CN213948768U - 一种多模式、高性能的旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多模式、高性能的旋翼无人机，包括：电源系统、动力子系统以及为电源系统和动力子系统供电的供电机构；供电机构设置有用于安装电池的电池仓以及用于与系留机载电源连接的系留接口；电池安装于电池仓状态下，电池为电源系统和动力子系统供电，无人机处于放飞模式；系留接口与系留机载电源连接状态下，系留机载电源为电源系统和动力子系统供电，无人机处于系留模式。本实用新型提供的多模式、高性能的旋翼无人机可以根据实际情况的不同选择工作模式，并可在系留模式与放飞模式之间切换，可以使同一无人机按照不同的工作模式工作。

Description

一种多模式、高性能的旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机设备技术领域，更具体地说，涉及一种多模式、高性能的旋翼无人机。

背景技术

现有技术中的固定翼无人机的翼展大，装车困难，并且无人机组装后装车，需要人工组装，无法完成车载起飞；在车载无人机中系留无人机一般只可以在系留模式使用，放飞无人机一般只可以在放飞模式使用，使用模式单一。

综上所述，如何增加旋翼无人机的工作模式，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种多模式、高性能的旋翼无人机，该旋翼无人机设置有电池仓和系留接口，可以通过安装电池或者将系留接口与系留机载电源实现放飞模式与系留模式之间的切换。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多模式、高性能的旋翼无人机，包括：电源系统、动力子系统以及为所述电源系统和所述动力子系统供电的供电机构；

所述供电机构设置有用于安装电池的电池仓以及用于与系留机载电源连接的系留接口；

所述电池安装于所述电池仓状态下，所述电池为所述电源系统和所述动力子系统供电，所述无人机处于放飞模式；

所述系留接口与所述系留机载电源连接状态下，所述系留机载电源为所述电源系统和所述动力子系统供电，所述无人机处于系留模式。

优选的，所述系留接口设置于所述电池仓内部，且所述电池安装于所述电池仓状态下，所述系留接口被所述电池覆盖。

优选的，所述电池仓位于所述无人机的机身的下部，所述机身的下部设置有可快速拆装所述电池的快拆机构。

优选的，所述快拆机构包括锁扣、安装所述锁扣的锁座以及与所述锁扣配合锁紧或解锁的机身锁槽；

所述电池安装到位状态下，所述锁扣与所述机身锁槽配合锁紧。

优选的，所述无人机的起落架为空心复材结构，且所述起落架的底部设置有与车辆中的鱼叉式磁吸板配合的钢片。

优选的，所述钢片设置有横向纹路。

优选的，所述动力子系统为四轴八桨结构，每一个动力轴的上下各设置有一个螺旋桨，且设置于所述动力轴下部的螺旋桨的安装角为3°。

优选的，还包括利于散热的散热铝板，所述无人机的无线传输系统、所述电源系统均与所述散热铝板贴合设置，且所述无线传输系统与所述散热铝板之间、所述电源系统与所述散热铝板之间均涂有传热材料。

优选的，所述动力子系统设置有至少两个电子调速器，且相邻所述电子调速器之间间隔设置。

优选的，所述无人机的机身设置有密封吊舱挂架、动力舱密封圈、口盖密封胶条以及电池密封圈，以使所述机身处于完全密封状态。

在使用本实用新型提供的多模式、高性能的旋翼无人机的过程中，如果需要使用系留模式，则将电池由电池仓取出，将系留机载电源与系留接口连接，使系留机载电源为电源系统及动力子系统供电，使其处于系留模式；当需要使用放飞模式时，需将系留机载电源与系留接口之间的连接断开，将电源安装于电池仓，使电源为电源系统及动力子系统供电，无人机处于放飞模式。

相比于现有技术，本实用新型提供的多模式、高性能的旋翼无人机可以根据实际情况的不同选择工作模式，并可在系留模式与放飞模式之间切换，可以使同一无人机按照不同的工作模式工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的多模式、高性能的旋翼无人机的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的俯视图；

图3为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的前视图；

图4为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的侧视图；

图5为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的剖面示意图；

图6为本实用新型所提供的快拆机构的结构示意图；

图7为本实用新型所提供的多模式、高性能的旋翼无人机的信息交互关系图。

图1-7中：

1为动力子系统、2为双差分天线、3为导航飞控计算机、4为系统扩展接口、5为无线传输机载终端、6为任务载荷分系统、7为无线传输地面终端、8为地面站软件、9为地面差分站、10为锁扣、11为锁座、12为机身锁槽、13为螺旋桨、14为机身。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种多模式、高性能的旋翼无人机，通过设置系留接口以及用于安装电池的电池仓，使悬疑无人机可以在系留模式与放飞模式之间切换。

请参考图1-7，图1为本实用新型所提供的多模式、高性能的旋翼无人机的具体实施例的结构示意图；图2为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的俯视图；图3为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的前视图；图4为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的侧视图；图5为图1中多模式、高性能的旋翼无人机的剖面示意图；图6为本实用新型所提供的快拆机构的结构示意图；图7为本实用新型所提供的多模式、高性能的旋翼无人机的信息交互关系图。

本具体实施例提供了一种多模式、高性能的旋翼无人机，包括：电源系统、动力子系统1以及为电源系统和动力子系统1供电的供电机构；供电机构设置有用于安装电池的电池仓以及用于与系留机载电源连接的系留接口；电池安装于电池仓状态下，电池为电源系统和动力子系统1供电，无人机处于放飞模式；系留接口与系留机载电源连接状态下，系留机载电源为电源系统和动力子系统1供电，无人机处于系留模式。

需要进行说明的是，无人机由无人机平台分系统、任务载荷分系统6、测控分系统和维修保障分系统组成，其中无人机平台分系统包括机体结构子系统、动力子系统1、电气子系统、导航飞控子系统；测控分系统包括无线传输系统和地面站软件8；任务载荷分系统6为光电吊舱。

无人机在车载平台上起飞后，按预设的任务航线飞行，到达目标区域后开启光电吊舱，执行任务。完成任务后，无人机返航并降落。

在使用本具体实施例提供的多模式、高性能的旋翼无人机的过程中，如果需要使用系留模式，则将电池由电池仓取出，将系留机载电源与系留接口连接，使系留机载电源为电源系统及动力子系统1供电，控制无人机飞行，使其处于系留模式；当需要使用放飞模式时，需将系留机载电源与系留接口之间的连接断开，将电源安装于电池仓，使电源为电源系统及动力子系统1供电，无人机处于放飞模式。

相比于现有技术，本具体实施例提供的多模式、高性能的旋翼无人机可以根据实际情况的不同选择工作模式，并可在系留模式与放飞模式之间切换，可以使同一无人机按照不同的工作模式工作。

优选的，旋翼无人机在锂电池组接口处采用预留的系留接口，在系留模式时拆除锂电池组，将系留机载电源及通讯接口与飞机端预留接口直接相连就可以实现系留模式的改装。电能传输到电源模块和动力子系统1，还分别与飞控导航模块和光电吊舱相连进行供电，完成无电池模式下的系留工作状态。

放飞模式时旋翼无人机通过将电池安装入电池仓，锂电池组的电能传输到电源模块和动力子系统1，并与飞控导航模块和光电吊舱相连接，进行全系统供电。

系留接口设置于电池仓内部，且电池安装于电池仓状态下，系留接口被电池覆盖。

系留接口被电池阻挡，可以避免在系留模式下忘记将电池取下的情况，避免出现误操作。

电池仓位于无人机的机身14的下部，机身14的下部设置有可快速拆装电池的快拆机构。

快拆机构包括锁扣10、安装锁扣10的锁座11以及与锁扣10配合锁紧或解锁的机身锁槽12；电池安装到位状态下，锁扣10与机身锁槽12配合锁紧。

当无人机装入电池时，快拆机构受到扭簧弹力，随着送入电池深度的不断增加，锁扣10自动滑入机身锁槽12中，达到锁紧状态，当需要拆解电源电池时，向下拨开锁扣10，即图6中箭头所示方向，使锁扣10从机身锁槽12中滑出，以便解锁。

在另一具体实施例中，无人机的起落架为空心复材结构，且起落架的底部设置有与车辆中的鱼叉式磁吸板配合的钢片，空心复材结构可以使起落架的重量减轻，钢片与车辆中的鱼叉式磁吸板配合，可以实现无人机的起落。

优选的，钢片设置有横向纹路。

起落架的底部端面设置有用于封口的钢片，是为了使钢片能更好的与起落架胶合，钢片设置有横向纹路，能够增加其与起落架胶合的面积。可在车辆上放置鱼叉式磁吸板，完成车载起飞与降落。

在机载起落的情况下，采用先进的高精度动态RTK差分测量、高精度导航或惯性导航相结合的组合导航设备以及配套专用设备，实现无人机和车辆精密定位、姿态测量和精准降落。在动态RTK模式下，车载和机载导航飞控内部的导航模块实时接收差分基准站上传的差分数据，在动动RTK差分定位模式下，一体化导航飞控系统将斗RTK卫星导航与惯性导航进行KALMAN滤波信息融合，分别输出车辆和无人机的高精度航向、姿态、位置等参数。机载导航飞控系统实时精确测量无人机的姿态、速度、位置等参数，输出无人机的航向、姿态角度、速度、位置、时间等信息，同时通过数据链将参数下传到地面站和车辆；导航飞控系统实时精确测量车辆的姿态、速度、位置等参数，输出车辆的航向、姿态角度、速度、位置、时间等信息给无人机，同时通过数据链将参数上传给无人机机载飞控系统。无人机上机载导航飞控系统实时计算无人机与车辆上的降落点之间的航向、姿态、速度、位置偏差量δ，飞控系统根据偏差量进行控制律解算，输出控制指令控制电机、舵机等执行机构，进而控制无人机姿态、速度、位置等，最终使无人机对准降落点，控制无人机准确降落。

车载平台上具有若干起落架大小的空隙，无人机缓慢减速，起落架触碰降落平台后划入空隙中，并通过磁吸固定。

系留无人机通过车载的系留线缆提供持续性供电，可长时间留空，执行侦察、通信中继等任务，并通过车载方式实现机动。系留无人机系统主要包含无人机平台、导航飞控、测控链路、地面设备等，亦可工作在非系留模式：无人机断开地面供电电源、拆下机载一次电源与应急电池，替换为动力电池。

系留无人机系统典型任务剖面为：车载起降，搭载光电载荷，上升至100m系留高度，滞空8-12小时执行对着陆点目标的多角度凝视(或稳定跟踪移动目标)任务，结束工作后，由任务高度匀速下降，而后完成系统撤收。

在另一具体实施例中，动力子系统1为四轴八桨结构，每一个动力轴的上下各设置有一个螺旋桨13，且设置于动力轴下部的螺旋桨13的安装角为3°。

动力子系统1通过将八个电动机、电调、螺旋桨13组合四四对称布置，为无人机系统工作提供升力与姿态控制力，维持无人机平台平衡，执行使用任务。

无人机的动力子系统1采用共用安装座一体化设计，共八组动力模块，每个动力支臂上安装两组动力模块，组成一个动力系统，采用螺钉从支臂蒙皮外圆向动力模块安装点拧紧固定，电机与电调之间采用单面耳片与电机相连，电调侧身立置，另一面耳片与动力支臂螺钉固定，电机安装面上延伸出与之对应安装的耳片，电调耳片安装孔为螺纹孔，电调与电调之间错开一定距离，下桨的安装角为3°。

无人机采用四轴八桨，共轴双桨布局的位于下部的螺旋桨13会受到上部的螺旋桨13旋转气流的干扰，产生的动力损失；为提高无人机的螺旋桨13效率，增加航时和航程，采用变共轴下桨安装角的方法，减小动力损失。通过理论计算及大量试验，设计出动力效率高的四轴八桨系统。下桨为位于下部的螺旋桨13，上桨为位于上部的螺旋桨13。

根据叶素动量理论，计算上桨对下桨的诱导速度，选择下桨的安装角并进行实验，寻找气动效率最高的下桨安装角度值。通过0°～4°安装角动力测试实验，得到下桨安装角3°时，组合效率最高的结果。从实验数据得知，设定5公斤拉力巡航时，下桨0°安装角的最大力效为9.909575，下桨3°安装角的最大力效为11.3554，力效值提升13％。

有关散热，还包括利于散热的散热铝板，无人机的无线传输系统、电源系统均与散热铝板贴合设置，且无线传输系统与散热铝板之间、电源系统与散热铝板之间均涂有传热材料。

动力子系统1设置有至少两个电子调速器，且相邻电子调速器之间间隔设置。

动力系统气流通过散热孔进入支臂内，由电机的高速旋转将支臂内气流外吸，电调的散热片处于气流回路中；采用动力模块共用安装座一体化设计，共八组动力模块，每个动力支臂上安装两组动力模块，组成一个动力系统，通过错开电子调速器位置，保证了动力系统气流通过可在电机的高速旋转时将支臂内气流外吸，使动力系统的散热片一直处于气流回路中。保证了电机系统的可靠性与散热性。

优选的，无人机的机身14设置有密封吊舱挂架、动力舱密封圈、口盖密封胶条以及电池密封圈，以使机身14处于完全密封状态；机身14底部安装有防水透气阀，接触液体后可迅速恢复透气。

如图7所示，包括动力子系统1、双差分天线2、导航飞控计算机3、系统扩展接口4、无线传输机载终端5、任务载荷分系统6、无线传输地面终端7、地面站软件8、地面差分站9；导航飞控计算机3采集无人机的运动状态信息，并进行飞行控制律解算后，发送控制指令给动力子系统1，电调控制旋翼动力系统的电机转速，实现对无人机的飞行控制。与此同时，导航飞控计算机3从测控分系统接收地面操作员的遥控指令，对飞行任务和光电吊舱进行管理和控制，并将无人机运动状态信息、机载设备工作状态、光电吊舱工作状态视频图像等信息通过测控分系统发送回地面站；其中信息交互关系如7所示。

地面站软件8的遥控信息与地面差分站9的差分信息通过无线传输机载终端5发送给导航飞控计算机3，双差分天线2向导航飞控计算机3提供定位定向信息，任务载荷分系统6向导航飞控计算机3提供的图像等信息，动力子系统1向导航飞控计算机3提供的电压、电流、温度、电机转速、电机运行状态、故障状态等信息，使得导航飞控计算机3来驱动动力子系统1与任务载荷系统。同时，导航飞控计算机3通过无线传输机载终端5将无人机的姿态、位置等信息传送给地面站软件8。无人机具备系留扩展功能以及中继扩展功能，系留扩展功能包括：具备SDI接口，传输图像视屏信息具备3路异步RS422接口(2路接飞控，1路接差分)；锂电池组供电接口与系留扩展供电接口复用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本实用新型所提供的所有实施例的任意组合方式均在此实用新型的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本实用新型所提供的多模式、高性能的旋翼无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，包括：电源系统、动力子系统(1)以及为所述电源系统和所述动力子系统(1)供电的供电机构；

所述供电机构设置有用于安装电池的电池仓以及用于与系留机载电源连接的系留接口；

所述电池安装于所述电池仓状态下，所述电池为所述电源系统和所述动力子系统(1)供电，所述无人机处于放飞模式；

所述系留接口与所述系留机载电源连接状态下，所述系留机载电源为所述电源系统和所述动力子系统(1)供电，所述无人机处于系留模式。

2.根据权利要求1所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述系留接口设置于所述电池仓内部，且所述电池安装于所述电池仓状态下，所述系留接口被所述电池覆盖。

3.根据权利要求1所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述电池仓位于所述无人机的机身(14)的下部，所述机身(14)的下部设置有可快速拆装所述电池的快拆机构。

4.根据权利要求3所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述快拆机构包括锁扣(10)、安装所述锁扣(10)的锁座(11)以及与所述锁扣(10)配合锁紧或解锁的机身锁槽(12)；

所述电池安装到位状态下，所述锁扣(10)与所述机身锁槽(12)配合锁紧。

5.根据权利要求1-4任一项所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述无人机的起落架为空心复材结构，且所述起落架的底部设置有与车辆中的鱼叉式磁吸板配合的钢片。

6.根据权利要求5所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述钢片设置有横向纹路。

7.根据权利要求5所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述动力子系统(1)为四轴八桨结构，每一个动力轴的上下各设置有一个螺旋桨(13)，且设置于所述动力轴下部的螺旋桨(13)的安装角为3°。

8.根据权利要求5所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，还包括利于散热的散热铝板，所述无人机的无线传输系统、所述电源系统均与所述散热铝板贴合设置，且所述无线传输系统与所述散热铝板之间、所述电源系统与所述散热铝板之间均涂有传热材料。

9.根据权利要求8所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述动力子系统(1)设置有至少两个电子调速器，且相邻所述电子调速器之间间隔设置。

10.根据权利要求5所述的多模式、高性能的旋翼无人机，其特征在于，所述无人机的机身(14)设置有密封吊舱挂架、动力舱密封圈、口盖密封胶条以及电池密封圈，以使所述机身(14)处于完全密封状态。

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