CN204473131U - 一种油电混合动力多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

一种油电混合动力多旋翼无人机，包括升力螺旋桨、动力螺旋桨和若干姿态螺旋桨。升力螺旋桨用于为无人机提供升力，无人机的重心位于升力螺旋桨的桨轴延线，且升力螺旋桨由燃油发动机带动；动力螺旋桨用于为无人机提供动力，电动机通过动力机轴带动动力螺旋桨，动力螺旋桨围绕动力机轴旋转，动力机轴与无人机的前进方向相同；姿态螺旋桨用于调整无人机的飞行姿态，电动机通过姿态机轴带动姿态螺旋桨。本实用新型提供的无人机的适用性更强。

Description

一种油电混合动力多旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别是一种油电混合动力多旋翼无人机。

背景技术

目前世界上使用的飞行器主要有直升飞机、固定翼飞机、旋翼飞机、动力伞、动力三角翼等，但最近几年出现一种新型的飞行器，在国内称为多旋翼飞行器，这种旋翼机的机械结构简单、制作容易，操控性能好，拥有非常好的机动性和灵活性，可以轻松实现垂直起飞、降落、悬停等动作。然而，对于这种旋翼机的动力来源一直是本领域技术人员所深入研究的问题，采用汽油发动机，诸如中国专利CN103552686公开的一种种组合式涵道空中侦察机器人，抑或是如航空模型一样使用电池作为动力。两种动力来源各具优缺点，比如电池动力的灵活性、操控性好，却由于需要维系升力消耗大量电能，导致飞行时间过短，无法长久运行；而汽油发动机则恰好相反。因此，需要研发一种即可保证飞行器灵活性，又可保证其长时间运行的旋翼机。

根据如上需求，现有技术如中国专利CN102923308公开了一种油电混合动力无人驾驶遥感飞机，其由机身、机翼、驱动装置、电源、用于监控主、副发动机运转的动力控制电路和遥控信号接收控制装置相互连接组成，驱动装置包括一个主发动机和两个副发动机，主发动机设置在机身上，两个副发动机对称设置于两机翼上，以此组成为三发油电混合动力的驱动装置，双层机翼设计为大上反角结构，在主发动机上安置有可以探测发动机转速的传感器，该传感器与动力控制电路的输入端相连接，动力控制电路通过传感器能对发动机进行侦测和控制，当主发动机停机时，能够启动副发动机给无人驾驶遥感飞机提供续航动力。这样的设计，对于汽油发动机以及电机的分工并不明确，作为固定翼飞机，其升力来源于发动机推力，无论是汽油发动机还是电机，都仅可以也仅需要提供飞机推力，在这种情况下，电机对于飞机的作用仅如其申请文件中所描述，仅“能提高无人机的续航时间”，以及“提高无人机空中停车后的生存能力”，从而提升其安全性能，而无法发挥电机的灵活性优势。

因此，如图1所示，现有技术如中国专利CN102514711公开了一种多旋翼油电混合飞行器，包括电子调速器、飞行控制系统、燃油发动机、电动机、电池组、多根机轴组成的机身和多个螺旋桨，所述螺旋桨分为采用燃油发动机驱动的第一螺旋桨和采用电动机驱动的第二螺旋桨，所述多个第一螺旋桨提供整个飞行器的主要升力，所述多个第二螺旋桨提供整个飞行器平衡、方向和整个飞行器的小部分升力。

这样的设计，将燃油发动机以及电动机的功能完全分开，一方面有利于利用燃油发动机的持久性，增加飞行器的续航能力，另一方面利用电动机的灵活性，提高飞行器的整体操控性。但是，这样的设计，电动机主要功能是维持飞行器的平衡和调整方向，虽然可以提供小部分升力，但是无法提供飞行器主行进方向的动力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的油电混合动力飞行器的电动机提供的动力相对单一，而提供了一种电动机可以提供主行进方向动力，从而适用性更强的油电混合动力多旋翼无人机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种油电混合动力多旋翼无人机，包括机体、与机体固定连接的机头、燃油发动机、电动机以及电池组，所述电池组为所述电动机提供电能，还包括：

   升力螺旋桨，用于为所述无人机提供升力，所述无人机的重心位于所述升力螺旋桨的桨轴延线，且所述升力螺旋桨由所述燃油发动机带动；

   动力螺旋桨，用于为所述无人机提供动力，所述电动机通过动力机轴带动所述动力螺旋桨，所述动力螺旋桨围绕所述动力机轴旋转，所述动力机轴与所述无人机的前进方向相同；

   若干姿态螺旋桨，用于调整所述无人机的飞行姿态，所述电动机通过姿态机轴带动所述姿态螺旋桨。

上述无人机中，所述姿态螺旋桨的数目为两个、四个、六个或者八个，所述姿态螺旋桨沿周向均匀设置在所述机体周围，且所述姿态螺旋桨沿所述机体中线方向对称设置。

上述无人机中，沿所述机体中线方向对称的两个所述姿态螺旋桨旋转方向不同。

上述无人机中，位于所述机体中线同侧的相邻所述姿态螺旋桨旋转方向不同。

上述无人机中，所述姿态螺旋桨的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩。

上述无人机中，所述升力螺旋桨包括第一升力桨和第二升力桨，所述第一升力桨和所述第二升力桨共轴设置。

上述无人机中，所述第一升力桨和所述第二升力桨旋转方向不同。

上述无人机中，所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩。

上述无人机中，所述无人机还包括飞行控制系统，所述飞行控制系统对所述升力螺旋桨、所述动力螺旋桨、所述姿态螺旋桨进行控制。

上述无人机中，所述机体与所述机头一体成型。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本实用新型的无人机，包括升力螺旋桨、动力螺旋桨和若干姿态螺旋桨。升力螺旋桨用于为无人机提供升力，无人机的重心位于升力螺旋桨的桨轴延线，且升力螺旋桨由燃油发动机带动；动力螺旋桨用于为无人机提供动力，电动机通过动力机轴带动动力螺旋桨，动力螺旋桨围绕动力机轴旋转，动力机轴与无人机的前进方向相同；姿态螺旋桨用于调整无人机的飞行姿态，电动机通过姿态机轴带动姿态螺旋桨。这样的设计，通过电动机于燃油发动机的分工，由燃油发动机通过升力旋转桨为无人机提供主要升力，由电动机通过动力螺旋桨为无人机提供前进的动力，由电动机通过姿态螺旋桨控制无人机的平衡和方向，并提供小部分升力，使得无人机具有纯电动飞行器的控制灵活性、多旋翼机悬停稳定性的同时拥有了快速机动性和燃油机的大负载、长航时性能等综合飞行性能。

②本实用新型的无人机，姿态螺旋桨的数目为两个、四个、六个或者八个，姿态螺旋桨沿周向均匀设置在机体周围，且姿态螺旋桨沿机体中线方向对称设置。这样的设计，防止了由于多个姿态螺旋桨设置不均匀导致的无人机重心偏斜，增加了无人机的飞行稳定性。

③本实用新型的无人机，沿机体中线方向对称的两个姿态螺旋桨旋转方向不同，位于机体中线同侧的相邻姿态螺旋桨旋转方向不同。这样的设计，防止了相邻姿态螺旋桨旋转方向一致所导致的力矩不平衡，不用如直升机般单独设置尾翼，在不增加成本的同时保证了无人机的飞行稳定性。

④本实用新型的无人机，升力螺旋桨包括第一升力桨和第二升力桨，第一升力桨和第二升力桨共轴设置，第一升力桨和第二升力桨旋转方向不同。这样的设计抵消了升力螺旋桨所产生的力矩，在不增加成本的同时进一步增加了无人机的飞行稳定性。

⑤本实用新型的无人机，姿态螺旋桨的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩，升力螺旋桨和动力螺旋桨的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩。通过螺旋桨保护罩的保护，降低了姿态螺旋桨、升力螺旋桨以及动力螺旋桨发生碰撞的概率，增加了无人机的安全性及使用寿命。

⑥本实用新型的无人机，还包括飞行控制系统，飞行控制系统对升力螺旋桨、动力螺旋桨、姿态螺旋桨进行控制。通过飞行控制系统，对姿态螺旋桨、升力螺旋桨以及动力螺旋桨进行一体化控制，可以在一定程度上优化配合，降低无人机飞行的能量消耗，增加无人机的航程。

⑦本实用新型的无人机，机体与机头一体成型。这样的设计，可以使无人机更加结实可靠。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术无人机的旋翼布局图；

图2是本实用新型优选实施例中无人机的结构示意图；

图3是本实用新型第二实施例中无人机的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-机体，2-机头，3-动力螺旋桨，4-动力机轴，5-第一升力桨，6-第二升力桨，7-姿态螺旋桨，8-姿态机轴，9-螺旋桨保护罩。

具体实施方式

实施例一

如图2所示，是本实用新型的优选实施例。本实施例是一种油电混合动力多旋翼无人机，所述无人机包括机体1、与机体固定连接的机头2、燃油发动机、电动机以及电池组，所述电池组为所述电动机提供电能。在本实施例中，所述机体1与所述机头2一体成型。进一步地，所述机体1与所述机头2采用碳纤维航空材料制造。

所述无人机还包括升力螺旋桨、动力螺旋桨3、若干姿态螺旋桨7以及与之配套的动力机轴4、姿态机轴8、螺旋桨保护罩9、飞行控制系统。所述飞行控制系统对所述升力螺旋桨、所述动力螺旋桨3、所述姿态螺旋桨7进行控制。

所述升力螺旋桨用于为所述无人机提供升力，所述无人机的重心位于所述升力螺旋桨的桨轴延线，且所述升力螺旋桨由所述燃油发动机带动。在本实施例中，所述升力螺旋桨包括第一升力桨5和第二升力桨6，所述第一升力桨5和所述第二升力桨6共轴设置。进一步地，所述第一升力桨5和所述第二升力桨6旋转方向不同。

所述动力螺旋桨3用于为所述无人机提供动力，所述电动机通过动力机轴4带动所述动力螺旋桨3，所述动力螺旋桨3围绕所述动力机轴4旋转，所述动力机轴4与所述无人机的前进方向相同。

所述姿态螺旋桨7用于调整所述无人机的飞行姿态，所述电动机通过姿态机轴8带动所述姿态螺旋桨7。在本实施例中，所述姿态螺旋桨7的数目为两个、四个、六个或者八个，所述姿态螺旋桨7沿周向均匀设置在所述机体1周围，且所述姿态螺旋桨7沿所述机体1中线方向对称设置，且沿所述机体1中线方向对称的两个所述姿态螺旋桨7旋转方向不同，位于所述机体1中线同侧的相邻所述姿态螺旋桨7旋转方向不同。进一步地，所述姿态螺旋桨7的数目为四个，所述姿态螺旋桨7呈“十”字形排布。

在本实施例中，所述姿态螺旋桨7、所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨3的桨叶数量为四片。

在本实施例中，所述姿态螺旋桨7、所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨3的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩9。

实施例二

如图3所示，是本实用新型的第二实施例。

与实施例一相比，在本实施例中，所述姿态螺旋桨7的数目为八个，所述姿态螺旋桨7呈“米”字形排布。

与实施例一相比，在本实施例中，所述姿态螺旋桨7、所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨3的桨叶数量为三片。

与实施例一相比，在本实施例中，述姿态螺旋桨7、所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨3的桨叶周围没有设置有螺旋桨保护罩9。

在其他实施例中，所述机体1与所述机头2还可以分体成型，同样可以实现本实用新型的设计目的。

在其他实施例中，所述机体1与所述机头2还可以由其他材质制造，其材料类型并不影响本实用新型的设计目的。

在其他实施例中，所述姿态螺旋桨7的数目还可以为两个、六个或其他数量。

在其他实施例中，所述姿态螺旋桨7、所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨3的桨叶数量还可以为两片、五片或更多。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种油电混合动力多旋翼无人机，包括机体（1）、与机体固定连接的机头（2）、燃油发动机、电动机以及电池组，所述电池组为所述电动机提供电能，其特征在于，还包括：

    升力螺旋桨，用于为所述无人机提供升力，所述无人机的重心位于所述升力螺旋桨的桨轴延线，且所述升力螺旋桨由所述燃油发动机带动；

    动力螺旋桨（3），用于为所述无人机提供动力，所述电动机通过动力机轴（4）带动所述动力螺旋桨（3），所述动力螺旋桨（3）围绕所述动力机轴（4）旋转，所述动力机轴（4）与所述无人机的前进方向相同；

    若干姿态螺旋桨（7），用于调整所述无人机的飞行姿态，所述电动机通过姿态机轴（8）带动所述姿态螺旋桨（7）。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于：所述姿态螺旋桨（7）的数目为两个、四个、六个或者八个，所述姿态螺旋桨（7）沿周向均匀设置在所述机体（1）周围，且所述姿态螺旋桨（7）沿所述机体（1）中线方向对称设置。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于：沿所述机体（1）中线方向对称的两个所述姿态螺旋桨（7）旋转方向不同。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于：位于所述机体（1）中线同侧的相邻所述姿态螺旋桨（7）旋转方向不同。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于：所述姿态螺旋桨（7）的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩（9）。

6.根据权利要求1-5任一所述的无人机，其特征在于：所述升力螺旋桨包括第一升力桨（5）和第二升力桨（6），所述第一升力桨（5）和所述第二升力桨（6）共轴设置。

7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于：所述第一升力桨（5）和所述第二升力桨（6）旋转方向不同。

8.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于：所述升力螺旋桨和所述动力螺旋桨（3）的桨叶周围设置有螺旋桨保护罩（9）。

9.根据权利要求8所述的无人机，其特征在于：所述无人机还包括飞行控制系统，所述飞行控制系统对所述升力螺旋桨、所述动力螺旋桨（3）、所述姿态螺旋桨（7）进行控制。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于：所述机体（1）与所述机头（2）一体成型。