号短轴602、1号长轴603、2号长轴604顶部设有开口卡环，开口卡环和1号短轴601、2号短轴602、1号长轴603、2号长轴604连接处的里侧(即指向下壳101中心方向)设置有用于安装导线的径向通孔，如图9中所示，4个开口卡环依次和1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204相配装并将顶部的开口卡环锁死实现固定连接，如图11中所示。

1号旋翼301、2号旋翼302、3号旋翼303、4号旋翼304依次和1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204的主轴通过螺纹连接并用螺母锁死，实现1号旋翼301、2号旋翼302、3号旋翼303、4号旋翼304相对1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204主轴的固定连接。1号长轴603、2号长轴604相对于基座2或外壳1是静止不动的，即和两个长轴固定连接的3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204相对于基座2或外壳1也是相对静止的，3号旋翼303、4号旋翼304为固定旋翼。1号短轴601、2号短轴602被固联在1号舵机401、2号舵机402的主轴上，控制装置8控制1号短轴601、2号短轴602的旋转角度来改变1号旋翼301、2号旋翼302所在平面与水平面的夹角即倾角，所以1号旋翼301、2号旋翼302又称倾转翼。改变倾转翼的倾角可以用来控制太阳能飞行器的飞行姿态，太阳能飞行器的飞行姿态多样。

参阅图7，当1号旋翼301、2号旋翼302所在平面与水平面的夹角为零即旋翼转轴方向为竖直时，太阳能飞行器可以提供更大的升力，可以实现太阳能 飞行器的快速垂直上升，也可以悬停。

参阅图8，当1号旋翼301、2号旋翼302所在平面与水平面的夹角为90°即旋翼转轴方向为水平时，其产生的牵引力全部用来水平前进，太阳能飞行器可以高速前进。当1号旋翼301、2号旋翼302所在平面与水平面的夹角依次为90°、270°即旋翼转轴方向为水平但方向相反时，太阳能飞行器可以实现原地转弯。

1号长轴603、2号长轴604和1号短轴601、2号短轴602所固定的两对直流无刷电机，每对中的两个电机的转速均为方向相反且转速相等，每对旋翼中的两个旋翼的旋向也均为相反，这样就保证了每对旋翼均能产生相同的牵引力并且对太阳能飞行器产生的转矩能相互抵消，保证了太阳能飞行器的平衡。

所述的太阳能飞行器的控制装置8用螺钉和基座2底板901上的控制装置安装孔26实现固定连接，能完成太阳能飞行器的能量合理分配、远程控制、信息采集和传送、调整电机转速、维持飞行器平衡的功能。控制装置为能完成前面所述功能模块的组合，不作为本专利的保护内容。

所述的太阳能飞行器的能量单元主要由薄膜型太阳能电池板7、1号蓄电池组501、2号蓄电池组502组成。

参阅图2，薄膜型太阳能电池板7可以由6～8块型号为1W的薄膜型太阳能电池组成，如采用美国UNISOLAR公司生产的型号为1W的薄膜型太阳能电池，薄膜型太阳能电池工作电压为1.5V,用导线将薄膜型太阳能电池进行串联，每根导线的两端分别焊接在相邻薄膜型太阳能电池的正极和负极上，串联后将两端导线接入控制装置8的充电输入端。薄膜型太阳能电池厚度仅为0.5mm，有质量轻、柔性大的特点，可以弯曲成为曲面状或其他任何不规则形状。这些薄膜型太阳能电池板用胶水并排地贴在飞行器外壳1的上表面上，实现固定连接。

1号蓄电池组501、2号蓄电池组502选择额定电压为11.1V的大容量锂电池组，要求容量在2200mAh以上，例如LION Power生产的11.1V 2200MAH 30C系列的电池产品。1号蓄电池组501、2号蓄电池组502分别用胶水固定在基座2底板901一端即3号侧板904的两侧，并用扎带穿过蓄电池安装孔24对蓄电池组进行更牢靠的固定，并列放置如图2中所示。薄膜型太阳能电池板7用导线接入控制装置8的充电模块端口，1号蓄电池组501、2号蓄电池组502分别用导线接在控制装置8的两个电源模块端口，控制装置8中四个输出端的和1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204用导线相连，控制装置8的两个控制信号输出端和1号舵机401、2号舵机402用导线相连。薄膜型太阳能电池板7采集的太阳能转化出的电能输入控制装置8，控制装置8将电能选择分别配到1号蓄电池组501、2号蓄电池组502或者是1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电 机203、4号直流无刷电机204。控制装置8还控制着1号蓄电池组501、2号蓄电池组502给1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203、4号直流无刷电机204、1号舵机401与2号舵机402的供电情况。控制装置8的供电是由1号蓄电池组501、2号蓄电池组502完成的。薄膜型太阳能电池板7在太阳能充足的情况下可以提供1号直流无刷电机201、2号直流无刷电机202、3号直流无刷电机203与4号直流无刷电机204转动所需的电能，也可以对1号蓄电池组501、2号蓄电池组502进行充电，这个选择由控制装置8根据预先设定或者远程人工控制决定。

本实用新型所述的太阳能飞行器的工作原理：

3号旋翼303与4号旋翼304的轴的方向是不能倾转的,只用来提供向上的升力，并且旋翼旋向相反，转速相等转动方向也相反，因此对飞行器产生的转矩相互抵消。1号旋翼301与2号旋翼302的轴是可以倾斜，保持两旋翼的倾斜角度相反角度相等，旋翼的转速相等，旋转方向和旋翼旋向相反，这样就保证了1号旋翼301与2号旋翼302旋转产生的附加转矩相互抵消，顺利完成转弯、翻滚。当1号旋翼301与2号旋翼302的转轴方向为水平时，如图8所示，旋翼产生的动力全部用来前进，提高了太阳能飞行器的前进速度。

在飞行过程中如果太阳能充足，优先使用薄膜型太阳能电池板7的产生的电能给飞行器供电而避免或者减少1号蓄电池组501、2号蓄电池组502的负担。薄膜型太阳能电池板7在飞行过程中和飞行器落地后都能对1号蓄电池组501、2号蓄电池组502进行充电。没有太阳能用来发电时，1号蓄电池组501、2号蓄电池组502对控制单元、四个电机和两个舵机提供电能，保持一定时间内太阳能飞行器的正常飞行。在太阳能充足的时候，如晴天的正午，薄膜型太阳能电池板7产生的电能足够整个太阳能飞行器使用，太阳能飞行器可以持续飞行，多余的电能还可以在飞行过程中充电。在太阳能不够充分的时候，如早晨、傍晚或多云天气，太阳能飞行器在电量不足的情况下可以降落在地面，1号蓄电池组501、2号蓄电池组502和薄膜型太阳能电池板7组成的能量单元在地面继续接收太阳能和存储电能，等存储足够的电能飞行器可以再次起飞，这样太阳能飞行器断续飞行也可以完成远距离飞行任务。

Claims (8)

1.一种太阳能飞行器，包括有外壳(1)、动力装置与能量单元，其特征在于，所述的外壳(1)由下壳(101)与上壳(102)组成；下壳(101)为菱形中空的壳体结构件，下壳(101)顶端面的中心处设置有椭圆形通孔，下壳(101)的四角处设置有1号机翼通孔(103)、2号机翼通孔(104)、3号机翼通孔(105)与4号机翼通孔(106)，下壳(101)的壳底为平板底；上壳(102)的形状为椭球形的曲面板结构件，上壳(102)扣在下壳(101)的椭圆形通孔上，结合表面用防水胶粘接；

动力装置中的1号直流无刷电机(201)、2号直流无刷电机(202)、3号直流无刷电机(203)与4号直流无刷电机(204)安装在下壳(101)上的1号机翼通孔(103)、2号机翼通孔(104)、3号机翼通孔(105)与4号机翼通孔(106)中；能量单元安装在动力装置中的基座(2)与下壳(101)上，动力装置中的基座(2)用螺钉固定在下壳(101)的壳底上。

2.按照权利要求1所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的基座(2)为矩形壳体结构件，基座(2)由底板(901)、1号侧板(902)、2号侧板(903)、3号侧板(904)与4号侧板(905)组成；

1号侧板(902)与2号侧板(903)为结构相同的矩形板件，1号侧板(902)与2号侧板(903)的中间位置设置有1号短轴孔(2701)与2号短轴孔(2702)，1号短轴孔(2701)与2号短轴孔(2702)的回转轴线共线，1号侧板(902)与2号侧板(903)沿底板(901)的纵向对称地放置在底板(901)的两长边上，1号侧板(902)与2号侧板(903)的长边的长度与底板(901)的长边的长度相等，3号侧板(904)与4号侧板(905)为结构相同的矩形板件，3号侧板(904)与4号侧板(905)位于底板(901)宽边的中心处，3号侧板(904)与4号侧板(905)的上端依次设置有1号长轴孔(2301)与2号长轴孔(2302)，1号长轴孔(2301)与2号长轴孔(2302)为螺纹孔，1号长轴孔(2301)与2号长轴孔(2302)的回转轴线共线，1号侧板(902)、2号侧板(903)、3号侧板(904)与4号侧板(905)垂直于底板(901)，1号侧板(902)、2号侧板(903)、3号侧板(904)与4号侧板(905)和底板(901)连成一体。

3.按照权利要求1或2所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的动力装置还包括1号短轴(601)、2号短轴(602)、1号长轴(603)、2号长轴(604)、1号舵机(401)、2号舵机(402)、1号旋翼(301)、2号旋翼(302)、3号旋翼(303)与4号旋翼(304)；

1号舵机(401)、2号舵机(402)用螺钉固定在基座(2)的底板(901)的中部，1号短轴(601)、2号短轴(602)的根部分别和1号舵机(401)、2号舵机(402)的主轴采用花键副连接，1号长轴(603)、2号长轴(604)的根部 和基座(2)的3号侧板、4号侧板固定连接并用螺母锁死，1号直流无刷电机(201)、2号直流无刷电机(202)、3号直流无刷电机(203)、4号直流无刷电机(204)依次安装在位于1号机翼通孔、2号机翼通孔、3号机翼通孔与4号机翼通孔中的1号短轴(601)、2号短轴(602)、1号长轴(603)与2号长轴(604)的顶部的开口卡环中并将顶部的开口卡环锁死，1号旋翼(301)、2号旋翼(302)、3号旋翼(303)与4号旋翼(304)依次安装在1号直流无刷电机(201)、2号直流无刷电机(202)、3号直流无刷电机(203)、4号直流无刷电机(204)的主轴上为螺纹连接并采用螺母锁死。

4.按照权利要求3(2)所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的1号短轴(601)、2号短轴(602)、1号长轴(603)与2号长轴(604)为杆内部用于放置导线的空心杆件，1号长轴(603)与2号长轴(604)的根部设置有螺纹，1号短轴(601)、2号短轴(602)的根部设置有花键，1号短轴(601)、2号短轴(602)、1号长轴(603)与2号长轴(604)的顶部设置有开口卡环，1号短轴(601)、2号短轴(602)、1号长轴(603)与2号长轴(604)的材质为铝合金。

5.按照权利要求2所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的底板(901)中部且在1号侧板(902)与2号侧板(903)的一侧分别设置有2个舵机安装孔(25)，每侧的2个舵机安装孔(25)的中心连线分别和1号侧板(902)与2号侧板(903)平行，1号舵机(401)与2号舵机(402)安装后，1号舵机(401)与2号舵机(402)输出轴的回转轴线依次和1号短轴孔(2701)与2号短轴孔(2702)的回转轴线共线；底板(901)的一端且在3号侧板(904)的一侧设置有安装1号蓄电池组(501)与2号蓄电池组(502)的2个结构相同的蓄电池安装孔(24)，底板(901)的另一端且在4号侧板(905)的一侧设置有控制装置安装孔(26)。

6.按照权利要求1所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的能量单元主要由薄膜型太阳能电池板(7)、1号蓄电池组(501)与2号蓄电池组(502)组成；

薄膜型太阳能电池板(7)由6～8块型号为1W的薄膜型太阳能电池组成，薄膜型太阳能电池用胶水并排地贴在飞行器外壳(1)的上表面上，采用导线将薄膜型太阳能电池进行串联；1号蓄电池组(501)与2号蓄电池组(502)分别用胶水并列固定在基座(2)中底板(901)的一端即3号侧板(904)的两侧。

7.按照权利要求6所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的1号蓄电池组(501)与2号蓄电池组(502)采用11.1V 2200MAH 30C系列的锂电池；

所述的1号舵机(401)与2号舵机(402)采用ES08A II型舵机；

所述的1号直流无刷电机(201)、2号直流无刷电机(202)、3号直流无刷 电机(203)与4号直流无刷电机(204)采用额定电压为12V,额定功率为10W的直流无刷电机；

所述的1号旋翼(301)、2号旋翼(302)、3号旋翼(303)与4号旋翼(304)选择螺距为5.5cm带有自锁螺母的双叶片螺旋桨，每对旋翼的旋向相反，即正反桨，1号旋翼(301)、2号旋翼(302)、3号旋翼(303)与4号旋翼(304)采用自锁螺母依次和1号直流无刷电机(201)、2号直流无刷电机(202)、3号直流无刷电机(203)与4号直流无刷电机(204)固定连接，1号旋翼(301)、2号旋翼(302)、3号旋翼(303)与4号旋翼(304)采用5055型号的全碳纤维正反桨。

8.按照权利要求6所述的太阳能飞行器，其特征在于，所述的薄膜型太阳能电池的厚度为0.3mm～0.5mm。