[实用新型]高效多旋翼飞行器

说明书

技术领域

本实用新型涉及多旋翼飞行器技术领域，特别是涉及一种高效多旋翼飞行器。

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。

以最常见X型布局四轴飞行器为例，多旋翼飞行器控制方法一般为：飞控发出高度控制信号，所有旋翼同步增减转速，飞控发出航向控制信号，处于对角线的两组旋翼分别增减转速，飞控发出俯仰、横滚控制信号，相邻两组旋翼分别增减转速。

多旋翼飞行器通过电池提供动力。其中，传感器、处理器、电机等都需要电池供电，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，人们考虑许多办法来提高多旋翼飞行器的续航时间，例如：以燃料发动机作为动力，气球作为辅助动力，利用燃料电池等等。但这些方案都有着这样那样的缺点。例如，燃油发动机方案在震动、噪音、响应速度、安全性方面有一定缺陷。燃料电池技术尚不成熟，气球辅助动力体型巨大，受风影响较大。

一般来说旋翼尺寸大且以较低转速运转时飞行效率较高，但快速改变转速较困难，灵活性有缺陷。反之旋翼尺寸小且以较高转速运行时飞行效率较低，但灵活性较高。目前的电池动力多旋翼飞行器，旋翼一般采用同样大小尺寸，无法兼顾大尺寸旋翼的高效与小尺寸旋翼灵活性的优点。

多旋翼飞行器是通过不断快速调整各旋翼转速保持飞行器各种飞行姿态，频繁变速会增加电量消耗降低续航时间，如果旋翼能够以恒定速度旋转或尽量减少变速的频率和幅度会有效降低能耗，延长续航时间。

发明内容

一种高效多旋翼飞行器，包括旋翼机构、起落架、机舱，机舱内安装有飞控箱、电池组、负载舱，其特征在于：

所述旋翼机构包括动力旋翼、动力旋翼电机、动力旋翼支架、姿态旋翼、姿态旋翼电机、姿态旋翼支架，

动力旋翼由动力旋翼电机直联驱动或减速联动，数量为两个或两个以上偶数个，每两个为一组相对于飞行器垂直中轴线对称竖直安装于动力旋翼支架两端且每两个为一组分别采用相同尺寸的正桨和反桨；

姿态旋翼由姿态旋翼电机直联驱动，数量为四个或四个以上偶数个，每两个为一组相对于飞行器垂直中轴线对称分布且同采用相同尺寸正桨或同采用相同尺寸反桨，所有姿态旋翼正桨数量和反桨数量相等，多组间相互交叉不处于同一条直线上；

动力旋翼面积与升力系数的乘积大于姿态旋翼，动力旋翼电机最大功率大于姿态旋翼电机最大功率；

动力旋翼电机与电调信号连接，电调与遥控器接收器信号连接，遥控器接收器与遥控器无线信号连接，遥控器只向动力旋翼电机传递高度控制信号或动力旋翼电机与电调信号连接，电调与飞控箱信号连接，飞控箱只向动力旋翼电机传递高度控制信号；

姿态旋翼电机与电调信号连接，电调与飞控箱信号连接，飞控箱向姿态旋翼电机传递高度、航向、横滚、俯仰控制信号。

进一步的，动力旋翼由动力旋翼电机减速联动的方式包括通过减速齿轮组或减速皮带轮组减速联动。

进一步的，动力旋翼电机KV值小于姿态旋翼电机KV值。

进一步的，动力旋翼采用慢速桨桨型。

与现有技术相比，本实用新型的高效多旋翼飞行器具有以下特点和优点：

1、本实用新型的高效多旋翼飞行器，从功能上区分了提供动力的动力旋翼和调整姿态的姿态旋翼。为设计高效多旋翼飞行器带来比较大的自由度。传统多旋翼飞行器各旋翼功能相同，既承担动力功能又承担姿态功能，在选用旋翼尺寸和旋翼电机功率时受限较多。本实用新型将动力功能和姿态功能区分开可以更优化的实现动力与调整姿态功能。动力旋翼电机因为只定速运转或只参与高度控制不参与航向、俯仰、横滚姿态调整，其转速变化频率和幅度大大下降，可以采用低速大桨的方法获得更高力效，节约电量延长续航时间。同理，调整姿态的姿态旋翼则可以通过小型化，来实现更灵活更省电的效果。

2、本实用新型的高效多旋翼飞行器，动力旋翼电机KV值较低有利于获得更好的扭矩性能带动尺寸较大的旋翼，获得更高的力效。姿态旋翼电机KV值较高，变速快捷，有利于获得更好的灵活性。

3、本实用新型的高效多旋翼飞行器，动力旋翼采用慢速桨桨型。慢速桨在低转速下即可实现较大拉力，能发挥出较高效率。这类螺旋桨外侧面积较大也较厚实，桨根较细。采用慢速桨有利于在低转速下获得更高力效，节约耗电量，延长续航时间。