CN205738117U - 固定翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种固定翼无人机及其工作方法，本无人机包括：充放电控制模块、与该充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，所述充放电控制模块由一处理器模块控制，即当处理器模块获得无人机上升或悬停指令，则所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池和锂电池同时对飞机动力系统进行供电；以及在巡航过程中，所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池对飞机动力系统进行供电，且同时通过燃料电池对锂电池进行充电；通过与充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，使无人机在上升或悬停时，燃料电池和锂电池协同工作，提高了起飞效率以及悬停稳定性，并且在巡航时，通过燃料电池对锂电池进行充电，提高了巡航里程。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种固定翼无人机。
背景技术
由于无人机具有机动快速、使用成本低、维护使用简单等特点，因此在国内外已经广泛被运用。但迄今为止，世界上使用的无人机由于受制于起降技术局限性，实际使用仍然得不到全方位应用。在固定翼垂直起降无人机方面，仅仅在西方少数几个发达国家中海军中鲜有应用，而双电池混合动力固定翼垂直起降无人机还是空白。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无人机，其通过双电池协同工作，提高起飞效率和悬停的稳定性，以及延长了续航里程。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无人机，包括：充放电控制模块、与该充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，所述充放电控制模块由一处理器模块控制，即当处理器模块获得无人机上升或悬停指令，则所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池和锂电池同时对飞机动力系统进行供电；以及在巡航过程中，所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池对飞机动力系统进行供电，且同时通过燃料电池对锂电池进行充电。
进一步，所述飞机动力系统包括：由处理器模块控制的水平动力子系统和垂直动力子系统；其中所述水平动力子系统位于机身处，且包括：水平螺旋桨机构；所述垂直动力子系统包括：对称设于左、右机翼处的垂直螺旋桨机构；以及所述处理器模块还与用于检测无人机飞行姿态的陀螺仪、用于对无人机进行定位的GPS模块相连。
进一步，所述垂直螺旋桨机构包括至少一垂直螺旋桨，用于将垂直螺旋桨机构悬挂于机翼下方的悬挂装置，所述垂直螺旋桨适于通过相应微型电机驱动转动；所述悬挂装置包括：适于使垂直螺旋桨向前或向后倾斜的第一角度微调电机，以及使垂直螺旋桨向左或向右倾斜的第二角度微调电机；其中所述第一、第二角度微调电机和微型电机均由处理器模块控制，以根据飞行姿态调节垂直螺旋桨的倾角和垂直螺旋桨的转速。
进一步，所述无人机还设有用于检测飞行过程中侧风的风向传感器和风速传感器，所述风向传感器和风速传感器适于将当前飞机所受侧风的风向和风速数据发送至处理器模块；所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定当前飞行姿态。
本实用新型还提供了一种无人机的工作方法，所述无人机包括：充放电控制模块、与该充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，所述充放电控制模块由一处理器模块控制；所述工作方法包括：当处理器模块获得无人机上升或悬停指令，则所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池和锂电池同时对飞机动力系统进行供电；在巡航过程中，所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池对飞机动力系统进行供电，且同时通过燃料电池对锂电池进行充电。
进一步，所述处理器模块还与用于检测无人机飞行姿态的陀螺仪、用于对无人机进行定位的GPS模块相连；所述飞机动力系统包括：由处理器模块控制的水平动力子系统和垂直动力子系统；其中所述水平动力子系统位于机身处，且包括水平螺旋桨机构；所述垂直动力子系统包括：对称设于左、右机翼处的垂直螺旋桨机构；所述垂直螺旋桨机构包括至少一垂直螺旋桨，用于将垂直螺旋桨机构悬挂于机翼下方的悬挂装置，所述垂直螺旋桨适于通过相应微型电机驱动转动；所述悬挂装置包括：适于使垂直螺旋桨向前或向后倾斜的第一角度微调电机，以及使垂直螺旋桨向左或向右倾斜的第二角度微调电机；其中所述第一、第二角度微调电机和微型电机均由处理器模块控制，以根据飞行姿态调节垂直螺旋桨的倾角和垂直螺旋桨的转速；根据飞行姿态调节垂直螺旋桨的倾角和转速的方法包括：所述处理器模块适于控制第一角度微调电机带动垂直螺旋桨向前倾斜，同时控制水平螺旋桨机构中水平螺旋桨工作，以缩短无人机到达设定的巡航高度的时间，且在无人机在达到巡航高度的同时，满足其巡航速度。
进一步，所述无人机还设有用于检测飞行过程中侧风的风向传感器和风速传感器，所述风向传感器和风速传感器适于将当前飞机所受侧风的风向和风速数据发送至处理器模块；所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定与当前飞行姿态。
进一步，所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定与当前飞行姿态的方法包括：若无人机在空中悬停，则水平螺旋桨停止工作，且垂直螺旋桨工作，所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，改变垂直螺旋桨的倾角和转速，以稳定悬停姿态；若无人机巡航，所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，改变垂直螺旋桨的倾角和转速，以保持巡航高度。
进一步，所述处理器模块适于判断侧风的风向和风速是否有助于飞行，若有助于飞行，则降低垂直螺旋桨和/或水平螺旋桨的转速，并通过充放电控制模块控制燃料电池对对锂电池进行充电。
本实用新型的无人机及其工作方法的有益效果：通过与充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，使无人机在上升或悬停时，燃料电池和锂电池协同工作，提高了起飞效率以及悬停稳定性，并且在巡航时，通过燃料电池对锂电池进行充电，提高了巡航里程。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
图1是本实用新型的无人机的控制原理图；
图2是本实用新型的无人机的结构示意图；
图3是本实用新型的垂直螺旋桨机构的结构框图；
图中：水平动力子系统1、水平螺旋桨101、垂直动力子系统2、垂直螺旋桨201、微型电机202、机翼3、悬挂装置4、第一角度微调电机401、第二角度微调电机402。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例1
如图1所示，本实用新型提供了一种无人机，包括：充放电控制模块、与该充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，所述充放电控制模块由一处理器模块控制，即当处理器模块获得无人机上升或悬停指令，则所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池和锂电池同时对飞机动力系统进行供电；以及在巡航过程中，所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池对飞机动力系统进行供电，且同时通过燃料电池对锂电池进行充电。
所述飞机动力系统包括：由处理器模块控制的水平动力子系统1和垂直动力子系统2；其中所述水平动力子系统1位于机身处，且包括：水平螺旋桨机构；所述垂直动力子系统2包括：对称设于左、右机翼3处的垂直螺旋桨201机构；以及所述处理器模块还与用于检测无人机飞行姿态的陀螺仪、用于对无人机进行定位的GPS模块相连。
所述垂直螺旋桨201机构包括至少一垂直螺旋桨201，用于将垂直螺旋桨201机构悬挂于机翼3下方的悬挂装置4，所述垂直螺旋桨201适于通过相应微型电机202驱动转动；所述悬挂装置4包括：适于使垂直螺旋桨201向前或向后倾斜的第一角度微调电机401（如图3中F1方向），以及使垂直螺旋桨201向左或向右倾斜的第二角度微调电机402（如图3中F2方向）；其中所述第一、第二角度微调电机和微型电机202均由处理器模块控制，以根据飞行姿态调节垂直螺旋桨201的倾角和垂直螺旋桨201的转速。
图3中一垂直螺旋桨201包括两个垂直螺旋桨201，且前后对称设置，因此，也同样包括两个第二角度微调电机402，该两个第二角度微调电机402由处理器模块控制适于同步转动。
所述无人机还设有用于检测飞行过程中侧风的风向传感器和风速传感器，所述风向传感器和风速传感器适于将当前飞机所受侧风的风向和风速数据发送至处理器模块；所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨201的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定当前飞行姿态。
具体的，所述风向传感器和风速传感器用于测得无人机在飞行过程中实际获得的侧风的风向和风速数据，进而通过垂直螺旋桨201的倾角，即前或后，左或右调节，并结合垂直、水平螺旋桨的转速，以起到稳定飞行姿态的效果，并且若侧风有利于飞行，则还可以适当降低水平螺旋桨的转速，将燃料电池的更多电力分配给锂电池，对锂电池进行充电。
例如飞机从东往西飞行，若遇到西南方向的侧风，则处理器模块适于调节垂直螺旋桨201的倾角，即向西南方向倾斜，以抵消西南方向的侧风对无人机飞行路线的影响；并且，根据风速大小，改变垂直螺旋桨201的转速。
其中，所述处理器模块例如但不限于采用单片机或者ARM处理器。
实施例2
在实施例1基础上，本实用新型还提供了一种无人机的工作方法。
其中所述无人机包括：充放电控制模块、与该充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，所述充放电控制模块由一处理器模块控制；所述工作方法包括：当处理器模块获得无人机上升或悬停指令，则所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池和锂电池同时对飞机动力系统进行供电；以及在巡航过程中，所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池对飞机动力系统进行供电，且同时通过燃料电池对锂电池进行充电。
所述处理器模块还与用于检测无人机飞行姿态的陀螺仪、用于对无人机进行定位的GPS模块相连；所述飞机动力系统包括：由处理器模块控制的水平动力子系统1和垂直动力子系统2；其中所述水平动力子系统1位于机身处，且包括水平螺旋桨机构；所述垂直动力子系统2包括：对称设于左、右机翼3处的垂直螺旋桨201机构；所述垂直螺旋桨201机构包括至少一垂直螺旋桨201，用于将垂直螺旋桨201机构悬挂于机翼3下方的悬挂装置4，所述垂直螺旋桨201适于通过相应微型电机202驱动转动；所述悬挂装置4包括：适于使垂直螺旋桨201向前或向后倾斜的第一角度微调电机401，以及使垂直螺旋桨201向左或向右倾斜的第二角度微调电机402；其中所述第一、第二角度微调电机和微型电机202均由处理器模块控制，以根据飞行姿态调节垂直螺旋桨201的倾角和垂直螺旋桨201的转速。
根据飞行姿态调节垂直螺旋桨201的倾角和转速的方法包括：所述处理器模块适于控制第一角度微调电机401带动垂直螺旋桨201向前倾斜，同时控制水平螺旋桨机构中水平螺旋桨工作，以缩短无人机到达设定的巡航高度的时间，且在无人机在达到巡航高度的同时，满足其巡航速度。
所述无人机还设有用于检测飞行过程中侧风的风向传感器和风速传感器，所述风向传感器和风速传感器适于将当前飞机所受侧风的风向和风速数据发送至处理器模块；所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨201的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定与当前飞行姿态。
具体的，所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨201的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定与当前飞行姿态的方法包括：若无人机在空中悬停，则水平螺旋桨停止工作，且垂直螺旋桨201工作，所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，改变垂直螺旋桨201的倾角和转速，以稳定悬停姿态；若无人机巡航，所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，改变垂直螺旋桨201的倾角和转速，以保持巡航高度。
具体实施过程：若无人机在控制悬停，若遇到从东往西的侧风，则垂直螺旋桨201的倾角对应侧风方向，以抵消侧风对无人机飞行姿态的影响，并且根据侧风的风速调节垂直螺旋桨201的转速。
所述处理器模块适于判断侧风的风向和风速是否有助于飞行，若有助于飞行，则降低垂直螺旋桨201和/或水平螺旋桨的转速，并通过充放电控制模块控制燃料电池对对锂电池进行充电，进而提高了无人机的巡航里程。
Claims (4)
1.一种无人机，其特征在于，包括：充放电控制模块、与该充放电控制模块相连的燃料电池和锂电池，
所述充放电控制模块由一处理器模块控制，即
当处理器模块获得无人机上升或悬停指令，则所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池和锂电池同时对飞机动力系统进行供电；以及
在巡航过程中，所述处理器模块通过充放电控制模块控制燃料电池对飞机动力系统进行供电，且同时通过燃料电池对锂电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述飞机动力系统包括：由处理器模块控制的水平动力子系统和垂直动力子系统；其中
所述水平动力子系统位于机身处，且包括：水平螺旋桨机构；
所述垂直动力子系统包括：对称设于左、右机翼处的垂直螺旋桨机构；以及
所述处理器模块还与用于检测无人机飞行姿态的陀螺仪、用于对无人机进行定位的GPS模块相连。
3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述垂直螺旋桨机构包括至少一垂直螺旋桨，用于将垂直螺旋桨机构悬挂于机翼下方的悬挂装置，所述垂直螺旋桨适于通过相应微型电机驱动转动；
所述悬挂装置包括：适于使垂直螺旋桨向前或向后倾斜的第一角度微调电机，以及使垂直螺旋桨向左或向右倾斜的第二角度微调电机；其中
所述第一、第二角度微调电机和微型电机均由处理器模块控制，以根据飞行姿态调节垂直螺旋桨的倾角和垂直螺旋桨的转速。
4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述无人机还设有用于检测飞行过程中侧风的风向传感器和风速传感器，所述风向传感器和风速传感器适于将当前飞机所受侧风的风向和风速数据发送至处理器模块；
所述处理器模块适于根据侧风的风向和风速数据，调节垂直螺旋桨的倾角和垂直、水平螺旋桨的转速，以稳定当前飞行姿态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Power transmission line inspection system based on fixed-wing unmanned aerial vehicle Effective date of registration: 20191225 Granted publication date: 20161130 Pledgee: Industrial Bank Co., Ltd. Zhenjiang Branch Pledgor: Jiangsu City Hydrogen Energy Technology Co. Ltd. Registration number: Y2019980001278 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161130 Termination date: 20200627 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |