一种电动分布式旋翼无人运输机制造技术

本申请涉及无人运输机的领域，具体公开了一种电动分布式旋翼无人运输机，包括机身，机身的顶部转动连接有共轴双旋翼，共轴双旋翼包括上层螺旋桨和下层螺旋桨，上层螺旋桨和下层螺旋桨反向旋转，上层螺旋桨和下层螺旋桨的桨叶上设置有分布式推进系统，分布式推进系统包括转动连接于桨叶的多个小旋翼、以及驱动小旋翼转动的小电机。达到了使用便捷，对起飞场地要求较小，不依赖机场跑道，具备垂直起降的能力，且所需功率更小的效果。且所需功率更小的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电动分布式旋翼无人运输机


[0001]本申请涉及无人运输机的
，特别是一种电动分布式旋翼无人运输 机。

技术介绍

[0002]无论是古代还是现代，交通运输在地区发展中所起的重要作用都是不容忽 视的。高效、快捷的交通网络建成，能真正的实现资源流通和整合，能带动周 边地区和核心区域之间实现经济内外交流，样深刻影响经济发展。如果有可以 覆盖经济圈的便捷无人运输机，可以更快更高效的运送货物，同时可以缓解桥 梁道路的拥挤。
[0003]设计一种适合在核心城市内部飞行同时可以承担经济圈内城市之间的运输 任务的无人运输机，对经济圈高效、协同发展，有极大促进作用，同时也能缓 解经济圈内各个城市的交通拥堵。
[0004][0005][0006][0007]
技术实现思路

[0008]为了使用便捷，对起飞场地要求较小，不依赖机场跑道，具备垂直起降的 能力，且所需更小的功率。本专利技术提供了一种电动分布式旋翼无人运输机。
[0009]本专利技术采用如下的技术方案：
[0010]一种电动分布式旋翼无人运输机，包括机身，机身的顶部转动连接有共轴 双旋翼，共轴双旋翼包括上层螺旋桨和下层螺旋桨，上层螺旋桨和下层螺旋桨 反向旋转，上层螺旋桨和下层螺旋桨的桨叶上设置有分布式推进系统，分布式 推进系统包括转动连接于桨叶的多个小旋翼、以及驱动小旋翼转动的小电机。
[0011]通过上述技术方案，采用旋翼提供升力，实现不依赖跑道垂直起降。共轴 双旋翼设计的采用，实现无人运输机垂直起降，并在满足基本使用条件的情况 下，尽量减小这一无人运输机的尺寸，便于城市使用。分布式推进系统的小电 机分布于桨叶上，为旋翼的旋转提供动力，该驱动方式所需的功率更低。
[0012]优选的，共轴双旋翼的每一个旋翼均采用四片桨叶，以求在同等尺寸下， 获得更大升力。
[0013]优选的，每个桨叶上设置有6个小电机。
[0014]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述小旋翼分布在桨叶的迎风侧。
[0015]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述小旋翼在桨叶的展向方向上均匀 分布。
[0016]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述桨叶上不同桨距的小旋翼提供相 同的旋转扭矩，且消耗功率相差20％以内。
[0017]通过单独调节转速和桨距，使每个小旋翼提供相同的旋转扭矩，各个小旋 翼消耗功率相差20％以内，靠近螺旋桨转轴的小旋翼产生更大的拉力，同时滑 流效应更明显。
[0018]通过上述技术方案，由于桨叶的上下翼面存在压差在翼梢处会出现气流上 洗的现象，削弱了桨叶的升力。目前大部分的解决办法是增加翼梢小翼来阻止 下翼面的上洗作用。除了增加翼梢小翼外，将小旋翼安装于翼梢，利用螺旋后 气流的旋转来抵消翼梢上洗涡流。以前的思路只是将原本的两台靠近翼根布置 的发动机挪到翼梢，这样翼根处将产生较大的扭矩需要对机翼结构进行加强， 导致结构重量的增加并且只有部分被桨盘加速的气流通过翼面。而本专利技术引入 分布式推进系统，小电机并不集中于翼梢而是沿着展向均匀分布，对翼根处的 弯矩增加较小，结构不需要做过多的补强。并且桨尖小电机带动小旋翼抵消翼 梢上洗作用的同时，大部分桨叶仍然处于其他桨叶的气流加速区。根据叶素动 量理论的计算，这种布局的无人机与传统设计的旋翼飞行器相比所用功率减小。 采用分布式电推进，减小推进噪声。
[0019]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述上层螺旋桨和下层螺旋桨的桨叶 的桨尖位置设置小旋翼。
[0020]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述上层螺旋桨和下层螺旋桨均设置 有用于调节自身与机体之间倾斜角度的倾角调节装置。
[0021]具体的，倾角调节装置采用传统直升机上广泛使用的自动倾斜器，这是一 种可以改变螺旋桨倾斜方向和桨叶倾角的专用装置。通过它实现对飞行状态的 操纵。
[0022]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述小电机采用燃料电池供电，燃料 电池在机身上均匀分布。
[0023]纯电动推进的无人机在环境保护方面具有明显优势，因此无人运输机采用 燃料电池的纯电力推进，满足城市飞行的环保要求，所用能源清洁并且环境友 善。
[0024]由于燃料电池能提供的总能量、功率较大，并且易于为电池充能，设计中 选择对环境无污染的氢燃料电池，为无人运输机提供动力。
[0025]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述机身为轴对称外形，机身前后两 侧各设置一个舱门。
[0026]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述机身底部设置有至少三个支撑腿。
[0027]在上述的分布式旋翼无人运输机中，所述上层螺旋桨和下层螺旋桨有8
°
起 始安装角。
[0028]本专利技术采用分布式电推进的共轴旋翼设计，不仅在满足使用要求的情况下 减小了飞行器的尺寸，同时具备低污染、低噪声以及垂直起降的特点。采用燃 料电池作为能量来源，可以实现快速充能。
[0029]该无人运输机采用共轴双旋翼提供升力，可以实现无人运输机垂直起降。 旋翼旋转的拉力由融合入机翼的分布式小型电机提供，小型电机上的螺旋桨旋 转产生向前的拉力进一步带动主旋翼旋转。小型电机的能量由燃料电池提供， 燃料电池存储在机身外围。
[0030]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0031](1)本专利技术采用多个小型电机分布于上层螺旋桨和下层螺旋桨的桨叶上， 小电机带动自身小旋翼旋转为上层螺旋桨和下层螺旋桨提供旋转的动力；小旋 翼分布在机翼前缘，共轴双旋翼的桨叶后部的翼段处于滑流区，加速的气流将 增大桨叶的气动力；
[0032](2)本专利技术引入分布式推进系统，发动机并不集中于桨叶的端部而是沿着 展向均匀分布，对桨叶的翼根处的弯矩增加较小，结构不需要做过多的补强。 并且桨叶尖端小电
机带动螺旋桨抵消桨叶的翼梢上洗作用的同时，大部分桨叶 仍然处于其他桨叶的气流加速区。根据叶素动量理论的计算，这种布局的无人 机与传统设计的旋翼飞行器相比所用功率减小；
[0033](3)该无人机采用电推进，具有清洁环保的优点，小直径桨叶噪音更小。
附图说明
[0034]图1为本专利技术具体实施方式的无人运输机的整体结构示意图；
[0035]图2为分布式推进系统在桨叶上的结构示意图；
[0036]图3为电机和小旋翼安装图；
[0037]图4为小旋翼的桨叶的形状参数；
[0038]图5为机体的舱门中燃料电池放置示意图；
[0039]图6为无人运输机装卸货物时舱门打开的状态示意图；
[0040]图7为不同小旋翼的滑流效应(主旋翼500RPM)；
[0041]图8为单个主旋翼转速和所需扭矩的关系；
[0042]图9为单个主旋翼转速和承载能力的关系。
[0043]附图标记说明：
[0044]1、机身；21、上层螺旋桨；22、下层螺旋桨；3、小旋翼；4、电池；5、 支撑腿。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动分布式旋翼无人运输机，其特征在于：包括机身(1)，机身(1)的顶部转动连接有共轴双旋翼，共轴双旋翼包括上层螺旋桨(21)和下层螺旋桨(22)，上层螺旋桨(21)和下层螺旋桨(22)反向旋转，上层螺旋桨(21)和下层螺旋桨(22)的桨叶上设置有分布式推进系统，分布式推进系统包括转动连接于桨叶的多个小旋翼(3)、以及驱动小旋翼(3)转动的小电机。2.根据权利要求1所述的一种电动分布式旋翼无人运输机，其特征在于：所述小旋翼(3)分布在桨叶的迎风侧。3.根据权利要求1所述的一种电动分布式旋翼无人运输机，其特征在于：所述小旋翼(3)在桨叶的展向方向上均匀分布。4.根据权利要求1所述的一种电动分布式旋翼无人运输机，其特征在于：所述桨叶上不同桨距的小旋翼提供相同的旋转扭矩，且消耗功率相差20％以内。5.根据权利要求1所述的一种电动分布式旋翼无人运输机，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家骥，吕鹏，马耀陆，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：