一种油电混合动力多旋翼飞行器及其飞行控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106927030A(43)申请公布日2017.07.07(21)申请号201710152129.8(22)申请日2017.03.15(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人邓阳平田力高正红(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人陈星(51)Int.Cl.B64C27/08(2006.01)B64C27/14(2006.01)B64C27/59(2006.01)B64D27/08(2006.01)B64D27/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种油电混合动力多旋翼飞行器及其飞行控制方法(57)摘要本发明提出一种油电混合动力多旋翼飞行器及其飞行控制方法，飞行器包括机身、主动力系统和辅助控制系统；主动力系统包括燃油发动机、传动系统和主升力螺旋桨；两个主升力螺旋桨对称布置在机身两侧，燃油发动机通过传动系统驱动主升力螺旋桨旋转，两个主升力螺旋桨转速一致，旋转方向相反；辅助控制系统包括若干电机驱动的辅助螺旋桨；辅助螺旋桨通过支杆连接机身，且若干辅助螺旋桨对称分布在机身两侧；辅助螺旋桨及驱动电机绕自身安装支杆轴线向机身方向倾转设定角度。本发明提出的飞行器只增加了一套简单的传动机构，无舵机操纵机构，结构复杂度增加较少，可靠性仍有一定保证，但续航时间及载荷能力大幅提高，极大地提高了多旋翼飞行器的实用性。CN106927030ACN106927030A权利要求书1/2页1.一种油电混合动力多旋翼飞行器，其特征在于：包括机身、主动力系统和辅助控制系统；所述主动力系统包括燃油发动机、传动系统和主升力螺旋桨；两个主升力螺旋桨对称布置在机身两侧，燃油发动机通过传动系统驱动主升力螺旋桨旋转，两个主升力螺旋桨转速一致，旋转方向相反；所述辅助控制系统包括若干电机驱动的辅助螺旋桨；辅助螺旋桨通过支杆连接机身，且若干辅助螺旋桨对称分布在机身两侧；辅助螺旋桨及驱动电机绕自身安装支杆轴线向机身方向倾转设定角度。2.根据权利要求1所述一种油电混合动力多旋翼飞行器，其特征在于：所述辅助控制系统包括四个电机驱动的辅助螺旋桨；四个辅助螺旋桨两两对称分布在机身两侧；机身同一侧的两个辅助螺旋桨分布在主升力螺旋桨两侧；对角布置的两个辅助螺旋桨旋转方向相同，一组对角布置的两个辅助螺旋桨旋转方向与另一组对角布置的两个辅助螺旋桨旋转方向相反；机身前部右侧及机身后部左侧的辅助螺旋桨旋转方向为左旋，机身前部左侧及机身后部右侧的辅助螺旋桨旋转方向为右旋。3.根据权利要求1或2所述一种油电混合动力多旋翼飞行器，其特征在于：燃油发动机布置在机身后部中心位置；所述传动系统包括联轴器、机身中部的直角换向齿轮箱、传动轴以及桨叶驱动换向齿轮箱；燃油发动机动力输出轴通过联轴器与机身中部的直角换向齿轮箱连接，再通过传动轴与桨叶驱动换向齿轮箱连接。4.根据权利要求3所述一种油电混合动力多旋翼飞行器，其特征在于：燃油发动机采用单台活塞发动机。5.一种油电混合动力多旋翼飞行器的飞行控制方法，其特征在于：起飞过程中，燃油发动机启动带动主升力螺旋桨旋转，起飞时燃油发动机油门加大，主升力螺旋桨转速加大，拉力提高，带动飞行器离地上升；当由上升转为悬停时，燃油发动机油门回收，主升力螺旋桨拉力减小，飞行器上升速度渐变为零，燃油发动机油门及主升力螺旋桨转速固定，通过调节辅助螺旋桨拉力进行悬停稳定控制；在下降过程中，燃油发动机油门回收，主升力螺旋桨拉力减小，飞行器下降，直至飞行器着陆。6.根据权利要求5所述一种油电混合动力多旋翼飞行器的飞行控制方法，其特征在于：辅助螺旋桨以一定速度旋转，并在上升过程通过增大或减小辅助螺旋桨转速的方法调节拉力，进行辅助上升速度控制；下降过程中通过增大或减小辅助螺旋桨转速的方法调节拉力，进行辅助下降速度控制。7.根据权利要求5或6所述一种油电混合动力多旋翼飞行器的飞行控制方法，其特征在于：飞行过程中，在进行俯仰姿态控制时，机身前部和后部辅助螺旋桨转速差动变化，形成前后的螺旋桨拉力差，产生相对重心的俯仰力矩，控制飞行器向前或向后倾斜，主螺旋桨和辅助螺旋桨的拉力在倾斜后产生水平方向的前或后向分力，实现飞行器前或后向移动飞行；在进行滚转姿态控制时，机身左侧和右侧辅助螺旋桨转速差动变化，形成左右的螺旋桨拉力差，产生相对重心的滚转力矩，控制飞行器向左或向右倾斜，主螺旋桨和辅助螺旋桨的拉力在倾斜后产生水平方向的左或右向分力，实现飞行器左或右向移动飞行；2CN106927030A权利要求书2/2页在进行偏航控制时，当需要进行机头向左的偏航时，控制机身前部右侧及机身后部左侧的辅助螺旋桨拉力增大，机身前部左侧及机身后部右侧的辅助螺旋桨拉力减小，