本实用新型专利技术涉及一种混合动力多旋翼飞行器。该混合动力多旋翼飞行器包括多个螺旋桨以及电机驱动系统，所述电机驱动系统包括多个电机，每个电机驱动相应一个螺旋桨转动，还包括发动机驱动系统以及传动机构，所述发动机驱动系统包括发动机且该发动机通过传动机构与电机的输出转矩合成并可用于驱动对应同一个螺旋桨转动。本实用新型专利技术通过提供多种动力系统并且采用传动机构将多动力系统的输出转矩合成后再用于驱动螺旋桨的转动，不但能极高地提升飞行器的续航能力，且不会增加飞行器的结构复杂度，同时能够保障飞行器的操控性、机动性和安全性等性能。
【技术实现步骤摘要】
混合动力多旋翼飞行器
本技术涉及飞行
，特别是涉及一种混合动力多旋翼飞行器。【
技术介绍
】多旋翼飞行器结构较为简单，成本低廉，性能卓越，飞行控制技术较为完善，具有广阔的应用前景，已经成为国际上的流行热点。多旋翼飞行器动力系统主要包括电池，电调，电机，螺旋桨，再配合各种传感器和飞行控软件，通过电调调节电流大小，从而调节电机的转速，使得螺旋桨产生拉力和各个方向的力矩，实现飞行器起飞、降落以及其他飞行姿态的控制。现有多旋翼飞行器主要是全电动驱动结构，这种飞行器结构简单，反应灵敏，操控便捷，但由于电池容量的局限性，以及电池本身重量较大，多旋翼飞行器的实际使用时间受到很大的影响，往往只能飞行10-20分钟，极大的限制了飞行器的应用场景。使用大容量电池虽然可以增加一定的续航时间，但电池的重量同比增加，直接增加了飞行器的总负载，各种成本也随之大大增加，同时电池无论是满电还是缺电状态，重量基本不会发生变化，因此纯靠增加电池容量来提升续航时间是效率最低的方式。因此对于飞行器的动力结构的改进成为飞行器改进的一个热点。例如其中一种改进是增加发动机作为动力来源，由全电动驱成改为电动机/发动机的混合动力驱动。中国专利公开第0則0 50 3 53 284号，第0則049438 57六号，及第CN104760696A号等涉及到使用电动机和发动机作为混合动力的飞行器的设计。这些专利增加了一套发动机驱动系统和专门的一套螺旋桨作为飞行器的主要动力源，这样可以利用发动机的动力强劲，油耗低等特点增加飞行器的实际使用时间，但由于发动机的响应速度慢，对操控性不利，因此同时补充若干电动机驱动另外一套螺旋桨进行飞行器操控方面的辅助控制，利用电动机的高响应速度来保证飞行器的操控性能。这虽然解决了飞行器的实际使用时间问题，但很明显大大改变了飞行器的结构，增加了很多额外的部件。例如中国专利公开第CN104760696A号在飞行器的中部增加了两个巨大的旋翼，为了抵消旋翼产生的扭矩，还采用的是共轴反向同速结构，结构极其复杂;再如中国专利第CN105035328A号在飞行器的中间同样增加了两个巨大的旋翼，而把其他旋翼挤到了外侧四个角落，把一个简单的全中心对称的6旋翼飞行器变成了一个异形结构。上述设计很多都是从理论的角度来分析如何实现飞行器的操控，若真正进行气动结构方面的试验，则很明显这种复杂的结构对于飞行器的气动性能干扰是非常大的，传统的飞行控制技术往往不一定适用于这类飞行器，需要大量修改传统飞行控制系统。传动的全电动的多旋翼飞行器的布局是非常精简的，各个旋翼之间的气流干扰是相对最小的，对于空气动力性能影响最小化，因此极大的简化了飞行器的控制难度，降低了飞行器的成本，这才是多旋翼飞行器得到迅速推广的最直接原因，而上述设计改进后的飞行器却弱化了这个优点，有本末倒置之嫌。同时，上述技术的主要动力设备源自发动机，电动机是用来提供控制辅助和次要动力，一旦发动机驱动系统出现故障，那飞行器不可避免的将失去大部分动力，极有可能坠毁。假如电动机驱动系统在发动机驱动系统故障时依然能提供足够的动力使之继续飞行，基于螺旋桨升力的计算原理，这种辅助操控用的螺旋桨规格太小，电动机的功率也很小，根本无法提供足够的动力，因此电动机驱动系统也需要匹配一套更大规格的螺旋桨和相应的大功率电机，但这样不仅增加了成本，而且严重增加了飞行器的尺寸和重量，更大程度上影响了飞行器的气动性能，在发动机驱动系统正常工作的情况下，这套更大规格的电动驱动系统反而是个累赘，有悖于电动驱动系统只是辅助操控的设计初衷。另外一种使用电动机和发动机作为混合动力的飞行器的设计可见于中国专利公告第CN204587313U号，公开第CN103359284A号等专利文献中。这些专利不直接使用发动机驱动系统作为飞行器动力来源，而是用发动机发电，将所发的电能直接提供给电动机或者用电池储存以备电动机使用；飞行器的实际布局和普通的全电动驱动的多旋翼飞行器基本一致，动力来源依然是电动机驱动。虽然上述技术比较好的解决了飞行器的实际使用时间问题，同时由于依然延续了现有多旋翼飞行器的布局，因此气动性能变化不大;但发动机发电配合电池充电放电这套系统比由发动机直接驱动效率要下降不少，同时大大增加了飞行器的重量和成本，间接的降低了飞行器的可操控性、机动性和续航时间。事实上市面上出现的这类混合动力飞行器的尺寸都相当大，售价相当昂贵，不利于这类飞行器的推广使用，完全不是中大型多旋翼飞行器的主流。【
技术实现思路
】本技术的目的之一:由现有的全电动驱动飞行器改为电动机、发动机的混合动力驱动飞行器，同时使用特殊的传动结构设计，使得电动机和发动机的转矩合成后，同时驱动同一套螺旋桨，而不是各自独立的驱动对应的螺旋桨，配合改进的飞行控制系统，最大化的综合利用电动机和发动机的优点，提高飞行器的最大负载、续航时间等特性。本技术目的之二:保持现有的多旋翼飞行器的气动布局，最大化的减少需要增加的附加结构，减少尺寸和重量的增加，继续采用现有的多旋翼飞行器的控制技术，从而保持甚至提高多旋翼飞行器的操控性和机动性，并降低成本，利于多旋翼飞行器的市场推广。本技术目的之三:依托本技术提供的传动结构设计，配合改进的飞行控制系统，最大程度上提高多旋翼飞行器的安全系数，使得飞行器在发动机驱动系统故障或者一个或若干个电动机故障的情况下，依然可以安全飞行，直至着落。本技术采用如下技术方案:—种混合动力多旋翼飞行器，包括多个螺旋桨以及电机驱动系统，所述电机驱动系统包括多个电机，每个电机驱动相应一个螺旋桨转动，还包括发动机驱动系统以及传动机构，所述发动机驱动系统包括发动机且该发动机通过传动机构与电机的输出转矩合成并可用于驱动对应同一个螺旋桨转动。在一些实施例中，所述传动机构包括太阳轮、齿圈、行星架和行星轮，行星轮设置在行星架上且包围太阳轮设置，齿圈设置在行星轮外围，行星轮与太阳轮外啮合，同时与齿圈内啮合，太阳轮、齿圈以及行星架三者其中之一与电机联动，其中第二个与发动机联动，其中第三个为螺旋桨提供最终动力输出。在一些实施例中，太阳轮与电机联动，齿圈与发动机联动，太阳轮和齿圈其中至少一个可带动中间的行星轮往某一个方向转动，行星轮所在的行星架为螺旋桨提供最终动力输出。在一些实施例中，还包括发电装置，所述发动机输出的动力通过发电装置部分转换为电能，所述电能用于储存于电池中为电机供电或直接为电机供电。与现有技术相比，本技术的有益效果在于:通过提供多种动力系统并且采用传动机构将多动力系统的输出转矩合成后再用于驱动螺旋桨的转动，不但能极高地提升飞行器的续航能力，且不会增加飞行器的结构复杂度，同时能够保障飞行器的操控性、机动性和安全性等性能。【【附图说明】】图1是本技术实施例提供的一种混合动力多旋翼飞行器的结构示意图；图2是图1中所示混合动力多旋翼飞行器的传动机构的结构示意图；图3是发动机输出曲线示意图；图4是电机输出曲线示意图。【【具体实施方式】】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种混合动力多旋翼飞行器，包括多个螺旋桨以及电机驱动系统，所述电机驱动系统包括多个电机，每个电机驱动相应一个螺旋桨转动，其特征在于，还包括发动机驱动系统以及传动机构，所述发动机驱动系统包括发动机且该发动机通过传动机构与电机的输出转矩合成并可用于驱动对应同一个螺旋桨转动。2.如权利要求1所述的混合动力多旋翼飞行器，其特征在于，所述传动机构包括太阳轮、齿圈、行星架和行星轮，行星轮设置在行星架上且包围太阳轮设置，齿圈设置在行星轮外围，行星轮与太阳轮外啮合，同时与齿圈内啮合，太阳轮、齿圈以及行星架三者其中之一与电机联动，其中第二个与发动机联动，其中第三个为螺旋桨提供最...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小韬，
申请(专利权)人：杨小韬，
类型：新型
国别省市：
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