CN220577517U - 一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器 - Google Patents
一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器 Download PDFInfo
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Abstract
一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，包括机身、机翼、尾翼、尾推螺旋桨机构、四旋翼机构、浮筒及太阳能发电板；机翼对称分布在机身中部两侧；尾翼对称分布在机身尾部两侧；机翼后缘设有副翼，尾翼后缘设有方向舵；尾推螺旋桨机构设置在机身尾部最末端；四旋翼机构固定挂装在机翼下部；浮筒固定安装在机身和机翼下部；太阳能发电板设置在机翼上表面；在机翼下方和机身尾部下方均设有起落脚架。本实用新型的太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，在维持了垂直起降能力和高效巡航能力的同时，具备了水面起降和水面航行的能力，可由太阳能发电作为机载储能电池的电能补充，使无人机具备了长时间工作的潜力，同时有能力执行远距离飞行任务。
Description
技术领域
本实用新型属于无人机技术领域，特别是涉及一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器。
背景技术
近年来，随着无人机技术的进步，电动无人机也迎来了快速发展阶段。根据种类的不同，无人机主要分为两种类型，一种是多旋翼无人机，一种是固定翼无人机，并且两种类型的无人机各自存在优缺点。
传统的多旋翼无人机，依靠旋翼产生的升力来平衡飞行器的重力，通过改变旋翼的转速来控制飞行器的姿态，可垂直起降和空中悬停，但存在飞行速度慢、巡航效率低等不足。
传统的固定翼无人机，依靠螺旋桨或者发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，同时依靠机翼与空气的相对运动产生升力，具有飞行速度快、续航时间长的特点，但无人机起降时需要滑行跑道，且无法进行空中悬停。
为此，结合了多旋翼无人机和固定翼无人机各自优点的垂直起降固定翼无人机被相继研发出来。然而，现有的垂直起降固定翼无人机虽然同时具有了垂直起降能力和高效巡航能力，但其通常需要从地面起飞且只能完成空中巡航工作，并具备水面起降和水面航行能力，同时存在续航能力较差的问题，受限于飞机自身的减重需要，无人机搭载的电池体积小、容量低，使得无人机无法长时间工作，也难以执行远距离飞行任务。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，在维持了垂直起降能力和高效巡航能力的同时，具备了水面起降和水面航行的能力，可由太阳能发电作为机载储能电池的电能补充，使无人机具备了长时间工作的潜力，同时有能力执行远距离飞行任务。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，包括机身、机翼、尾翼、尾推螺旋桨机构、四旋翼机构、浮筒及太阳能发电板；所述机翼对称分布在机身中部两侧；所述尾翼对称分布在机身尾部两侧；所述尾推螺旋桨机构设置在机身尾部最末端；所述四旋翼机构固定挂装在机翼下部；所述浮筒固定安装在机身和机翼下部；所述太阳能发电板设置在机翼上表面。
在所述机翼下方和机身尾部下方均设有起落脚架，起落脚架相对于飞行器呈三点式布局。
所述机身下部的浮筒分别位于机头处和机尾处，机头处和机尾处的浮筒与机翼下部的两个浮筒呈四点式布局。
所述机翼后缘设有副翼，所述尾翼采用倒V型尾翼，尾翼的后缘设有方向舵，副翼和方向舵用于控制飞行器飞行时的姿态。
所述尾推螺旋桨机构和四旋翼机构均采用电机驱动式结构；所述四旋翼机构包括两个双旋翼机构，每个机翼下方均挂装一个双旋翼机构；所述双旋翼机构包括挂架横梁和升降螺旋桨机构，挂架横梁与机翼垂直分布，两台升降螺旋桨机构分布在挂架横梁两端；所述尾推螺旋桨机构和四旋翼机构中的电机均选用防水电机。
在每个所述机翼下部的浮筒下方均安装有水下助推螺旋桨机构，且每个浮筒均配备两台水下助推螺旋桨机构，两台水下助推螺旋桨机构左右并列分布，水下助推螺旋桨机构也采用电机驱动式结构，水下助推螺旋桨机构中的电机选用防水电机。
所述太阳能发电板采用薄膜式太阳能发电板，薄膜式太阳能发电板固定贴装在机翼上表面，在所述机身内部设置有储能电池和充电控制器，所述太阳能发电板通过充电控制器与储能电池电连接。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，在维持了垂直起降能力和高效巡航能力的同时，具备了水面起降和水面航行的能力，可由太阳能发电作为机载储能电池的电能补充，使无人机具备了长时间工作的潜力，同时有能力执行远距离飞行任务。
附图说明
图1为本实用新型的太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器的结构示意图(轴侧视角)；
图2为本实用新型的太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器的结构示意图(左视视角)；
图3为本实用新型的太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器的结构示意图(仰视视角)；
图中，1—机身，2—机翼，3—尾翼，4—尾推螺旋桨机构，5—四旋翼机构，6—浮筒，7—太阳能发电板，8—起落脚架，9—副翼，10—方向舵，11—挂架横梁，12—升降螺旋桨机构，13—水下助推螺旋桨机构，14—储能电池，15—充电控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1～3所示，一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，包括机身1、机翼2、尾翼3、尾推螺旋桨机构4、四旋翼机构5、浮筒6及太阳能发电板7；所述机翼2对称分布在机身1中部两侧；所述尾翼3对称分布在机身1尾部两侧；所述尾推螺旋桨机构4设置在机身1尾部最末端；所述四旋翼机构5固定挂装在机翼2下部；所述浮筒6固定安装在机身1和机翼2下部；所述太阳能发电板7设置在机翼2上表面。
在所述机翼2下方和机身1尾部下方均设有起落脚架8，起落脚架8相对于飞行器呈三点式布局。
所述机身1下部的浮筒6分别位于机头处和机尾处，机头处和机尾处的浮筒6与机翼2下部的两个浮筒6呈四点式布局。
所述机翼2后缘设有副翼9，所述尾翼3采用倒V型尾翼，尾翼3的后缘设有方向舵10，副翼9和方向舵10用于控制飞行器飞行时的姿态。
所述尾推螺旋桨机构4和四旋翼机构5均采用电机驱动式结构；所述四旋翼机构5包括两个双旋翼机构，每个机翼2下方均挂装一个双旋翼机构；所述双旋翼机构包括挂架横梁11和升降螺旋桨机构12，挂架横梁11与机翼2垂直分布，两台升降螺旋桨机构12分布在挂架横梁11两端；所述尾推螺旋桨机构4和四旋翼机构5中的电机均选用防水电机。
在每个所述机翼2下部的浮筒6下方均安装有水下助推螺旋桨机构13，且每个浮筒6均配备两台水下助推螺旋桨机构13，两台水下助推螺旋桨机构13左右并列分布，水下助推螺旋桨机构13也采用电机驱动式结构，水下助推螺旋桨机构13中的电机选用防水电机。
所述太阳能发电板7采用薄膜式太阳能发电板，薄膜式太阳能发电板固定贴装在机翼2上表面，在所述机身1内部设置有储能电池14和充电控制器15，所述太阳能发电板7通过充电控制器15与储能电池14电连接。
下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：
本实施例中，机身1内部还配置有技术成熟的导航系统、飞控系统、测控系统等，机翼2和尾翼3均采用技术成熟的翼型结构，可省去重新设计的成本投入。
以母舰投放无人机为例。首先启动四旋翼机构5，控制飞行器从母舰甲板垂直升空，当升空到一定高度后，逐渐增大尾推螺旋桨机构4的功率，同时逐渐减小四旋翼机构5的功率，在此过程中，飞行器逐渐由悬停状态变为平飞状态，当飞行器飞行过程中的升力完全由机翼2提供时，四旋翼机构5可关机，此时的飞行器完全转入固定翼飞机的飞行模式，飞行器的推进力完全由推螺旋桨机构4提供。
在飞行任务执行过程中，太阳能发电板7实时将太阳能转化为电能存储到储能电池14中，为储能电池14的电量进行一定程度的动态补充，从而起到一定的增加续航里程的目的。
当飞行器执行任务过程中，需要从飞行模式转为水面航行模式时，首先重新启动四旋翼机构5，同时逐渐减小尾推螺旋桨机构4的功率，直到飞行器的升力完全由四旋翼机构5提供，此时尾推螺旋桨机构4可关机，由四旋翼机构5将飞行器调整为悬停模式，随后逐渐降低四旋翼机构5的功率，使飞行器缓慢下降高度，直到飞行器完全落到水面上并实现漂浮。
当飞行器浮在水面之上后，四旋翼机构5可关机，同时启动水下助推螺旋桨机构13，由水下助推螺旋桨机构13提供飞行器的前进动力，使飞行器进入水面航行状态，在水面航行过程中，当需要进行转弯时，只需调整左右机翼2下方的水下助推螺旋桨机构13产生功率差，进而产生推力差，在推力差的作用下就可以实现飞行器的水面转弯了。同时，在水面航行过程中，太阳能发电板7依然可以实时进行发电并作为储能电池14的电量补充，使续航里程的增加可以继续实现。
当飞行器执行任务过程中，如果储能电池14的电量无法支持飞行器继续完成任务，则飞行器需要在低电量模式下临时垂直迫降至地面或水面，当飞行器临时垂直迫降至地面或水面后，可立即进入待机状态，仅维持太阳能发电板7的运行，由太阳能发电板7为储能电池14进行应急充电。
当储能电池14的电量增加到足以继续完成任务或者返航回到母舰的程度时，飞行器从待机状态重新恢复到工作状态，并由四旋翼机构5控制飞行器垂直升空，随后控制飞行器转入固定翼飞机的飞行模式，之后飞行器可继续完成任务或者返航回到母舰。
实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (7)
1.一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：包括机身、机翼、尾翼、尾推螺旋桨机构、四旋翼机构、浮筒及太阳能发电板；所述机翼对称分布在机身中部两侧；所述尾翼对称分布在机身尾部两侧；所述尾推螺旋桨机构设置在机身尾部最末端；所述四旋翼机构固定挂装在机翼下部；所述浮筒固定安装在机身和机翼下部；所述太阳能发电板设置在机翼上表面。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：在所述机翼下方和机身尾部下方均设有起落脚架，起落脚架相对于飞行器呈三点式布局。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：所述机身下部的浮筒分别位于机头处和机尾处，机头处和机尾处的浮筒与机翼下部的两个浮筒呈四点式布局。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：所述机翼后缘设有副翼，所述尾翼采用倒V型尾翼，尾翼的后缘设有方向舵，副翼和方向舵用于控制飞行器飞行时的姿态。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：所述尾推螺旋桨机构和四旋翼机构均采用电机驱动式结构；所述四旋翼机构包括两个双旋翼机构，每个机翼下方均挂装一个双旋翼机构；所述双旋翼机构包括挂架横梁和升降螺旋桨机构，挂架横梁与机翼垂直分布，两台升降螺旋桨机构分布在挂架横梁两端；所述尾推螺旋桨机构和四旋翼机构中的电机均选用防水电机。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：在每个所述机翼下部的浮筒下方均安装有水下助推螺旋桨机构，且每个浮筒均配备两台水下助推螺旋桨机构，两台水下助推螺旋桨机构左右并列分布，水下助推螺旋桨机构也采用电机驱动式结构，水下助推螺旋桨机构中的电机选用防水电机。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能充电式跨介质垂直起降飞行器，其特征在于：所述太阳能发电板采用薄膜式太阳能发电板，薄膜式太阳能发电板固定贴装在机翼上表面，在所述机身内部设置有储能电池和充电控制器，所述太阳能发电板通过充电控制器与储能电池电连接。
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