[发明专利]多旋翼飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器领域，尤其是涉及一种多旋翼飞行器。

背景技术

飞行器(flight vehicle)是由人类制造、能飞离地面、在空间飞行并由人来控制的飞行物。在现有的飞行物中，具有垂直起降和悬停能力的多旋翼飞行器具有非常广泛的应用领域，其与传统的单旋翼直升机相比，具有结构简单、维护容易、桨叶杀伤力小、操作安全的特点。不但在军事领域发挥着日益重要的作用，也在空中摄影、农业植保、电力巡线、交通巡视及灾害评估等多个民用领域得到广泛的应用。

目前，多旋翼飞行器均采用电池供电的电动机驱动，由于电池技术的瓶颈尚未突破，电池能量密度较低，因此多旋翼飞行器的载重和航行时间都十分有限，这极大限制了多旋翼飞行器的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多旋翼飞行器，通过采用油电混合动力的动力方案以解决现有的多旋翼飞行器载重和航行时间受限的技术问题。

本发明提供一种多旋翼飞行器，包括：

主旋翼，其由燃油发动机驱动，所述主旋翼安装在所述燃油发动机的机体的中心位置的下端或上端；以及

若干个副旋翼，所述副旋翼布置在所述机体的四周，所述副旋翼分别由电动机驱动。

该方案中，在燃油发动机的机体的中心的下端或上端安装有主旋翼，通过燃油发动机驱动主旋翼，提供飞行器的主要升力。同时，在机体的周围安装有若干个电动机驱动的副旋翼，提供飞行器的姿态控制力矩和少部分升力，所有副旋翼对称分布于机体四周。在本方案中，飞行器的主要升力由燃油发动机驱动的主旋翼提供，可以大大提高飞行器的载重和航时，飞行器的姿态控制力矩直接由电动机驱动的副旋翼提供，省去了传统单旋翼直升机的变桨距机构、桨盘倾斜器等复杂机构，提高了可靠性、安全性和操作的便利性。另一方面，通过调节主旋翼转速可对飞行器升力进行粗调，通过调节副旋翼转速可对飞行器进行姿态控制并对升力进行精调，升力的粗、细两级调节机制既有利于提高燃油和电池的经济性，又有利于提高控制精度。

上述方案中，根据需要，主旋翼可采用涵道式，以提高气动效率。也可采用共轴双桨，进一步增大升力，并相互抵消反扭力矩。当飞行器的总升力变化较大时(载重变化、快速升降、姿态角变化较大时)，才通过调整主旋翼的转速进行调节，不需频繁控制燃油发动机转速。同时，对于副旋翼，可选择适当桨距的螺旋桨和电动机，电动机提供的升力可在某一固定值附近调节，用于姿态控制，副旋翼的转速变化较小，此时，需要合理选择电动机分担的升力值，分担的升力值较小时对降低电池电量消耗有利，分担的升力值大对提高飞行器的姿态控制能力有利，以上措施可提高燃油和电池的经济性。

优选地，上述技术方案中，所述主旋翼安装在所述机体的中心位置的下端，所述副旋翼所在的平面处于所述主旋翼所在的平面的上侧。在本方案中，副旋翼的平面高出主旋翼的平面一定的高度，以提高姿态稳定性。而且，主旋翼和副旋翼上下位安装，避免主旋翼和副旋翼的互相干涉。

优选地，上述技术方案中，所述副旋翼的个数为4个，所述副旋翼以所述机体的中心两两对称分布。在本方案中，通过设置四个副旋翼，具体设计为前副旋翼、后副旋翼、左副旋翼和右副旋翼，当前副旋翼和后副旋翼同时加速或减速时，可对飞行器的总升力进行精调；当前副旋翼和后副旋翼中一个加速、另一个减速时，可控制飞行器的俯仰姿态，同时改变总升力方向，从而改变飞行器的前进或后退速度；当右副旋翼和左副旋翼同时加速或减速时，可调节反扭力矩的大小(引起的总升力变化可通过前副旋翼和后副旋翼调整)，从而改变飞行器的偏航姿态；当右副旋翼和左副旋翼中一个加速、另一个减速时，可控制飞行器的滚转姿态，同时改变总升力方向，从而改变飞行器的侧向速度。

优选地，上述技术方案中，所述燃油发动机通过主旋转轴直接驱动所述主旋翼旋转。在本方案中，燃油发动机上直接安装主旋转轴，主旋翼由与其直接相连，这样，燃油发动机可以直接驱动主旋翼工作，为飞行器提供主要升力，而且通过舵机控制发动机的风门大小来调节主旋翼的转速，从而对飞行器的升力进行粗调。

优选地，上述技术方案中，所述副旋翼通过机臂安装在所述机体的周围。在本方案中，通过设置专门的副旋翼的安装机臂，副旋翼的安装牢靠，保障整机结构的可靠。