專利名稱：多旋翼油電混合飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行器，特別是涉及一種多旋翼燃油發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)混合型載人飛行器。
背景技術(shù)：
目前世界上使用的飛行器主要有直升飛機(jī)機(jī)、固定翼飛機(jī)、旋翼飛機(jī)、動(dòng)力傘、動(dòng)力三角翼飛行等，但最近幾年在航空模型界出現(xiàn)一種新型的飛行器，在國內(nèi)稱為四旋翼飛行器或者叫四軸飛行器，這種飛行器將擁有非常好的機(jī)動(dòng)性，靈活性，輕松實(shí)現(xiàn)垂直起飛、 降落、懸停。
四旋翼飛行器由電池、電動(dòng)機(jī)、電子調(diào)速器、飛行控制器四大主要部件組成，以最常見的四旋翼飛行器，電動(dòng)機(jī)和電子調(diào)速器分別數(shù)量為四個(gè)，電動(dòng)機(jī)安裝在飛行器的四個(gè)角上，每個(gè)電動(dòng)機(jī)上安裝螺旋槳，兩副正槳和兩副反槳，相同的螺旋槳安裝在對角線上，這樣有效的將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反扭力相互抵消，飛行器則不會出現(xiàn)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。飛行控制電路中一般都集成有多個(gè)傳感器，包括氣壓傳感器、三軸加速傳感器、超生波傳感器、指南針、GPS 等，通過傳感器獲得的數(shù)據(jù)傳到飛行控制器中，經(jīng)過飛行控制算法處理后的數(shù)據(jù)傳遞到四個(gè)電子調(diào)速器上，電子調(diào)速器將對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)平衡、懸停、上下左右高低飛行。
由于四旋翼飛行器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、容易制作在航空模型界技術(shù)非常成熟已應(yīng)用廣泛。然而四旋翼飛行器在載人飛行上卻很難實(shí)現(xiàn)，主要原因是電池瓶頸，實(shí)現(xiàn)載人飛行必須使用大型電動(dòng)機(jī)，需要消耗大量的電能。高電壓、大容量的電池導(dǎo)致電池過重，最終導(dǎo)致飛行時(shí)間過短，難以實(shí)現(xiàn)載人飛行，更別說更加大型的多旋翼飛行器了。2011年10月21日在德國首次完成了純電動(dòng)多旋翼飛行器載人飛行，不過飛行時(shí)間只有短短的1分30秒。
因此設(shè)計(jì)一種解決電池瓶頸，至少可以飛行30分鐘以上，真正的將多旋翼飛行器用于載人飛行使之成為現(xiàn)實(shí)，或者使用在更加大型的多旋翼飛行器上的多旋翼飛行器是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的一個(gè)技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
為克服上述同類技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多旋翼油電混合飛行器，可以真正解決飛行器由于電池過重，導(dǎo)致飛行時(shí)間短的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成的多旋翼飛行器，包括電子調(diào)速器、飛行控制系統(tǒng)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組、多根機(jī)軸組成的機(jī)身和多個(gè)螺旋槳，其特征在于所述螺旋槳分為采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳和采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二螺旋槳，所述多個(gè)第一螺旋槳提供整個(gè)飛行器的主要升力，所述多個(gè)第二螺旋槳提供整個(gè)飛行器平衡、方向和整個(gè)飛行器的小部分升力。
優(yōu)選地，所述第一螺旋槳和第二螺旋槳的個(gè)數(shù)均為偶數(shù)，所述多個(gè)第一螺旋槳均勻設(shè)置在機(jī)身中部且第一螺旋槳之間兩兩對稱，所述多個(gè)第二螺旋槳均勻設(shè)置在機(jī)身外圍且第二螺旋槳之間兩兩對稱，所述第一螺旋槳、第二螺旋槳的設(shè)置保證機(jī)身受力平衡。
優(yōu)選地，所述同一機(jī)軸上相鄰的第一螺旋槳與第二螺旋槳之間的距離為 60cm_80cmo
優(yōu)選地，所述機(jī)身的機(jī)軸呈“米”字形連接，四個(gè)第一螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱分別設(shè)置在各根機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等，八個(gè)第二螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱分別設(shè)置在各根機(jī)軸外端且距中心點(diǎn)的距離相等。
優(yōu)選地，所述機(jī)身的機(jī)軸呈“H”字形連接，兩個(gè)第一螺旋槳分別設(shè)置在機(jī)軸的兩個(gè)連接交點(diǎn)上，四個(gè)第二螺旋槳分別以兩個(gè)第一螺旋槳為對稱點(diǎn)對稱設(shè)置在機(jī)軸外端。
優(yōu)選地，所述機(jī)身的機(jī)軸呈“十”字形連接，四個(gè)第一螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱均勻設(shè)置在各機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等，四個(gè)第二螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱均勻設(shè)置在各機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等。
優(yōu)選地，所述機(jī)身采用7075航空鋁材。
本發(fā)明在目前的多旋翼飛行器中加入幾組燃油發(fā)動(dòng)機(jī)同樣通過螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)獲得升力，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比電動(dòng)機(jī)具有更大推力，更長續(xù)航時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。在飛行器上燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量為偶數(shù)同時(shí)搭配正槳和反槳可相互抵消扭力。傳統(tǒng)的飛行器包括負(fù)載都由電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)，電動(dòng)機(jī)需要提供整個(gè)飛行器的升力，平衡方向等。本發(fā)明通過加入燃油發(fā)動(dòng)機(jī)后， 電動(dòng)機(jī)只需負(fù)責(zé)平衡和小部分的升力即可。無需在為電池重量和其它負(fù)載擔(dān)心。整個(gè)飛行器包括負(fù)載，大部分的升力由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)。一般燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的油門是固定的，在飛行器起飛前針對不同的負(fù)載可提前設(shè)定油門，從而確保穩(wěn)定飛行。
本發(fā)明的用途及效果民用的話代替現(xiàn)有的汽車出行方式，改為更高效的飛行器出行，用于急救、火災(zāi)等，以最快的速度搶救生命。警用軍用，可實(shí)現(xiàn)快速抓捕嫌疑犯，也可用于戰(zhàn)場。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
參照圖1，提出本發(fā)明的實(shí)施例1，一種多旋翼油電混合飛行器，包括電子調(diào)速器 1、飛行控制系統(tǒng)2、多根機(jī)軸組成的機(jī)身3和多個(gè)螺旋槳，所述螺旋槳分為采用燃油機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳4和采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二螺旋槳5，所述同一機(jī)軸上相鄰的第一螺旋槳4與第二螺旋槳5之間的距離為60cm-80cm，所述機(jī)身3的機(jī)軸呈“米”字形連接，四個(gè)第一螺旋槳4以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱分別設(shè)置在各根機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等，八個(gè)第二螺旋槳5以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱分別設(shè)置在各根機(jī)軸外端且距中心點(diǎn)的距離相寸。
參照圖2，提出本發(fā)明的實(shí)施例2，一種多旋翼油電混合飛行器，包括電子調(diào)速器 1、飛行控制系統(tǒng)2、多根機(jī)軸組成的機(jī)身3和多個(gè)螺旋槳，所述螺旋槳分為采用燃油機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳4和采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二螺旋槳5，所述同一機(jī)軸上相鄰的第一螺旋槳4與第二螺旋槳5之間的距離為60cm-80cm，所述機(jī)身3的機(jī)軸呈“十”字形連接，四個(gè)第一螺旋槳4以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱均勻設(shè)置在各機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等，四個(gè)第二螺旋槳5以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱均勻設(shè)置在各機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等。
本發(fā)明的所述機(jī)身3采用7075航空鋁材。
以上實(shí)施例采用配置的部件，具體參數(shù)、重量、獲得的升力和動(dòng)力分配如下
1.電動(dòng)機(jī)
廠商德國黑客電機(jī)有限公司
型號Q80_8M
最大功率5500W
空載電流在8. 4V :1.6A
怠速每伏180U/min-l
重量1075克
極數(shù)28
輸出軸10毫米
搭配M X 20螺旋槳最大可獲得18公斤升力，測試環(huán)境為地面測試。
為降低電動(dòng)機(jī)對電能的消耗，電動(dòng)機(jī)以半油門的情況工作
功率5500W/2 = 2750W
升力18/2 = 9KG。
2.電子調(diào)速器
鳳凰無刷電調(diào)
型號ICEHV160-160A 高壓版
工作電流160A (最大持續(xù))
支持電壓14. 8V-50V (自動(dòng)適應(yīng))
重量209.7g(含線)
尺寸100mm X 52mm X 30. 6mm。
3.電池
聚合物鋰電池
電壓44. 4V/12S1P
容量8000mAh
持續(xù)放電倍率25C
瞬間(峰值)放電倍率40C
阻值(m Ω):彡 50m Ω
重量2305g
尺寸56mm X 53mm X 397mm
2750W電動(dòng)機(jī)工作30分鐘所需要電池容量計(jì)算
2750W/44. 4V =電流 61. 93A/2 =電池容量 31AH
需要4組電池并聯(lián)，每組重量2. 3KGX4 = 9. 2KG
4.飛行控制系統(tǒng)
深圳大疆WK-M多旋翼自駕儀
飛行器類型四槳/六槳/八槳
電子調(diào)速器輸出200Hz刷新頻率
推薦遙控器PCM或2. 4GHz，至少5通道，并且支持所有通道的失控
保護(hù)
推薦電源類型DC 4. 8 12V
功耗最大5W (0. 9Ai5V, 0. 7Ai5. 8V, 0. 5Ai7. 4V, 0. 4Ai8V)
工作環(huán)境溫度-5°C到+60°C (如果想在低溫天氣飛行，需要對IMU進(jìn)行保溫，良好的保溫措施可以使系統(tǒng)在_5°C甚至更低的環(huán)境下飛行。)飛行特性(受機(jī)械特性影響)
懸停精度
垂直方向士0.5m
水平方向士2m
抗風(fēng)能力<8m/s (17. 7mph)
最大旋轉(zhuǎn)角度30°
垂直方向速度3m/s
5.燃油發(fā)動(dòng)機(jī)
DLE222汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
21. 5HP/7500rpm/15. 8KW
怠速IOOOrpm/分鐘
適用螺旋槳規(guī)格=32X10；32X12 ；34X10
排量222. 5cc
缸徑 X 行程45mm X 35mm
壓縮比7.6 1
潤滑比30 1
重量主機(jī)重4950g 總重5610g
搭配32X 12螺旋槳最大可獲得52公斤升力，測試環(huán)境為地面測試。
汽油機(jī)以每小時(shí)每千瓦耗油0. 5升計(jì)算15. 8KWX0. 4 = 7. 9升
每升97號汽油重量為0. 737千克X 7. 9 =重量5. 82千克
如果油門控制在4/3的位置每小時(shí)消耗汽油4. 37千克
結(jié)論30分鐘消耗2. 2千克汽油
6.機(jī)架
材料采用7075航空鋁材
形狀圓形
結(jié)構(gòu)四臺燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行器中間，重心低于八臺電動(dòng)機(jī)
尺寸直徑5米
重量35kg
螺旋槳、電子調(diào)速器、飛行控制器、油箱及相關(guān)線路設(shè)備IOKG
合計(jì) 45kg。
權(quán)利要求
1.一種由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成的多旋翼飛行器，包括電子調(diào)速器、飛行控制系統(tǒng)、 燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組、多根機(jī)軸組成的機(jī)身和多個(gè)螺旋槳，其特征在于所述螺旋槳分為采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳和采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二螺旋槳，所述多個(gè)第一螺旋槳提供整個(gè)飛行器的主要升力，所述多個(gè)第二螺旋槳提供整個(gè)飛行器平衡、方向和整個(gè)飛行器的小部分升力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多旋翼油電混合飛行器，其特征在于所述第一螺旋槳和第二螺旋槳的個(gè)數(shù)均為偶數(shù)，所述多個(gè)第一螺旋槳均勻設(shè)置在機(jī)身中部且第一螺旋槳之間兩兩對稱，所述多個(gè)第二螺旋槳均勻設(shè)置在機(jī)身外圍且第二螺旋槳之間兩兩對稱，所述第一螺旋槳、第二螺旋槳的設(shè)置保證機(jī)身受力平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多旋翼油電混合飛行器，其特征在于所述同一機(jī)軸上相鄰的第一螺旋槳與第二螺旋槳之間的距離為60cm-80cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多旋翼油電混合飛行器，其特征在于所述機(jī)身的機(jī)軸呈 “米”字形連接，四個(gè)第一螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱分別設(shè)置在各根機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等，八個(gè)第二螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱分別設(shè)置在各根機(jī)軸外端且距中心點(diǎn)的距離相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多旋翼油電混合飛行器，其特征在于所述機(jī)身的機(jī)軸呈“H” 字形連接，兩個(gè)第一螺旋槳分別設(shè)置在機(jī)軸的兩個(gè)連接交點(diǎn)上，四個(gè)第二螺旋槳分別以兩個(gè)第一螺旋槳為對稱點(diǎn)對稱設(shè)置在機(jī)軸外端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多旋翼油電混合飛行器，其特征在于所述機(jī)身的機(jī)軸呈 “十”字形連接，四個(gè)第一螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱均勻設(shè)置在各機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等，四個(gè)第二螺旋槳以機(jī)身中心為中心點(diǎn)兩兩對稱均勻設(shè)置在各機(jī)軸上且距中心點(diǎn)的距離相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的多旋翼油電混合飛行器，其特征在于所述機(jī)身采用7075航空鋁材。
全文摘要
一種由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成的多旋翼飛行器，包括電子調(diào)速器、飛行控制系統(tǒng)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組、多根機(jī)軸組成的機(jī)身和多個(gè)螺旋槳，所述螺旋槳分為采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳和采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二螺旋槳，所述多個(gè)第一螺旋槳提供整個(gè)飛行器的主要升力，所述多個(gè)第二螺旋槳提供整個(gè)飛行器平衡、方向和整個(gè)飛行器的小部分升力。這樣，本發(fā)明大部分的升力由燃油機(jī)提供，小部分升力和平衡控制、方向控制、高低控制由電動(dòng)機(jī)提供。完美實(shí)現(xiàn)油電混合。使得飛行器具有純電動(dòng)飛行器的機(jī)動(dòng)性、靈活性和燃油機(jī)的大負(fù)載能力。
文檔編號B64C27/12GK102514711SQ201110411320
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者葉洪新 申請人:葉洪新