油電混合動力多旋翼飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器技術領域，特別是涉及一種油電混合動力多旋翼飛行器。
【背景技術】
[0002]多旋翼飛行器是一種結構簡單、操控靈活、飛行姿態(tài)穩(wěn)定的飛行器。一般常見的有三軸、四軸、六軸、八軸等不同種類。得益于近年來微機電、傳感器技術的發(fā)展，多旋翼飛行器被廣泛應用于航模、空中拍攝平臺等領域。多旋翼飛行器通過各類傳感器感知飛行狀態(tài)，并通過微處理器向旋翼電機發(fā)出轉速指令來調整飛行器的不同飛行姿態(tài)。
[0003]目前，多旋翼飛行器要想獲得穩(wěn)定的飛行姿態(tài)需要各類傳感器準確感知飛行器狀態(tài)，并通過微處理器向響應速度很快的旋翼電機發(fā)出轉速指令來保持飛行狀態(tài)穩(wěn)定，這個過程需要各部件反應非常迅速，才能保持飛行器穩(wěn)定。其中，傳感器、處理器、電機都需要電池供電，特別是提供動力的電機耗電量最大。局限于目前電池技術發(fā)展水平，使用電池為動力的多旋翼飛行器普遍續(xù)航時間短、負載能力小，這大大限制了多旋翼飛行器的性能表現(xiàn)和應用領域。為解決多旋翼飛行器續(xù)航時間短的缺點，人們考慮通過燃料發(fā)動機作為動力。但燃料發(fā)動機與電機相比，最大的缺點就是響應速度慢，這無法滿足迅速控制多旋翼飛行器飛行姿態(tài)的要求。除此之外，多旋翼飛行器在發(fā)生旋翼故障時，一般的結果就是造成飛行器的墜毀，若飛行器上的貨物較貴重甚至于在飛行器上搭載乘客，將造成無法挽回的損失。
[0004]專利201410385532.1提出了一種油電混合動力油電混合動力多旋翼飛行器。這個方案采用了發(fā)動機通過傳動機構將動力傳導至多個主旋翼的方案。這個方案的弊端是I發(fā)動機相對來講故障率較高，一旦發(fā)動機出現(xiàn)故障多個主旋翼都會失去動力，導致飛機主要動力損失，這對安全性有較高要求的飛行場合風險太大例如載人飛行器。2發(fā)動機動力通過傳動機構傳導至多個主旋翼不可避免的帶來效率上的損失，不如直連效率高。3復雜的傳動機構會占用機身空間，提高故障率。4如果是載人用途發(fā)動機占據(jù)機身中間位置不利于機艙位置安置，由于離乘客較近噪音，振動影響較大。5在一定機身體積的情況下數(shù)量較少發(fā)動機不利于提供較大動力，特別是城市載人飛行器要求盡量小的體積提供足夠動力用于飛行。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種油電混合動力多旋翼飛行器以實現(xiàn)飛行器續(xù)航時間長、負載能力大、響應速度快、較高安全系數(shù)的效果。
[0006]本發(fā)明提供一種油電混合動力多旋翼飛行器，包括油電復合旋翼組件、機身支架、控制箱、電池箱、油箱和起落架，其特征在于:多組油電復合旋翼組件按旋翼旋轉軸方向豎直分布安裝于機身支架外端，所述油電復合旋翼組件包括至少一個發(fā)動機旋翼和至少一個電機旋翼，發(fā)動機旋翼由發(fā)動機及其連接的旋翼組成，電機旋翼由電機及其連接的旋翼組成，所有旋翼按照旋翼旋轉軸方向同軸向或平行軸向連接。
[0007]進一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器還包括一個或多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機及其連接的旋翼，旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線不相交。
[0008]進一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器還包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向豎直安裝于機身并與通過機身重心的鉛垂線平行。
[0009]進一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器還包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線相交。
[0010]進一步的，所述油電混合動力多旋翼飛行器，多組發(fā)動機旋翼以每兩個為一組采用轉速相同方向相反的發(fā)動機相互抵消對機身扭矩。所述多組電機旋翼以每兩個為一組采用轉速相同方向相反的電機相互抵消對機身扭矩。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的油電混合動力多旋翼飛行器具有以下特點和優(yōu)點:
1、本發(fā)明的油電混合動力多旋翼飛行器，具備發(fā)動機動力的多旋翼飛行器的長續(xù)航、大負載能力，還具備電機動力的多旋翼飛行器的快速響應、靈活調整飛行器飛行姿態(tài)的特點。
[0012]2、本發(fā)明的油電混合動力多旋翼飛行器采用發(fā)動機和電機互為備份動力，在發(fā)動機部分或全部失效和電機部分失效后仍能保持對機身姿態(tài)的控制，安全系數(shù)較高。
[0013]3本發(fā)明的油電混合動力多旋翼飛行器采用多個發(fā)動機動力，發(fā)動機相對來講屬于故障率較高的部件，采用多個發(fā)動機時，在一個發(fā)動機出現(xiàn)故障，剩下發(fā)動機可以繼續(xù)工作，這比一臺發(fā)動機通過傳動機構將動力傳導至多個旋翼的方案更加安全，復雜的傳動機構帶來更多重量和故障率；多臺發(fā)動機更有利于在更小的體積帶來更大的動力；多臺發(fā)動機分布于機身外端更有利于載人機艙安置于機身中間位置，并減小噪音與振動對乘客的影響。
[0014]結合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1的一種油電混合動力多旋翼飛行器的立體圖；
圖2為本發(fā)明實施例2的一種油電混合動力多旋翼飛行器的立體圖；
其中，
1、起落架，2、油箱，3、電池組，4、控制箱，5、機身支架，6、油電復合旋翼組件，61、電機旋翼，62、發(fā)動機旋翼，7、姿態(tài)旋翼。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明予以詳細描述。
[0018]如圖1所示，本實施例1提供一種油電混合動力多旋翼飛行器，在起落架I上裝配連接有油箱2，油箱上裝配連接有電池箱3，電池箱上裝配連接有控制箱4，電池箱上裝配連接有機身支架5，在機身支架5外側均勾分布豎直安裝有四個油電復合旋翼組件6。每個油電復合旋翼組件包括位于下部的由電機驅動的電機旋翼61和位于上部由發(fā)動機驅動的發(fā)動機旋翼62，電機旋翼61和發(fā)動機旋翼62同軸向固定連接。油箱2與驅動發(fā)動機旋翼62的發(fā)動機經(jīng)輸油管路連接，電池組3與驅動電機旋翼61的電機經(jīng)導線電連接，實現(xiàn)了油電混合動力多旋翼飛行器上同時具備發(fā)動機旋翼62和電機旋翼61作為動力，具有發(fā)動機動力飛行器的長續(xù)航和大負載能力的性能，又具有電機動力飛行器的快速響應靈活調節(jié)飛行姿態(tài)的特性。在電池組3的上方裝配連接有控制箱4，控制箱與電池組3電連接，并與驅動電機旋翼61的電機、驅動發(fā)動機旋翼62的發(fā)動機信號連接。通過控制箱4控制電機的轉速和發(fā)動機油門以調節(jié)油電混合動力多旋翼飛行器的飛行姿態(tài)。四個發(fā)動機旋翼負責飛行器的主要動力源，續(xù)航時間長，負載能力大。但發(fā)動機響應速度較慢，只能粗略調整飛行姿態(tài)。精確調整飛行姿態(tài)由響應速度較快的電機旋翼負責。當一個發(fā)動機飛行中發(fā)生故障時，對向發(fā)動機立即停機，兩個停機發(fā)動機同組的電機旋翼仍然可以很好控制飛行姿態(tài)，剩下的兩組發(fā)動機旋翼則立即進入應急高速飛行模式以彌補損失動力，控制飛行器安全降落。當發(fā)動機飛行中發(fā)生故障全部失效，四個電機旋翼狀態(tài)良好，此時飛行器相當于傳統(tǒng)電動四軸飛行器，可以控制飛行器安全緊急降落。當一個電機失效其他部件狀態(tài)良好時，失效電機對向電機可以控制機身旋轉，并安全緊急降落。同理非對向兩個電機同時失效其他部件狀態(tài)良好，飛行器仍然可以有效控制飛行姿態(tài)并安全緊急降落。所以本發(fā)明油電混合動力多旋翼飛行器具有很高的安全性能。
[0019]如圖2所示，本實施例2提供一種油電混合動力多旋翼飛行器，只采用了兩個油電復合旋翼組件，成本和故障率較低。兩個姿態(tài)旋翼7對稱水平安裝于機身支架。本實施例飛行器重心靠下，呈上輕下重分布。以兩個油電復合旋翼6的方向為飛行器前進和后退方向，機身在這個方向豎直平面的旋轉定義為機身俯仰，與其垂直豎直平面機身旋轉定義為機身橫滾。兩個油電復合旋翼組件分別采用正槳與反槳，當飛行器懸停時，兩個油電復合旋翼組件旋轉方向相反升力相同互抵消對機身的扭矩。當兩個油電復合旋翼組件一個增加轉速，另一個減少轉速時，飛行器會發(fā)生俯仰，從而產(chǎn)生水平分力驅動飛行器前進或后退。但這種轉速的改變會對機身產(chǎn)生扭矩，導致機身旋轉。此時控制箱通過傳感器感知到這個旋轉，并發(fā)出指令由兩個姿態(tài)旋翼7產(chǎn)生大小相同但方向相反的拉力，兩個力產(chǎn)生的扭矩會抵消油電復合旋翼組件對機身的扭矩，實現(xiàn)飛行器直線前進或后退。調整兩個姿態(tài)旋翼7的拉力大小，但保持兩個力大小一樣但方向相反使其產(chǎn)生不同扭矩何以實現(xiàn)機身原地旋轉功能。調整兩個姿態(tài)旋翼7的拉力大小，使兩個力的大小不一樣，但兩個力的差所產(chǎn)生的扭矩與油電復合旋翼組件給機身的扭矩保持平衡，可以實現(xiàn)飛行器橫移功能。因為飛行器設置為上輕下重，類似鐘擺，飛行器的橫滾控制是通過重力作用自動平衡。
[0020]當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發(fā)明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種油電混合動力多旋翼飛行器，包括油電復合旋翼組件、機身支架、控制箱、電池箱、油箱和起落架，其特征在于:多組油電復合旋翼組件按旋翼旋轉軸方向豎直分布安裝于機身支架外端，所述油電復合旋翼組件包括至少一個發(fā)動機旋翼和至少一個電機旋翼，發(fā)動機旋翼由發(fā)動機及其連接的旋翼組成，電機旋翼由電機及其連接的旋翼組成，所有旋翼按照旋翼旋轉軸方向同軸向或平行軸向連接。2.根據(jù)權利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:包括一個或多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機及其連接的旋翼，旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線不相交。3.根據(jù)權利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向豎直安裝于機身并與通過機身重心的鉛垂線平行。4.根據(jù)權利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:包括多個姿態(tài)旋翼，每個姿態(tài)旋翼包括電機及其連接的旋翼，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線不相交，至少有一個姿態(tài)旋翼旋轉軸方向水平安裝于機身與通過機身重心的鉛垂線相交。5.根據(jù)權利要求1所述的油電混合動力多旋翼飛行器，其特征在于:所述發(fā)動機旋翼以每兩個為一組采用轉速相同方向相反的發(fā)動機相互抵消對機身扭矩;所述電機旋翼以每兩個為一組采用轉速相同方向相反的電機相互抵消對機身扭矩。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種油電混合動力多旋翼飛行器，包括油電復合旋翼組件、機身支架、控制箱、電池組、油箱和起落架。油電復合旋翼組件由發(fā)動機旋翼和電機旋翼組成。發(fā)動機旋翼提供飛行器主要飛行動力，電機旋翼靈活調整油電復合旋翼組件升力變化。本發(fā)明的有益效果為：采用了多臺燃油發(fā)動機做主要動力續(xù)航時間長，同時采用了電機旋翼靈活調整飛行姿態(tài)。發(fā)動機旋翼和電機旋翼可分別控制，互為備份動力，空中發(fā)生故障時可采用備份動力安全降落。
【IPC分類】B64D27/24, B64C27/12, B64C27/10, B64D27/06
【公開號】CN105711827
【申請?zhí)枴緾N201610167358
【發(fā)明人】劉海濤
【申請人】劉海濤