一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，包括机体（1）、机翼（2）、螺旋桨（3）、平直桨（4）、垂直尾翼（5）、起落支撑（6）和分布式动力系统，所述机体（1）前端设有螺旋桨（3），尾部设有垂直尾翼（5），所述机翼（2）为两个，其中两个机翼（2）设置于机体（1）两侧，所述平直桨（4）为两个，其中两个平直桨（4）以机体（1）为中心对称设置于两侧机翼（2）前端，所述机翼（2）后侧设有起落支撑（6），所述分布式动力系统分别与螺旋桨（3）和两个平直桨（4）相连。

A Vertical Takeoff and Landing UAV Based on Distributed Dynamic System

The utility model discloses a vertical takeoff and landing UAV based on distributed power system, which comprises an airframe (1), an airfoil (2), a propeller (3), a flat propeller (4), a vertical tail (5), a landing support (6) and a distributed power system. The front end of the airframe (1) is provided with a propeller (3), and the tail is provided with a vertical tail (5), and the airfoil (2) is two. Two wings (2) are arranged on both sides of the airframe (1). The flat propeller (4) is two. Two flat propellers (4) are symmetrically arranged at the front end of both wings (2) centered on the airframe (1). The rear side of the wing (2) is provided with landing support (6). The distributed power system is connected with the propeller (3) and two flat propellers (4), respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机
本技术涉及无人机
，特别涉及一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机。
技术介绍
无人机按起飞方式主要分为两类，即依托跑道起飞的固定翼飞机和不需要跑道的垂直起降无人机；其中垂直起降无人机不需要依托跑道起降，受起降场地限制很小，应用领域更广阔，垂直起降无人机根据垂直起降方式可分为三种：多旋翼、直升机和固定翼。多旋翼无人机航程短、负载小、平飞速度小，主要应用于航拍、植保等领域；直升机动力要求高、平飞速度小、升限低、振动噪声大，在短距运输和抢险救灾等领域应用广泛；垂直起降固定翼无人机主要为倾转旋翼式，例如美国的鹰眼无人机，另有倾转机翼式、倾转涵道式等类型，由于其机械结构较为复杂，增加了飞机的重量，使得其有效负载较小，鹰眼无人机目前主要用于海事巡逻。垂直起降无人机动力系统主要有三种：电池动力、活塞式发动机和涡轮发动机或者组合式的混合动力，对于电池动力，其能量密度远远低于燃油，使得纯电动的无人机航程受到极大的限制；而活塞发动机功重比相比涡轮发动机要低，也不适合长距飞行的要求；涡轮发动机因为其功重比高的特性可以提供更快的平飞速度、更大的有效载荷和更高的升限，在载荷一定时，航程更大。对于尾座式垂直起降无人机，起飞时需要较大的功率来提供升力，而在平飞时，飞机只需要较小的功率来提供推进力，为了同时满足起飞和巡航的动力要求，飞机必须选择满足起飞要求的功率较大的发动机，而在平飞时，发动机有富余的功率，这部分功率在平飞状态是一种浪费，同时较大功率的发动机重量也更重，使得整个飞机的效率降低。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，克服了现有技术中采用功率较大的发动机造成浪费，并且配重更重；采用电池动力，其能量密度远远低于燃油，使得纯电动的无人机航程受到极大的限制等问题。为了解决技术问题，本技术的技术方案是：一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，包括机体、机翼、螺旋桨、平直桨、垂直尾翼、起落支撑和分布式动力系统，所述机体前端设有螺旋桨，尾部设有垂直尾翼，所述机翼为两个，其中两个机翼设置于机体两侧，所述平直桨为两个，其中两个平直桨以机体为中心对称设置于两侧机翼前端，所述机翼后侧设有起落支撑，所述分布式动力系统分别与螺旋桨和两个平直桨相连。优选的，所述垂直尾翼为两个，其中两个垂直尾翼设置于机体尾部上下两侧，所述两个垂直尾翼所在平面与两个机翼所在平面垂直，其中垂直尾翼与起落支撑下端齐平。优选的，所述分布式动力系统包括微型涡轮发电系统、交流转直流变频器、锂电池、电子调速器和电机，其中微型涡轮发电系统、交流转直流变频器和锂电池设置于机体内部，所述电子调速器和电机均为两个，其中一组电子调速器和电机设置于一侧机翼上，另一组电子调速器和电机设置于另一侧机翼上，所述微型涡轮发电系统分别连接交流转直流变频器和螺旋桨的动力组件，其中交流转直流变频器连接锂电池，所述锂电池分别连接两个电机和螺旋桨的动力组件，所述两个电机分别连接电子调速器，其中两个电机还分别连接平直桨。优选的，所述微型涡轮发电系统包括微型涡轮发动机和置于其前端的微型发电系统，其中微型涡轮发动机连接微型发电系统，所述微型发电系统连接交流转直流变频器和螺旋桨的动力组件。优选的，所述螺旋桨的桨叶角随桨叶直径变化设置，其中螺旋桨的直径为1.25m，所述平直桨的桨叶为平直桨叶，其中平直桨的直径为1.8m。优选的，当无人机起飞和降落时，所述螺旋桨和两个平直桨同时工作，其中微型涡轮发电系统和锂电池同时为螺旋桨和两个平直桨提供功率输出；当无人机平飞时，所述两个平直桨停止工作，所述微型涡轮发电系统为螺旋桨提供功率输出，其中微型涡轮发电系统的一部分功率用于给锂电池进行充电。优选的，当无人机平飞时，所述平直桨的桨叶与机翼之间的夹角为30°，其中桨叶翼面方向与飞机前进方向一致。相对于现有技术，本技术的优点在于：（1）本技术垂直起降无人机采用尾座式尾翼布局，配备涡轮-电混合的分布式动力系统，起飞时动力由微型涡轮发动机和锂电池动力系统共同提供，带动无人机的螺旋桨和两个平直桨同时工作提供起飞需要的较大动力，平飞时动力只由微型涡轮发动机提供，带动中间的螺旋桨工作提供无人机的平飞动力，这样就兼顾了起飞和巡航的要求；同时，在平飞状态时，无人机两侧的两个平直桨充当辅翼，起到增加升力的作用，有效提高了无人机的有效负载；（2）本技术分布式动力系统的垂直起降无人机在实现垂直起降的前提下，具有大负载、大航程、高平飞速度和高升限等显著优势。附图说明图1、本技术的结构示意图；图2、本技术的起飞状态示意图；图3、本技术的平飞状态示意图。附图标记说明：1-机体，2-机翼，3-螺旋桨，4-平直桨，5-垂直尾翼，6-起落支撑，7-微型涡轮发电系统，8-交流转直流变频器，9-锂电池，10-电子调速器，11-电机。具体实施方式下面结合附图及实施例描述本技术具体实施方式：需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。实施例1如图1所示，一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，包括机体1、机翼2、螺旋桨3、平直桨4、垂直尾翼5、起落支撑6和分布式动力系统，所述机体1前端设有螺旋桨3，其中机体1尾部设有垂直尾翼5，所述机翼2为两个，其中两个机翼2设置于机体1两侧，所述平直桨4为两个，其中两个平直桨4以机体1为中心对称设置于两侧机翼2前端，所述机翼2后侧设有起落支撑6，所述分布式动力系统分别与螺旋桨3和两个平直桨4相连。实施例2如图1所示，一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，包括机体1、机翼2、螺旋桨3、平直桨4、垂直尾翼5、起落支撑6和分布式动力系统，所述机体1前端设有螺旋桨3，其中机体1尾部设有垂直尾翼5，所述机翼2为两个，其中两个机翼2设置于机体1两侧，所述平直桨4为两个，其中两个平直桨4以机体1为中心对称设置于两侧机翼2前端，所述机翼2后侧设有起落支撑6，所述分布式动力系统分别与螺旋桨3和两个平直桨4相连。如图1所示，优选的，所述垂直尾翼5为两个，其中两个垂直尾翼5设置于机体1尾部上下两侧，所述两个垂直尾翼5所在平面与两个机翼2所在平面垂直，其中垂直尾翼5与起落支撑6下端齐平。实施例3如图1所示，一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，包括机体1、机翼2、螺旋桨3、平直桨4、垂直尾翼5、起落支撑6和分布式动力系统，所述机体1前端设有螺旋桨3，其中机体1尾部设有垂直尾翼5，所述机翼2为两个，其中两个机翼2设置于机体1两侧，所述平直桨4为两个，其中两个平直桨4以机体1为中心对称设置于两侧机翼2前端，所述机翼2后侧设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，其特征在于：包括机体(1)、机翼(2)、螺旋桨(3)、平直桨(4)、垂直尾翼(5)、起落支撑(6)和分布式动力系统，所述机体(1)前端设有螺旋桨(3)，尾部设有垂直尾翼(5)，所述机翼(2)为两个，其中两个机翼(2)设置于机体(1)两侧，所述平直桨(4)为两个，其中两个平直桨(4)以机体(1)为中心对称设置于两侧机翼(2)前端，所述机翼(2)后侧设有起落支撑(6)，所述分布式动力系统分别与螺旋桨(3)和两个平直桨(4)相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，其特征在于：包括机体(1)、机翼(2)、螺旋桨(3)、平直桨(4)、垂直尾翼(5)、起落支撑(6)和分布式动力系统，所述机体(1)前端设有螺旋桨(3)，尾部设有垂直尾翼(5)，所述机翼(2)为两个，其中两个机翼(2)设置于机体(1)两侧，所述平直桨(4)为两个，其中两个平直桨(4)以机体(1)为中心对称设置于两侧机翼(2)前端，所述机翼(2)后侧设有起落支撑(6)，所述分布式动力系统分别与螺旋桨(3)和两个平直桨(4)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，其特征在于：所述垂直尾翼(5)为两个，其中两个垂直尾翼(5)设置于机体(1)尾部上下两侧，所述两个垂直尾翼(5)所在平面与两个机翼(2)所在平面垂直，其中垂直尾翼(5)与起落支撑(6)下端齐平。3.根据权利要求1所述的一种基于分布式动力系统的垂直起降无人机，其特征在于：所述分布式动力系统包括微型涡轮发电系统(7)、交流转直流变频器(8)、锂电池(9)、电子调速器(10)和电机(11)，其中微型涡轮发电系统(7)、交流转直流变频器(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林涛，胡金海，李小涛，宋志平，张百灵，姚远，陈喆，
申请(专利权)人：西安空天能源动力智能制造研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61