CN220701360U - 一种油电混合多旋翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油电混合多旋翼无人机，包括材质为碳纤维的机身、设置在机身上且材质为碳纤维的机臂，以及位于机身下方且材质为玻璃纤维的起落架，所述机臂为多段拼接式结构，且机臂上设置有螺旋桨，以及驱动螺旋桨旋转的电机，所述机身上设置有油箱，以及用于将油转换成电的油转电动力系统。该油电混合多旋翼无人机采用碳纤维的机身、机臂以及玻璃纤维的起落架，使得机身重量轻、表面光滑，满足无人机平台的大载重任务需求，减小在运输过程中飞机的体积，方便运输；有效的结合了油动和电动的优势，在保持机体结构、操纵方式不变的同时，可达到更长续航、更大负载的优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种油电混合多旋翼无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。现在市面上的多旋翼无人机大多数呈现一种没有外壳或外壳简陋，在实际作业时抗风能力差，没有流线型的机身，在飞行过程中飞行阻力加大，减少了飞行时间，没有外壳或者外壳简陋的无人机防雨性能也差，不利于在恶劣的环境中作业。多旋翼无人机是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊无人驾驶直升机，其通过每个轴上的电机转动，带动旋翼，从而产生升推力。
锂电池的能量密度为0.46~0.72MJ/kg，汽油能量密度大约是12~17MJ/kg，是锂电池的十几倍。油转电动力系统在工作过程中由于发热、以及机械摩擦产生阻力而导致的力效损失，尽管在这种情况下是油电混合无人机的同等重量的能力密度为纯电动多旋翼的3倍，转换成飞机续航时间也约为3倍。这使得多旋翼无人机外型产生阻力、以及电池能力密度低导致无人机续航较短，特别是在环境比较恶劣的条件下适应性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种油电混合多旋翼无人机，可以减少飞行阻力，增强机体稳定性和增加飞行时间。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种油电混合多旋翼无人机，包括材质为碳纤维的机身、设置在机身上且材质为碳纤维的机臂，以及位于机身下方且材质为玻璃纤维的起落架，所述机臂为多段拼接式结构，且机臂上设置有螺旋桨，以及驱动螺旋桨旋转的电机，所述机身上设置有油箱，以及用于将油转换成电的油转电动力系统。
进一步地，所述机身上还设置有用于对机身进行散热的散热风扇。
进一步地，所述机臂设置有四个，且螺旋桨设置在每个所述机臂的上下两端。
进一步地，所述机臂为圆柱结构，且内置有采用玻璃纤维加工而成的GPS固定区域。
进一步地，所述起落架为回字形结构，且起落架与地面接触面延伸设置有橡胶脚垫。
由上述技术方案可知，本实用新型具有如下有益效果：
该油电混合多旋翼无人机采用碳纤维的机身、机臂以及玻璃纤维的起落架，并且均通过模具成型的方式制作而成，使得机身重量轻、表面光滑，使得摩擦阻力小，机身呈现流线型的设计，符合空气动力学的要求，光滑流线型的机身在飞行过程中不易产生乱流，机身的头部呈扁圆形，在飞行过程中迎面风阻系数最小、气动阻力低和飞行速度较大；
同等体积下碳纤维材质的机臂的拉力更大，方便无人机的携带和运输，满足无人机平台的大载重任务需求，该机臂为两段拼接式结构，采用快拆结构，减小在运输过程中飞机的体积，方便运输；
起落架为回字形结构，可在复杂地面降落、降落稳定的优点，又兼具弓形起落架结构强度高的优点；
采用能源混合模式，配备双冗余能源系统，发动机通过燃烧汽油驱动发电机发出电能，电能传输给多旋翼无人机电机，该混合方式既保留了汽油能量密度高的优势又保留了电驱动操作简单灵活的特点，有效的结合了油动和电动的优势，在保持机体结构、操纵方式不变的同时，可达到更长续航、更大负载的优势。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型正面结构示意图；
图3为本实用新型侧面结构示意图；
图4为本实用新型俯视结构示意图。
图中：1、机身；2、机臂；3、起落架；4、螺旋桨；5、电机；6、油箱；7、油转电动力系统；8、散热风扇；9、橡胶脚垫。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
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。
请参阅图1-4，本实用新型提供一种油电混合多旋翼无人机，包括机身1、机臂2、起落架3、螺旋桨4、电机5、油箱6、油转电动力系统7、散热风扇8和橡胶脚垫9，其中机身1、机臂2的材质均为碳纤维，起落架3的材质为玻璃纤维，具体地，采用ANSYS有限元分析等手段开展了对该油电混合多旋翼无人机的气动和布局设计，完成多方案气动外形设计，依据气动布局方案，设计了三维网格模型，通过有限元气动模拟，选取阻力最小的方案后，将机身1、机臂2、起落架3通过模具成型的方式制作而成，该机身重量轻、表面光滑，使得摩擦阻力小，机身呈现流线型的设计，符合空气动力学的要求，光滑流线型的机身在飞行过程中不易产生乱流，机身的头部呈扁圆形，在飞行过程中迎面风阻系数最小、气动阻力低和飞行速度较大。
整个电子设备、动力电池、飞控系统布置在机身内部，通过打开碳纤维机身9可以实现对内部电子设备的操作，此为常规技术手段，故不做过多赘述，机身主要用来支持、固定和装载多旋翼的航电部件和任务载荷，并承受各部件传递的静载荷和动载荷；同时作为一个气动力体，直接形成多旋翼的气动外形，影响多旋翼的飞行性能及操稳特性。机身采用碳纤维材料成型工艺，具有寿命长、重量轻。
机臂2设置在机身1上，机臂2采用共轴结构设计，同等体积下碳纤维材质的机臂的拉力更大，方便无人机的携带和运输，满足无人机平台的大载重任务需求，采用碳纤维一体化成型工艺以确保碳纤维的机臂结构的强度。
另外机臂2为圆柱结构，在一定程度上也可以减少风阻，在实际的飞行过程中可以增加飞行时间以及增强抗风能力，在机臂2内置有GPS固定区域，GPS固定区域采用玻璃纤维加工而成的，有效的减小对GPS信号的屏蔽，GPS高于机身，远离机身内部的电子部件，有效的避免了信号的干扰。
该机臂2为两段拼接式结构，采用快拆结构，减小在运输过程中飞机的体积，方便运输。
机臂2设置有四个，且螺旋桨4设置在每个机臂2的上下两端，机臂2上还设置有用于驱动螺旋桨旋转的电机5，采用四轴八桨布局，过渡飞行状态俯仰力矩变化平缓。完成了各项飞行测试，气动布局合理。
起落架3设置在机身下方，该起落架3为回字形结构，可在复杂地面降落、降落稳定的优点，又兼具弓形起落架结构强度高的优点，且起落架3与地面接触面延伸设置有橡胶脚垫9。
机身1上设置有油箱6，以及油转电动力系统7，通过油转电动力系统7将油转换成电，采用能源混合模式，配备双冗余能源系统，发动机通过燃烧汽油驱动发电机发出电能，电能传输给多旋翼无人机电机，该混合方式既保留了汽油能量密度高的优势又保留了电驱动操作简单灵活的特点，油电混合多旋翼无人机的燃料选用汽油，加注燃料及润滑油即可工作，不需要考虑作战现场的电力供给，即可实现全天候野外作战。相较于传统多旋翼无人机，本油电混合多旋翼无人机有效的结合了油动和电动的优势，在保持机体结构、操纵方式不变的同时，可达到更长续航、更大负载的优势。
油转电动力系统7采用了串联式混合动力系统设计，操控简单。具有一键启停、空中重启、飞行姿态预警、发动机工况监测等技术特点与优势。
机身1上还设置有用于对机身进行散热的散热风扇8，且机身9机的腹下具备空间提供多个挂载点，可高效集成多种特定任务载荷。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种油电混合多旋翼无人机，其特征在于，包括材质为碳纤维的机身（1）、设置在机身上且材质为碳纤维的机臂（2），以及位于机身下方且材质为玻璃纤维的起落架（3），所述机臂（2）为多段拼接式结构，且机臂（2）上设置有螺旋桨（4），以及驱动螺旋桨旋转的电机（5），所述机身（1）上设置有油箱（6），以及用于将油转换成电的油转电动力系统（7）。
2.根据权利要求1所述的一种油电混合多旋翼无人机，其特征在于：所述机身（1）上还设置有用于对机身进行散热的散热风扇（8）。
3.根据权利要求1所述的一种油电混合多旋翼无人机，其特征在于：所述机臂（2）设置有四个，且螺旋桨（4）设置在每个所述机臂（2）的上下两端。
4.根据权利要求1所述的一种油电混合多旋翼无人机，其特征在于：所述机臂（2）为圆柱结构，且内置有采用玻璃纤维加工而成的GPS固定区域。
5.根据权利要求1所述的一种油电混合多旋翼无人机，其特征在于：所述起落架（3）为回字形结构，且起落架（3）与地面接触面延伸设置有橡胶脚垫（9）。
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