CN207403919U - 一种新型无人飞艇 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型无人飞艇，包括用于产生空气浮力的气囊、用于提供前进动力的主推动器、用于飞行姿态调整的多旋翼装置，还包括通讯装置和控制装置。本实用新型所述新型无人飞艇利用多旋翼装置以实现飞行姿态调整，与传统飞艇通过副气囊来实现飞行姿态调整相比，多旋翼装置的操作更灵活，飞行姿态调整响应迅速、可实现精细化调整。本实用新型所述新型无人飞艇利用设置在气囊尾部的主推动器为新型无人飞艇提供前进方向的动力，以克服气囊较大的空气阻力。

Description

一种新型无人飞艇

技术领域

本实用新型涉及航空飞行器领域，特别涉及一种新型无人飞艇。

背景技术

飞艇是一种配置有推进装置、利用气囊中封闭的轻质气体产生的浮力原理升空、可控制飞行轨迹的一种轻于空气的飞行器,其与气球的主要区别在于具有推进装置并能控制航行方向。飞艇相对于飞机来说最大的优势就是它具有保持无与伦比的滞空时间，且飞艇的能耗与飞行费用较低。其中飞行时不需要有人驶驾的飞艇即为无人飞艇。无人飞艇主要由主气囊、副气囊、吊舱、推进器、燃料箱、调压***以及控制***组成。由于飞艇主气囊采用的气体为氦气，因氦气比空气轻而产生浮力，飞艇停留在空中时，只需很少的动力就可以使其在空中飞行。然而无人飞艇体积庞大，空气阻力较大，控制灵活性差，在需要灵活控制的场合往往难以胜任。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型无人飞艇，所述新型无人飞艇能解决现有无人飞艇控制灵活性差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种新型无人飞艇，包括：

气囊，用于产生空气浮力，所述气囊内填充有气体，所述气体的密度低于空气密度；

主推动器，用于为所述新型无人飞艇提供前进动力，所述主推动器设置于气囊尾部；

多旋翼装置，用于所述新型无人飞艇的飞行姿态调整，所述多旋翼装置包括多组动力模块和用于搭载所述多组动力模块的机架，每组动力模块包括螺旋桨和电机，多组动力模块均匀地设置于气囊的底部或侧部；

通讯装置，用于接收移动控制端的控制指令；

控制装置，可根据接收器接收的控制指令控制主推动器和多旋翼装置。

所述新型无人飞艇通过调节多旋翼装置的各电机的转速，使各电机的升力不同，以形成各种方向的扭矩，各种方向的扭矩分别实现所述新型无人飞艇的俯仰运动、滚转运动、偏航运动和侧向运动，进而实现飞行姿态调整，与传统飞艇通过副气囊来实现飞行姿态调整相比，多旋翼装置的操作更灵活，飞行姿态调整响应迅速、可实现精细化调整。

所述新型无人飞艇通过调整主推动器的转速，实现飞行速度的控制；虽然通过调节多旋翼装置的各电机的转速，也可以提供前进方向的分力，但是由于气囊的体积较大导致空气阻力也较大，而多旋翼装置的前进方向的分力被空气阻力削弱后难以保证飞艇正常前进速度，所以本实用新型中设置了主推动器用于提供前进方向的动力。

进一步地，所述新型无人飞艇还包括用于搭载摄像装置或拍照装置的航拍云台，所述航拍云台设置于气囊的底部。通过设置航拍云台，可以搭载照相机、摄像机等，用于拍摄地形地物资料，可应用于建设工程、考古研究和环境监测治理等。

进一步地，所述新型无人飞艇还包括起落架，所述起落架设置于气囊底部，且围绕航拍云台设置。设置了起落架的新型无人飞艇相比传统飞艇，能实现更迅速的降落着陆，起落架能消耗和吸收新型无人飞艇在着陆时的撞击能量，而且起落架还可以避免螺旋桨离地太近而发生碰触。

优选的，所述多旋翼装置包括四组动力模块，四组动力模块分别设置于所述气囊的前侧、左侧、右侧和后侧。

优选的，所述气囊内填充的气体为氦气。氦气不可燃，化学性质不活泼，作为填充气体更加安全。

进一步地，所述新型无人飞艇还包括定位装置，所述定位装置用于获取所述新型无人飞艇的位置信息，并通过通讯装置将所述位置信息发送给移动控制端。通过定位装置的设置，使用者能实时获取到新型无人飞艇的位置数据，以实现飞行路线的精确控制，目的地的精准抵达，可应用于救援、探险等领域。

与现有技术相比，本实用新型所述新型无人飞艇具有以下有益效果：

1、利用多旋翼装置以实现飞行姿态调整，与传统飞艇通过副气囊来实现飞行姿态调整相比，多旋翼装置的操作更灵活，飞行姿态调整响应迅速、可实现精细化调整。

2、利用设置在气囊尾部的主推动器为新型无人飞艇提供前进方向的动力，以克服气囊较大的空气阻力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关附图。

图1所示为本实用新型所述新型无人飞艇的结构示意图。

图2所示为本实用新型所述新型无人飞艇的仰视图。

图3所示为本实用新型所述新型无人飞艇处于平衡状态时的原理示意图。

图4所示为本实用新型所述新型无人飞艇俯仰运动的原理示意图。

图5所示为本实用新型所述新型无人飞艇滚转运动的原理示意图。

图6所示为本实用新型所述新型无人飞艇偏航运动的原理示意图。

图7所示为本实用新型所述新型无人飞艇侧向运动的原理示意图。

图中标号说明：

10-气囊；21-机架；22-螺旋桨；2301-第一电机；2302-第二电机；2303-第三电机；2304-第四电机；30-主推动器；40-航拍云台；50-起落架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

请参阅图1至图7，本实施例提供了一种新型无人飞艇。所述新型无人飞艇的主体为气囊10，所述气囊10中填充有密度低于空气密度的气体。作为举例，所述气体可选用不易燃烧、化学性质不活泼的氦气。为了减小所述气囊10在飞行期间的空气阻力，所述气囊10的形状可选用流线型的椭球型结构。

所述新型无人飞艇利用多旋翼装置取代传统飞艇的副气囊，以实现飞行姿态调整。所述多旋翼装置包括多组动力模块和用于搭载所述多组动力模块的机架21，每组动力模块包括螺旋桨22和电机，多组动力模块均匀地设置于气囊10的底部或侧部。通过调节多旋翼装置的各电机的转速，使各电机的升力不同，以形成各种方向的扭矩，各种方向的扭矩分别实现所述新型无人飞艇的俯仰运动、滚转运动、偏航运动和侧向运动，进而实现飞行姿态调整，与传统飞艇通过副气囊来实现飞行姿态调整相比，多旋翼装置的操作更灵活，飞行姿态调整响应迅速、可实现精细化调整。

虽然可通过调节多旋翼装置的各电机的转速，可得到前进方向的分力，但是由于气囊10较大导致空气阻力较大，所述前进方向的分力被空气阻力抵消后，飞艇难以正常速度飞行，所以本实施例中，所述气囊10的尾部还设置有用于提供前进动力的主推动器30。

此外，所述新型无人飞艇还包括通讯装置和控制装置，所述通讯装置用于接收移动控制端所发送的控制指令，还可以将新型无人飞艇的飞行状态数据传送给移动控制端。通讯装置将接收到的指令解码后传递给控制装置，控制装置以此实现对主推动器30和多旋翼装置的控制。

使用时，所述新型无人飞艇借助气囊10的空气浮力与多旋翼装置的升力共同作用而垂直上升，借助主推动器30的动力而前进，通过调整多旋翼装置各电机的转速实现飞行姿态调整。欲降落时，通过降低多旋翼装置的转速，使气囊10的空气浮力与多旋翼装置的升力之和小于新型无人飞艇的自重，实现降落。

本实施例所述新型无人飞艇可应用于遥控广告、遥控玩具等领域。为了能将所述新型无人飞艇应用于航拍领域，在本实施例中，可以在所述气囊10的底部设置航拍云台40，所述航拍云台40可搭载摄像装置或照相装置。当新型无人飞艇飞行中产生倾斜时，航拍云台40能平稳转动使照相机光轴变化平缓，有利于视频输出平滑及目标检测。考虑到航拍云台40为成熟的现有技术，所以本实施例不再详细描述其结构。

考虑到现有飞艇降落期间速度缓慢，其原因是现有飞艇的控制灵活性不佳，着陆期间飞艇与着陆点的相对位置不易控制。本实施例中新型无人飞艇由于利用多旋翼装置进行飞行姿态调整，更灵活且易控制，所以利于实现较快速地着陆。考虑到着陆期间撞击能量可能会损伤飞艇部件或照相设备，在本实施例中，可以在所述气囊10的下部设置起落架50，所述起落架50围绕航拍云台40设置。起落架50能消耗和吸收新型无人飞艇在着陆时的撞击能量，而且起落架50还可以避免螺旋桨22离地太近而发生碰触。

在本实施例中，所述新型无人飞艇还可以设置定位装置，所述定位装置用于获取所述新型无人飞艇的位置信息，并通过通讯装置将所述位置信息发送给移动控制端。作为举例，所述定位装置可选用GPS定位装置或北斗定位装置。通过定位装置的设置，使用者能实时获取到新型无人飞艇的位置数据，以实现飞行路线的精确控制，目的地的精准抵达，可应用于救援、探险等领域。

作为一种可实施方式的举例，所述多旋翼装置包括四组动力模块，四组动力模块分别设置于所述气囊10的前侧、左侧、右侧和后侧，四个电机分别为前侧的第一电机2301、左侧的第二电机2302、后侧的第三电机2303和右侧的第四电机2304。请参阅图3所示，第一电机2301与第三电机2303顺时针旋转，第二电机2302与第四电机2304逆时针旋转，可平衡多旋翼装置对飞艇的反扭矩，使飞艇平衡不水平旋转。

请参阅图4所示，为了实现俯仰运动，第一电机2301转速上升，第三电机2303转速下降，第二电机2302和第四电机2304的转速不变，为了不因为电机转速的改变而引起新型无人飞艇的整体扭矩及总拉力改变，第一电机2301和第三电机2303转速改变量的大小应相等，由于第一电机2301的升力上升，第三电机2303的升力下降，产生的不平衡力矩使飞艇绕Y轴旋转。同理，当第一电机2301转速下降，第三电机2303转速上升，飞艇便绕Y轴反向旋转，实现飞艇的俯仰运动。

请参阅图5所示，为了实现滚转运动，与俯仰运动原理相同，改变第二电机2302和第四电机2304的转速，保持第一电机2301和第三电机2303的转速不变，则可使飞艇绕X轴正向或反向旋转，实现飞艇的滚转运动。

请参阅图6所示，为了实现偏航运动，可借助电机产生反向扭矩实现，电机转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响可使四个电机中的第一电机2301与第三电机2303顺时针旋转，第二电机2302与第四电机2304逆时针旋转。反扭矩的大小电机转速有关，当四个电机转速相同时，四个电机产生的反扭矩相互平衡，飞艇不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起飞艇水平转动。当第一电机2301和第三电机2303的转速上升，第二电机2302和第四电机2304的转速下降时，第一电机2301和第三电机2303对飞艇的反扭矩大于第二电机2302和第四电机2304对飞艇的反扭矩，飞艇便在富余反扭矩的作用下绕Z轴转动，实现飞艇的偏航运动，转向与第一电机2301、第三电机2303的转向相反。

请参阅图7所示，为了实现侧向运动，可增加第四电机2304转速，使拉力增大，相应减小第二电机2302转速，使拉力减小，同时保持其他两个电机转速不变，反力距仍然保持平衡，飞艇首先发生一定程度的倾斜，从而使螺旋桨22的拉力产生水平分力，因此可以实现飞艇的向左飞行，同理，当增加第二电机2302转速，使拉力增大，相应减小第四电机2304转速，使拉力减小，同时保持其他两个电机转速不变，可以实现飞艇的向右飞行。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型无人飞艇，其特征在于，包括：

气囊，用于产生空气浮力，所述气囊内填充有气体，所述气体的密度低于空气密度；

主推动器，用于为所述新型无人飞艇提供前进动力，所述主推动器设置于气囊尾部；

多旋翼装置，用于所述新型无人飞艇的飞行姿态调整，所述多旋翼装置包括多组动力模块和用于搭载所述多组动力模块的机架，每组动力模块包括螺旋桨和电机，多组动力模块均匀地设置于气囊的底部或侧部；

通讯装置，用于接收移动控制端的控制指令；

控制装置，可根据接收器接收的控制指令控制主推动器和多旋翼装置。

2.根据权利要求1所述新型无人飞艇，其特征在于，所述新型无人飞艇还包括用于搭载摄像装置或拍照装置的航拍云台，所述航拍云台设置于气囊的底部。

3.根据权利要求2所述新型无人飞艇，其特征在于，所述新型无人飞艇还包括起落架，所述起落架设置于气囊底部，且围绕航拍云台设置。

4.根据权利要求3所述新型无人飞艇，其特征在于，所述多旋翼装置包括四组动力模块，四组动力模块分别设置于所述气囊的前侧、左侧、右侧和后侧。

5.根据权利要求3所述新型无人飞艇，其特征在于，所述气囊内填充的气体为氦气。

6.根据权利要求3所述新型无人飞艇，其特征在于，所述新型无人飞艇还包括定位装置，所述定位装置用于获取所述新型无人飞艇的位置信息，并通过通讯装置将所述位置信息发送给移动控制端。