CN205524965U - 多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种多旋翼飞行器，包括两个由独立的发动机驱动的动力旋翼和四个或四个以上电机驱动的姿态旋翼。动力旋翼主要提供飞行动力，其旋转速度相对恒定，姿态旋翼受控制箱飞控***控制灵活调整飞行姿态。本实用新型的有益效果为：采用了燃油发动机做主要动力续航时间长，同时采用了电机旋翼灵活调整飞行姿态。正转与反转旋翼数量相等相互抵消对机身的扭矩，简化控制、节约能源。双发动机设置有利于提高飞行动力，避免复杂的传动机构，提高效率，有利于机身布局，在舵机的配合下任意一台发动机或任意一台电机出现故障时可以实现应急降落，安全性更高。

Description

多旋翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种多旋翼飞行器。

背景技术

多旋翼飞行器是一种结构简单、操控灵活、飞行姿态稳定的飞行器。一般常见的有三轴、四轴、六轴、八轴等不同种类。得益于近年来微机电、传感器技术的发展，多旋翼飞行器被广泛应用于航模、空中拍摄平台等领域。多旋翼飞行器通过各类传感器感知飞行状态，并通过微处理器向旋翼电机发出转速指令来调整飞行器的不同飞行姿态。

目前，多旋翼飞行器要想获得稳定的飞行姿态需要各类传感器准确感知飞行器状态，并通过微处理器向响应速度很快的旋翼电机发出转速指令来保持飞行状态稳定，这个过程需要各部件反应非常迅速，才能保持飞行器稳定。其中，传感器、处理器、电机都需要电池供电，特别是提供动力的电机耗电量最大。局限于目前电池技术发展水平，使用电池为动力的多旋翼飞行器普遍续航时间短、负载能力小，这大大限制了多旋翼飞行器的性能表现和应用领域。为解决多旋翼飞行器续航时间短的缺点，人们考虑通过燃料发动机作为动力。但燃料发动机与电机相比，最大的缺点就是响应速度慢，无法满足迅速控制多旋翼飞行器飞行姿态的要求。除此之外，多旋翼飞行器在发生旋翼故障时，一般的结果就是造成飞行器的坠毁，若飞行器上的货物较贵重甚至于在飞行器上搭载乘客，将造成无法挽回的损失。

对于采用油电混合动力解决多旋翼飞行器续航能力的方案中，大多采用旋翼变螺距的方式，这种方式受舵机精度和环境影响抖动比较大。还有的方案采用一台发动机然后通过传动机构将动力传导至各个旋翼的方式，这种方式结构复杂，效率低，故障高，不利于机身空间布局。而且发动机一旦失效，通过传动机构连接的各旋翼都会失效，极易造成坠机，安全性比较低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多旋翼飞行器以实现多旋翼飞行器续航时间长、负载能力大、响应速度快、结构简单，有较高安全系数的效果。

本实用新型提供一种多旋翼飞行器，包括动力旋翼、姿态旋翼、机身支架、控制箱、电池箱、油箱和起落架，其特征在于：

动力旋翼数量为两个，沿竖直方向安装于机身，并沿机身重心铅垂线对称分布，每个动力旋翼都由单独的发动机驱动;

姿态旋翼数量为四个或四个以上偶数个，沿竖直方向安装于机身，每两个为一组沿机身重心铅垂线对称分布，每个姿态旋翼都由单独的电机驱动。

进一步的，所述两个动力旋翼提供同向拉力时旋转方向相反。

进一步的，所述姿态旋翼提供同向拉力时所有姿态旋翼正转与反转旋翼数量相同。

进一步的，所述姿态旋翼活动连接于机身，在舵机控制下可以在竖直平面旋转。

与现有技术相比，本实用新型的多旋翼飞行器具有以下特点和优点：

1、本实用新型的多旋翼飞行器，具备发动机动力的多旋翼飞行器的长续航、大负载能力，还具备电机动力的多旋翼飞行器的快速响应、灵活调整飞行器飞行姿态的特点。

2、本实用新型的多旋翼飞行器采用双发动机配置，在一台发动机失效的情况下或任意一个电机失效的情况下仍然能够通过应急飞行模式安全降落，安全性较高，适合载人飞行或挂载比较贵重货物的情况。

3、本实用新型的多旋翼飞行器采用双发动机配置可以提供更大负载能力，并且不需要复杂的传动机构，结构简单，故障率低，效率高，可以将动力旋翼安排在机身外端，机身中部没有传动机构，比较有利于机身布局。

4、本实用新型的多旋翼飞行器姿态旋翼通过舵机的配合在飞行中可以实现多种应急飞行模式，飞行安全性较高。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的一种多旋翼飞行器的立体图；

图2为本实用新型实施例1的一种多旋翼飞行器应急模式示意图；

图3为本实用新型实施例2的一种多旋翼飞行器的立体图；

其中，

1、起落架， 2、油箱，3、电池组，4、控制箱，5、机身支架，6、电机，7、姿态旋翼，8、发动机，9、动力旋翼，10、舵机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型予以详细描述。

如图1所示，本实施例1提供一种多旋翼飞行器，在起落架1上装配连接有油箱2，油箱上装配连接有电池箱3，电池箱上装配连接有控制箱4，电池箱上装配连接有机身支架5，在机身支架5两端对称分布两个竖直安装动力旋翼9，两个动力旋翼9分别采用正反桨设置，提供同向升力时旋转方向相反，可相互抵消对机身扭矩。每个动力旋翼9由单独的发动机8驱动。在机身支架5外端对称分布四个电机驱动竖直安装的姿态旋翼7，对角分布的姿态旋翼同为正桨或同为反桨，四个姿态旋翼正反桨数量一致。四个姿态旋翼通过舵机10活动连接于机身支架，可以通过舵机的控制在竖直平面转动。油箱2与发动机8经输油管路连接，电池组3与电机6经导线电连接，实现了多旋翼飞行器上同时具备发动机和电机作为动力，具有发动机动力飞行器的长续航和大负载能力的性能，又具有电机动力飞行器的快速响应灵活调节飞行姿态的特性。在电池组3的上方装配连接有控制箱4，控制箱内安装有飞控装置，控制箱4与电池组3电连接，并与电机6和舵机10信号连接。通过控制箱4控制电机6的转速调节多旋翼飞行器的飞行姿态，通过舵机10控制姿态旋翼角度。动力旋翼9是飞行器的主要动力源，续航时间长，负载能力大。但发动机响应速度较慢，只能以相对恒定的转速粗略调整飞行姿态。精确调整飞行姿态由响应速度较快的电机负责。起飞时两台发动机8启动，使其合升力尽量接近于起飞升力但小于起飞升力。此时四个姿态旋翼启动只要很小的力就可以让飞行器起飞。起飞后四个姿态旋翼控制方式与传统电动四轴飞行器原理一样，可以控制飞行器俯仰、横滚，转向、升降等动作。在飞行过程中发动机转速恒定，由姿态旋翼负责灵活改变修正飞行姿态。

如图2所示，本实施1例提供一种多旋翼飞行器，当出现空中故障时会根据事先设定的飞控程序人工或自动开启应急模式。故障类型有两种：

1、设发动机A出现故障空中停机，其他部件运转正常。此时飞控自动进入应急飞行模式：姿态旋翼E受控停机,姿态旋翼F在舵机的控制下旋转90°，变为水平位置。姿态旋翼姿C、D全力运转，提高升力，弥补损失一台发动机导致的动力损失。姿态旋翼C、D拉力大小方向相同可控制飞行器俯仰姿态，拉力不同可控制飞行器横滚姿态。因为损失一台发动机，导致总的正反桨数量不一致，从而产生对机身扭矩作用，可以由处于水平位置的姿态旋翼F来控制抵消或实现受控转向，由此实现飞行器不失控，安全降落的目的。

2、设姿态旋翼E出现故障空中停机，其他部件飞行正常。姿态旋翼F在舵机的控制下旋转90°，变为水平位置。姿态旋翼C、D拉力大小方向相同可控制飞行器俯仰姿态，拉力不同可控制飞行器横滚姿态。转向由处于水平位置的姿态旋翼F控制，由此实现飞行器不失控，安全降落的目的。

如图3所示，本实施例2提供一种多旋翼飞行器，实施例2是一个较为简化的方案，取消了舵机的应用。正常飞行时情况同实施例1。一个发动机或一个电机出现故障时可以控制飞行器的俯仰、横滚飞行姿态。但是因为取消了舵机的应用飞行器的自旋、转向姿态无法控制，虽然也可以实现安全降落但效果不如实施例1。适用于成本比较敏感，安全性要求较低场合，例如农业植保机的应用。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种多旋翼飞行器，包括动力旋翼、姿态旋翼、机身支架、控制箱、电池箱、油箱和起落架，其特征在于：

动力旋翼数量为两个，沿竖直方向安装于机身，并沿机身重心铅垂线对称分布，每个动力旋翼都由单独的发动机驱动;

姿态旋翼数量为四个或四个以上偶数个，沿竖直方向安装于机身，每两个为一组沿机身重心铅垂线对称分布，每个姿态旋翼都由单独的电机驱动。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于：所述两个动力旋翼提供同向拉力时旋转方向相反。

3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于：所述姿态旋翼提供同向拉力时所有姿态旋翼正转与反转旋翼数量相同。

4.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于：所述姿态旋翼活动连接于机身，在舵机控制下可以在竖直平面旋转。