一种重心可调的复合推进无人机制造技术

一种重心可调的复合推进无人机，无人机两个动力机臂与综合承载机身通过四个横梁平行铰接，旋转关节转动驱动机臂向前后移动，实现无人机的重心调节，升力旋翼升力旋翼和推进旋翼复合推进，左右两个推进旋翼对向旋转以抵消反扭力矩，差速旋转提供无人机巡航时的航向控制力矩，通过重心调节与升力旋翼姿态控制调整无人机迎角，从而调整升力旋翼飞行迎角，无人机在不同空速下自动调整迎角。机在不同空速下自动调整迎角。机在不同空速下自动调整迎角。

【技术实现步骤摘要】
一种重心可调的复合推进无人机


[0001]本技术涉及无人机，尤其是一种重心可调的复合推进无人机。

技术介绍

[0002]大载重无人机领域目前有固定翼、多旋翼和直升机三种结构类型。大载重固定翼无人机，技术成熟，飞行速度快，载荷能力强。同时，固定翼无人机使用维护复杂、操作难度大、需要固定跑道起降。大载重多旋翼无人机目前都是电动，结构简单，操作简便，可以垂直起降和悬停。受限于电池能量密度不足，大载重多旋翼无人机航时较短。传统多旋翼旋翼中心对称分布，飞行阻力大，飞行速度较低。大载重无人直升机，技术成熟，载重能力强，航时长。但是，大载重无人直升机结构复杂，操作难度大，使用维护成本较高，无法大规模应用。

技术实现思路

[0003]针对现有三种大载重无人机诸多问题，本技术提出了一种重心可调的复合推进无人机结构，具有重心可调、复合推进、多能源供给、结构简单、使用维护容易、可以垂直起降和长时间高速巡航等优点。
[0004]为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：包括电能发生模块、承载机身、模块化能源舱、模块化载荷舱、机臂、航电设备舱、飞行员操作席、升力旋翼、推进旋翼以及起落架，所述电能发生模块包括燃气轮机电能发生模块和/或氢燃料堆电能发生模块，所述模块化能源舱包括燃料舱和/或高压氢罐燃料舱；两个所述机臂中间设置所述承载机身，三者通过四根平行横梁连接，两个所述机臂和所述承载机身纵轴线平行；所述机臂纵向安装三对共轴对转水平旋转的所述升力旋翼，尾部垂直旋转的所述推进旋翼。
[0005]其中，一个所述机臂、两个所述横梁和所述承载机身构成平行四边形，在纵轴线方向上，所述承载机身相对所述机臂平移，通过平移调节所述机臂与所述承载机身之间的距离。
[0006]其中，所述横梁与所述机臂、所述承载机身分别通过旋转关节铰接，无人机两个所述机臂与所述承载机身通过四个所述横梁平行铰接，所述旋转关节转动驱动所述机臂向前后移动。
[0007]其中，一个所述机臂在纵轴线上均匀分布安装三对共轴对转水平旋转的升力旋翼动力组，所述升力旋翼动力组包括上下两个所述升力旋翼，分别安装在所述机臂上部和下部，一个所述机臂尾部安装有一个旋转轴与纵轴线重合的所述推进旋翼，左右两个所述机臂对应位置的所述推进旋翼和所述升力旋翼旋转方向相反；一体化所述机臂提供括垂直方向升力和水平前进推力，双所述推进旋翼提供对向旋转一起提供无人机巡航水平推力，所述推进旋翼差速控制提供无人机巡航航向控制力矩。
[0008]其中，所述燃气轮机电能发生模块使用所述燃料舱中的化石燃料煤油或者柴油发电，所述氢燃料堆电能发生模块使用所述高压氢罐燃料舱中的氢气发电；搭载所述燃气轮
机电能发生模块时，能源舱为化石燃料煤油或者柴油，燃气轮机工作带动发电机发电；搭载所述氢燃料堆电能发生模块时，能源舱为高压储氢罐。
[0009]其中，所述燃气轮机电能发生模块包括燃气轮机、高速永磁无刷发电机、三相整流桥和燃气轮机电能发生控制器。
[0010]其中，所述燃气轮机工作后带动所述高速永磁无刷发电机旋转发电，发出的三相交流电通过所述三相整流桥整流后输出稳定的直流电；燃所述气轮机电能发生控制器检测所述燃气轮机转速与输出直流电压，根据电压反馈调整所述燃气轮机转速，保持所述燃气轮机电能发生模块输出稳定的直流电能。
[0011]其中，所述氢燃料堆电能发生模块是质子交换膜氢燃料电池，包括流量控制阀、氢燃料电堆、稳压器、空压机和氢燃料堆电能发生控制模块，高压氢气经过所述流量控制阀后进入所述氢燃料电堆，空气经过加压过滤装置、所述空压机后从进入所述氢燃料电堆，在催化剂的作用下氢气与空气中的氧气发生氧化还原反应，将化学能转化电能，生产的纯净水以水蒸气形态排除，所述氢燃料堆电能发生控制器检测电能输出的反馈，通过调节所述流量控制阀和所述空压机精确控制所述氢燃料电堆反应速率。
[0012]其中，所述承载机身顶部为所述航电设备舱和所述电能发生模块，所述承载机身中部靠前为所述飞行员操作席，后面是所述模块化能源舱，下部为所述模块化载荷舱，所述承载机身底部、模块载荷舱下部安装不可收放滑翘式的所述起落架。
[0013]其中，无人机搭载所述飞行员操作席，所述飞行员操作席集成了无人机控制器航参显示屏。
[0014]本技术与现有技术的有益效果体现在：
[0015]本技术的燃气轮机电能发生模块和氢燃料堆电能发生模块，实现了重心可调的复合推进无人机全电推进和长航时，降低了大载重无人机使用维护简单难度。
[0016]本技术的一体化动力机臂升力旋翼与推进旋翼复合推进，降低截面积和巡航阻力，提高了巡航速度。一体机臂可以自动折叠，无人机着落后，水平旋翼旋转到与机臂平行位置，机臂向机身方向折叠，减小了无人机停机尺寸；机臂与综合承载机身平行连接，实现了无人机动态重心调节，实现了不同速度下重心压力中心最优匹配，提高了重心可调的复合推进无人机的飞行效率，降落后无人机可以折叠，降低了停机占用面积。
[0017]本技术的升力旋翼动力组延机臂纵轴方向均布，有效降低了无人机横向截面积，减少了无人机高速飞行阻力。
[0018]本技术的采用双推进旋翼技术，无人机巡航水平推力来自机臂尾部的推进旋翼，实现了无人机高速巡航。双旋翼差速控制可以实现高速航向控制，解决了大型多旋翼无人机航向控制力矩不足的问题。
[0019]本技术的采用升力旋翼正迎角飞行技术，提高了无人机巡航升力，提高了巡航效率。
[0020]本技术的采用模块化载荷舱和飞行操作坐席，实现了重心可调的复合推进无人机多任务性能，实现了无人机载人飞行、载货飞行和客货混载多种飞行状态。
[0021]本技术的采用自适应升力旋翼正迎角飞行技术，无人机巡航时升力旋翼与气流为正迎角，来流与旋翼下洗气流耦合，提高了无人机升力，降低了巡航阶段水平旋翼能源消耗，提高了无人机巡航效率。
[0022]本技术的采用自适应重心调控技术，机臂可以通过铰接横相对机身进行一定范围运动，实现了重心调整，放宽了无人机重心适应范围，实现了无人机高速巡航与垂直悬停时最优重心不一致的问题，提高了无人机飞行效率。
[0023]本技术的采用模块化载荷舱和飞行员操作席，可以快速更换载荷舱实现无人机多任务能力，特殊情况下可以搭载飞行员实现有人操作无人机飞行，具备载人、运货和客货混载多种飞行状态。
附图说明
[0024]图1为本技术的重心可调的复合推进无人机主视图；
[0025]图2为本技术的重心可调的复合推进无人机侧视图；
[0026]图3为本技术的重心可调的复合推进无人机俯视图；
[0027]图4为本技术的重心可调的复合推进无人机停机折叠状态图；
[0028]图5为本技术的重心可调的复合推进无人机自适应重心调控状态图；
[0029]图6为本技术的重心可调的复合推进无人机的悬停状态重心示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：包括电能发生模块、承载机身、模块化能源舱、模块化载荷舱、机臂、航电设备舱、飞行员操作席、升力旋翼、推进旋翼以及起落架，所述电能发生模块包括燃气轮机电能发生模块和/或氢燃料堆电能发生模块，所述模块化能源舱包括燃料舱和/或高压氢罐燃料舱；两个所述机臂中间设置所述承载机身，三者通过四根平行横梁连接，两个所述机臂和所述承载机身纵轴线平行；所述机臂纵向安装三对共轴对转水平旋转的所述升力旋翼，尾部垂直旋转的所述推进旋翼。2.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：一个所述机臂、两个所述横梁和所述承载机身构成平行四边形，在纵轴线方向上，所述承载机身相对所述机臂平移，通过平移调节所述机臂与所述承载机身之间的距离。3.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：所述横梁与所述机臂、所述承载机身分别通过旋转关节铰接，无人机两个所述机臂与所述承载机身通过四个所述横梁平行铰接，所述旋转关节转动驱动所述机臂向前后移动。4.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：一个所述机臂在纵轴线上均匀分布安装三对共轴对转水平旋转的升力旋翼动力组，所述升力旋翼动力组包括上下两个所述升力旋翼，分别安装在所述机臂上部和下部，一个所述机臂尾部安装有一个旋转轴与纵轴线重合的所述推进旋翼，左右两个所述机臂对应位置的所述推进旋翼和所述升力旋翼旋转方向相反；一体化所述机臂提供括垂直方向升力和水平前进推力，双所述推进旋翼提供对向旋转一起提供无人机巡航水平推力，所述推进旋翼差速控制提供无人机巡航航向控制力矩。5.根据权利要求1所述的一种重心可调的复合推进无人机，其特征在于：所述燃气轮机电能发生模块使用所述燃料舱中的化石燃料煤油或者柴油发电，所述氢燃料堆电能发生模块使用所述高压氢罐燃料舱中的氢气发...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓鹏，王飞，
申请(专利权)人：安徽鸠兹航空智能产业技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：