油電混合動力無人駕駛遙感飛機的製作方法

2023-05-30 00:00:51 2

專利名稱：油電混合動力無人駕駛遙感飛機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線遙控飛機，特別是一種由自身程序控制為主的油電混合動力無人駕駛遙感飛機。
背景技術：
目前，以衛星遙感和普通航攝技術為主的測圖手段由於數據獲取能力不足和現勢性差的技術局限，已經無法滿足中國經濟建設的基本需要。無人機是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛機，以無人機為傳感器平臺的無人低空對地觀測技術，已成為繼傳統航天、航空遙感技術後，遙感學科新的研究熱點。低空無人飛行器航測遙感系統具有起降靈活、低空飛行作業等特點，一方面可隨時隨地開展作業，另一方面可以形成高解析度遙感影像，因此發展低空無人飛行器航測遙感系統是提高測繪現勢性的需要，是做好應急救援工作的迫切需要，是構建數字中國、數字城市建設的需要。低空無人航測遙感系統推動了地理信息獲取向全天候、全天時、實時化邁進的步伐(注:國家測繪局十分重視國產低空無人飛行器航測遙感系統的研發工作，目前已有四家機構十餘個型號的產品通過了國家測繪局的科技成果鑑定)，但是，目前的無人駕駛遙感(遙控)飛機大都單動力(多為單翼單發常規布局飛機)，或者為前置的單個活塞螺旋槳式動力，或者為雙尾撐後置的單個活塞螺旋槳式動力，這種形式遙控飛機的不足是，由於二次啟動技術仍不成熟，如果出現空中發動機停車，不能重新啟動，將會嚴重影響無人機飛行安全。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種續航時間長，安全性高的油電混合動力無人駕駛遙感飛機(英文名稱:Hybrid electric Unmanned Remote Sensing Plane)。本實用新型是通過以下途徑來實現的。該油電混合動力無人駕駛遙感飛機，由機身、對稱設置在機身兩側的機翼、驅動裝置、電源和遙控信號接收控制裝置相互連接組成，其特徵在於:所述驅動裝置是設計為三髮油電混合動力驅動裝置，它包括一個主發動機和兩個副發動機，其中主發動機設置在機身上，兩個副發動機對稱設置於兩機翼上(當主發動機停機時，機上控制裝置能夠啟動副發動機給無人駕駛遙感飛機提供(備份的)續航動力)，所述的機翼為雙層機翼布局(即雙翼機翼結構)，且機翼設計為大上反角結構。本實用新型採用多動力系統的這種三髮油電混合動力的驅動裝置(包括I個活塞式發動機2個電動機的三發動力系統)，既能保留油動無人機的長航時遠航程，又能有效提高油機空中停車後無人機的生存能力，必要的時候還能以低噪音的電動力進行任務飛行，提高無人駕駛遙感飛機的續航時間，使無人駕駛遙感飛機安全性更高。本實用新型將機翼設計為雙層機翼布局，且機翼為(10度的)大上反角設計，這是因為無人駕駛遙感飛機一般在100米到1000米空域內飛行，飛行高度較低，低空飛行進行航空攝影，如果航速過快，會產生像點位移，像點位移就是攝影相機在高速運動時候攝影產生的拖尾現象，因此無人駕駛遙感飛機要求低巡航能力飛行平臺，同時無人駕駛遙感飛機均在非專門的起降場地起降，起降條件複雜，要求無人駕駛低空遙感系統具有短距起降能力；另一方面，無人駕駛遙感飛機要求飛行器有較高的穩定性，以保證飛行中攝影系統較好實現相機攝影主光軸與地面垂直。本實用新型採用雙層機翼布局，增大無人機的升力面積；上反角設計為10度，屬於較大上反角，以增加無人機的橫向穩定性，實現了低速巡航、短距起降、高穩定性的飛行平臺。由於本實用新型在起飛後主發動機正常運行時，兩個副發動機不提供動力；當啟動兩個副發動機，能夠為無人駕駛低空遙感系統提供15分鐘的備份續航動力，利用15分鐘的續航飛行，實現無人駕駛低空遙感系統安全返航或者安全迫降。該動力偵測系統具有以下優點:安全性高，動力系統用無刷電機做副動力，啟動可靠性高，可以確保無人機在主發動機停車時有備份動力實現返航或者飛行到人口稀疏區、無人區進行迫降，2個電動機同時啟動的可靠性高，不會產生不對稱動力從而也提高了無人機的安全性。本實用新型還可以進一步具體為:一、所述的三髮油電混合動力的驅動裝置，是指包括I個活塞式發動機2個電動機的三發動力系統。二、所述機翼是設計為10度大上反角的結構。三、所述機身與機翼之間是採用插接式的結構(如用條形插接棒或榫頭作插接件)。為了工程應用的方便性，採用插接式機身機翼，使用時通過插接方式對接起來，又可分為兩部分進行包裝運輸。四、所述機身具有直徑為60釐米的大容量設備艙，在該設備艙內設置有三軸雲臺。要實現高精度可量測的航空攝影，需要把相機安置在三軸雲臺上，由於要實現能掛載體積較大的相機旋轉，因此雲臺所需要的旋轉空間要求就更大，本實用新型具有直徑為60釐米的設備艙，可掛載重量在5公斤的三軸雲臺與相機。綜上所述，本實用新型比現有技術具有以下優點:1)多動力系統，採用I個活塞式發動機2個電動機的三發動力系統(構成一款雙翼三髮油電混合動力無人機)；既能保留油動無人機的長航時遠航程，又能有效提高油機空中停車後無人機的生存能力，在油動飛行過程中，必要的時候還能以低噪音的電動力進行任務飛行；2)雙翼為10度大上反角布局，巡航速度低、穩定性好，適合遙感遙測設備搭載與使用；3)機身插接式結構設計操作簡便，易於攜帶；4)大容量設備倉，可搭載三軸穩定雲臺和較大體積的相機。另，本實用新型的機身、機翼採用了真空成型複合材料生產工藝，飛行器結構強度高、空機重量較輕。

圖1是本實用新型油電混合動力無人駕駛遙感飛機的一種側面結構示意圖；圖2是圖1俯視結構示意圖。其中:1 —機身，2 —(雙層)機翼，21 —下機翼,22 —上機翼,3 —組成二髮油電混合動力驅動裝置的主發動機，4—組成三髮油電混合動力驅動裝置的副發動機,5—大容量設備艙，6-三軸雲臺，7-起落架，8—尾翼，9—插接件(如用條形插接棒作插接件)。
具體實施方式
[0018]參照附圖1、圖2，無人駕駛遙感飛機，由機身1、機翼2、驅動裝置、電源、遙感信號接收控制裝置相互連接組成，兩個機翼2對稱設置在機身I兩側，驅動裝置包括一個主發動機3和兩個副發動機4，主發動機3設置在機身I上，兩個副發動機4對稱設置於兩機翼2上，所述的機翼為雙層機翼布局(即雙翼機翼結構)，且機翼設計為大上反角結構，主發動機3正常運行時，兩個副發動機4不提供動力，兩個副發動機4的螺旋槳為正常的動力螺旋槳，啟動兩個副發動機4，能夠為無人駕駛低空遙感飛機提供15分鐘的續航動力，利用15分鐘的續航飛行，實現無人駕駛低空遙感飛機安全返航或者安全迫降。本實用新型無人駕駛遙感飛機的機翼2為雙層機翼布局，且機翼為10度大上反角，採用雙翼布局，增大無人機的升力面積，上反角設計為10度,屬於較大上反角，以增加無人機的橫向穩定性。機身1、機翼2採用了真空成型複合材料生產工藝，飛行器結構強度高、空機重量較輕，為了工程應用的方便性，本實用新型採用插接式的機翼機身，使用時通過插接方式對接起來，可分為兩部分進行包裝運輸，機身具有大容量設備艙5，設備艙的直徑為60釐米，設備艙內可掛載重量在5公斤的三軸雲臺6與相機，能夠實現高精度可量測的航空攝影。具體實例:本實用新型的無人駕駛遙感飛機可設計成:翼展4米，機長3.5米，空機重35公斤，最大有效載荷10公斤，燃油6公斤，設計續航時間3小時，設計巡航速度100公裡/小時，設計失速速度45公裡/小時，設計最大速度160公裡/小時，主要用於低空遙感的需求。其飛行方案:16)起飛階段為儘快達到離地速度，以全油門滑跑加速，電動機在蓄電池的電量支持下，也全狀態工作，直到起飛端結束(離地高度100m)；17)爬升階段由主發動機提供推力；18)到達巡航高度後，主發動機轉入慢車狀態工作；19)下滑階段充分利用其優越的滑翔性能，電動機停轉，活塞發動機怠速或停車；20)到達進場窗口後，啟動電動機完成四邊航線飛行，著陸後電機反轉減速，縮短
滑跑距離。本實用新型未述部分與現有技術相同。
權利要求1.一種油電混合動力無人駕駛遙感飛機，由機身(I)、對稱設置在機身兩側的機翼(2)、驅動裝置、電源和遙控信號接收控制裝置相互連接組成，其特徵在於:所述驅動裝置是設計為三髮油電混合動力驅動裝置，它包括一個主發動機(3)和兩個副發動機(4)，其中主發動機(3)設置在機身上，兩個副發動機(4)對稱設置於兩機翼上，所述的機翼(2)為雙層機翼布局，且機翼設計為大上反角結構。
2.根據權利要求1所述的油電混合動力無人駕駛遙感飛機，其特徵在於:所述的三髮油電混合動力的驅動裝置，是指包括I個活塞式發動機2個電動機的三發動力系統。
3.根據權利要求1所述的無人駕駛遙感飛機，其特徵在於，所述的機翼(2)是設計為10度大上反角的結構。
4.根據權利要求1所述的油電混合動力無人駕駛遙感飛機，其特徵在於:所述機身(I)與機翼(2)之間是採用插接式的結構。
5.根據權利要求1所述的油電混合動力無人駕駛遙感飛機，其特徵在於:所述機身(I)具有直徑為60釐米的大容量設備艙(5)，在該設備艙中內置有三軸雲臺(6)。
專利摘要油電混合動力無人駕駛遙感飛機，由機身、機翼、驅動裝置、電源和遙控信號接收控制裝置相互連接組成，驅動裝置包括一個主發動機和兩個副發動機，主發動機設置在機身上，兩個副發動機對稱設置於兩機翼上，所述的機翼為雙層機翼布局，且機翼設計為大上反角結構。本實用新型當主發動機停機時，機上控制裝置能啟動副發動機能給無人駕駛遙感飛機提供續航動力，採用1個活塞式發動機2個電動機的三發動力系統，既能提高無人駕駛遙感飛機的續航時間，又能有效提高油機空中停車後無人機的生存能力，使無人駕駛遙感飛機安全性更高。
文檔編號B64D31/06GK202987513SQ20122038888
公開日2013年6月12日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者吳雲東, 馬永政, 陳水利, 蔡國榕 申請人:吳雲東, 馬永政, 陳水利