CN110091999A - 一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法及结构 - Google Patents
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Abstract
一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法及结构，其特征是所述的方法是使油动发动机一方面通过一个离合器直接驱动前飞桨叶的同时，另一方面通过另一离合器与发电机相连，发电机通过导线连接垂直起降电动机，电动机驱动起降旋翼桨叶，从而省去油发动机至起降旋翼桨叶之间的机械传动部件，同时省去电动机驱动用电池组，达到降低整机重量的目的。本发明能大幅度降机整机重量，提高飞行性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机技术，尤其是一种垂直起降的旋翼式无人直升机，具体地说是一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法及结构。
背景技术
目前，对于旋转机翼垂直起降飞机，通常采用油动发动机，借助离合器来按需驱动起降旋翼***和前飞螺旋桨，这个传动方案需要太多的连接机构以及传动机构，而且起降旋翼***和前飞***相距较远，零件相对比较多，维护相对复杂，传动***整体重量比较大。
近年来，为了增加起升动力，降低油发动机的总功耗，人们采用了电动辅助起降的技术方案，起飞阶段利用电池提供动力，而在平飞阶段则利用油动发动机驱动飞机飞行，这样可大大降低油动发动机的功率，降低发动机制造和运行成本。但这种技术方案带来的最大缺点是无人机自身重量的大幅增加，又另一方面增加功耗，降低载荷量。
因此，在提高无人机性能和功率的同时，降低无人机自身重量也是无人机设计的重要指标，是提高无人机性能的重要措施。
发明内容
本发明的目的是针对现有的无人机因需要复杂的机械传动***将动力传送到飞行桨叶和起降旋翼桨叶处而导致整机重量大影响飞行性能的问题，发明一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法及结构。
本发明的技术方案之一是：
一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法，其特征是使油动发动机一方面通过一个离合器直接驱动前飞桨叶的同时，另一方面通过另一离合器与发电机相连，发电机通过导线连接垂直起降电动机，电动机驱动起降旋翼桨叶，从而省去油发动机至起降旋翼桨叶之间的机械传动部件，同时省去电动机驱动用电池组，达到降低整机重量的目的。
所述的电动机直接或通过一减速箱与起降旋翼桨叶主轴相连。
所述的油动发动机通过一增速器与发电机相连。
本发明的技术方案之二是：
一种油动飞行与电动起降相结合的旋转翼垂直起降无人机，它包括油动发动机1，其特征是所述的油动发动机1与主从动带轮及皮带装置3的主动轴相连，主从动带轮及皮带装置3的从动轴一端通过第一离合器7与前飞桨叶4的驱动轴相连，另一端通过第二离合器10与发电机11相连，发电机11与电动机21电气连接，电动机21的输出轴直接或通过一减速机构与起降旋翼桨叶22的驱动轴相连。
所述的从动轴连接发电机的一端连接有增速器，增速器的输出轴与发电机的输入轴相连。
所述的减速机构包括联轴器20、主动锥齿轮23、从动锥齿轮24、直齿小齿轮15和直齿大齿轮14，电动机21的输出轴通过联轴器20与主动锥齿轮23相连，从动锥齿轮24与主动锥齿轮23相啮合、从动锥齿轮24的中心轴与直齿小齿轮15的中心轴同轴，直齿大齿轮14与直齿小齿轮15相啮合，起降旋翼桨叶22的驱动轴与直齿大齿轮14的中心轴同轴。
所述的电动机的输出轴上安装有同轴锥齿轮，起降旋翼桨叶22驱动轴上安装有与所述同轴锥齿轮配合的锥齿轮。
所述的发电机还通过双向逆变器与蓄电电池相连，蓄电电池为电动机或机载电器设备供电。
本发明的有益效果：
本发明通过将起降旋翼***与前飞螺旋桨***，分为两个独立的部分，前飞***采用油动发动机经离合器直接驱动，同时该发动机通过离合器连接一个发电机；而起降***采用一个电动机驱动，该电动机工作时所需的电量有前述油动发动机1直接提供。两套***相互独立，省去大量机械连接零部件，同时起降旋翼***的电动机无需蓄电池供电，而只需要电源线连接油动发动机1带动的发电机11直接供电，这样能大大减轻飞机动力传动***的重量，这对于航空器来说，是非常有利的。
本发明方法简单，可操作性强。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的电原理图。
图中：1-油动发动机，2-深沟球轴承，3-主从动带轮及皮带，4-前飞桨叶，5-深沟球轴承，6-深沟球轴承，7-第一离合器，8-深沟球轴承，9-深沟球轴承，10-第二离合器，11-发电机，12-圆锥滚子轴承，13-深沟球轴承，14-直齿大齿轮，15-直齿小齿轮，16-深沟球轴承，17-深沟球轴承，18-圆锥滚子轴承，19-圆锥滚子轴承，20-联轴器，21-电动机，22-起降旋翼桨叶，23-主动锥齿轮，24-从动锥齿轮，25-圆锥滚子轴承，26-圆锥滚子轴承，27-圆锥滚子轴承，28深沟球轴承。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图2所示。
一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法，通过将起降旋翼***与前飞螺旋桨***，分为两个独立的部分，前飞***采用油动发动机经离合器直接驱动，同时该发动机通过离合器连接一个发电机；而起降***采用一个电动机驱动，该电动机工作时所需的电量有前述油动发动机1直接提供。也就是使油动发动机一方面通过一个离合器直接驱动前飞桨叶的同时，另一方面通过另一离合器与发电机相连，发电机通过导线连接垂直起降电动机，电动机驱动起降旋翼桨叶，从而省去油发动机至起降旋翼桨叶之间的机械传动部件，同时省去电动机驱动用电池组，达到降低整机重量的目的。具体实施时，电动机可直接或通过一减速箱与起降旋翼桨叶主轴相连。如果发电机与油发明机转速不匹配，可通过一增速器使油发动机与发电机相连。其电原理图如图2所示。必要时，还可增加一组蓄电池，发电机通过双向逆变器为蓄电池充电，蓄电池可为机载电器设备供电或作为应急电源使用，必须还可为电动机供电。
实施例二。
如图1、2所示。
一种油动飞行与电动起降相结合的旋转翼垂直起降无人机，它包括油动发动机1，所述的油动发动机1与主从动带轮及皮带装置3的主动轴相连，主从动带轮及皮带装置3的从动轴一端通过第一离合器7与前飞桨叶4的驱动轴相连，另一端通过第二离合器10与发电机11相连，发电机11与电动机21电气连接，电动机21的输出轴直接或通过一减速机构与起降旋翼桨叶22的驱动轴相连。如果油发动机1的输出转速较低，与发电机转速不匹配，则可使所述的从动轴连接发电机的一端连接一个增速器（常规齿轮增速箱）将速度提高到与发电机速度相匹配的转速，增速器的输出轴与发电机的输入轴相连。如图2所示。具体实施时，在图1相同参数条件下，以使用寿命10000小时计算，所使用的电机+发电机+逆变器+增（减）速器重量不超过25千克。
具体实施时，电动机21的输出轴直接驱动起降旋翼桨叶22时，可采用的结构为：在电动机的输出轴上安装有同轴锥齿轮，起降旋翼桨叶22驱动轴上安装有与所述民轴锥齿轮配合的锥齿轮。
但在大多数情况下，电动机21的输出轴通过减速机构驱动起降旋翼桨叶22，减速机构包括联轴器20、主动锥齿轮23、从动锥齿轮24、直齿小齿轮15和直齿大齿轮14，电动机21的输出轴通过联轴器20与主动锥齿轮23相连，从动锥齿轮24与主动锥齿轮23相啮合、从动锥齿轮24的中心轴与直齿小齿轮15的中心轴同轴，直齿大齿轮14与直齿小齿轮15相啮合，起降旋翼桨叶22的驱动轴与直齿大齿轮14的中心轴同轴，如图1所示。
所述的发电机还可通过双向逆变器与蓄电电池相连，蓄电电池为电动机或机载电器设备供电或作为应急电源使用，必要时还可直接驱动起降旋翼桨叶22。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种基于油飞电起的降低旋转翼垂直起降无人机整机重量的方法，其特征是使油动发动机一方面通过一个离合器直接驱动前飞桨叶的同时，另一方面通过另一离合器与发电机相连，发电机通过导线连接垂直起降电动机，电动机驱动起降旋翼桨叶，从而省去油发动机至起降旋翼桨叶之间的机械传动部件，同时省去电动机驱动用电池组，达到降低整机重量的目的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的电动机直接或通过一减速箱与起降旋翼桨叶主轴相连。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的油动发动机通过一增速器与发电机相连。
4.一种油动飞行与电动起降相结合的旋转翼垂直起降无人机，它包括油动发动机（1），其特征是所述的油动发动机（1）与主从动带轮及皮带装置（3）的主动轴相连，主从动带轮及皮带装置（3）的从动轴一端通过第一离合器（7）与前飞桨叶（4）的驱动轴相连，另一端通过第二离合器（10）与发电机（11）相连，发电机（11）与电动机（21）电气连接，电动机（21）的输出轴直接或通过一减速机构与起降旋翼桨叶（22）的驱动轴相连。
5.根据权利要求4所述的无人机，其特征是所述的从动轴连接发电机的一端连接有增速器，增速器的输出轴与发电机的输入轴相连。
6.根据权利要求4所述的无人机，其特征是所述的减速机构包括联轴器（20）、主动锥齿轮（23）、从动锥齿轮（24）、直齿小齿轮（15）和直齿大齿轮（14），电动机（21）的输出轴通过联轴器（20）与主动锥齿轮（23）相连，从动锥齿轮（24）与主动锥齿轮（23）相啮合、从动锥齿轮（24）的中心轴与直齿小齿轮（15）的中心轴同轴，直齿大齿轮（14）与直齿小齿轮（15）相啮合，起降旋翼桨叶（22）的驱动轴与直齿大齿轮（14）的中心轴同轴。
7.根据权利要求4所述的无人机，其特征是所述的电动机的输出轴上安装有同轴锥齿轮，起降旋翼桨叶（22）驱动轴上安装有与所述同轴锥齿轮配合的锥齿轮。
8.根据权利要求4所述的无人机，其特征是所述的发电机还通过双向逆变器与蓄电电池相连，蓄电电池为电动机或机载电器设备供电。
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