[发明专利]油电混合旋翼无人机多动力源解耦与矢量控制装置及方法

说明书

油电混合旋翼无人机多动力源解耦与矢量控制装置，用于旋翼无人机，旋翼无人机包括无人机机架，无人机机架在中心位置设有机架中心平台，机架中心平台包括平行的上中心板和下中心板且上中心板和下中心板之间设有间距；无人机机架的机臂上安装有电机，无人机机架上安装有两个油动发动机，油动发动机为汽油活塞式发动机，电机和油动发动机上均安装有螺旋桨，包括汽油动力矢量转轴及汽油动力矢量控制装置，汽油动力矢量转轴两端与无人机机架转动连接，汽油动力矢量转轴的两端与无人机机架之间设有端部轴承，本发明的有益效果是实现了旋翼无人机快速度、稳定飞行，有效解决了传统纯电动无人机和油电混合动力旋翼无人机快速飞行时较大的前倾角度引起部分电机停转，失去调节能力，在遇到阵风以及减速时无人机会出现较大的晃动甚至摔机的问题。

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其是涉及一种油电混合动力的多旋翼无人机。

背景技术

多旋翼无人机结构简单、造价低廉，操控简便，在空中摄影、测绘、农业植保等领域已获得了广泛应用。但由于锂电池能量密度有限，纯旋翼无人机续航时间和载荷能力极其有限，限制了其在工业领域的应用，为此许多工程技术领域人员把小型航空活塞式发动机与旋翼无人机结合起来，将发动机垂直安装在多旋翼无人机上，油动部分为无人机提供部分向上拉力，通过在机臂上安装扰流板或在飞多旋翼无人机结构简单、造价低廉，操控简便，在空中摄影、测绘、农业植保等领域已获得了广泛应用。但由于锂电池能量密度有限，纯旋翼无人机续航时间和载荷能力极其有限，限制了其在工业领域的应用。

常规电动多旋翼可为四、六或八轴多旋翼，电动多旋翼动力部分配置的基本原则是其50%油门时产生的升力占混合动力多旋翼无人机总重量的40%以上，而且机臂之间要有安装发动机的空间。

为此，许多工程技术领域人员把小型航空活塞式发动机与旋翼无人机结合起来，将发动机垂直安装在多旋翼无人机上，油动部分为无人机提供部分向上拉力，通过在机臂上安装扰流板或在无人机尾部垂直安装电机来克服发动机反扭矩对无人机的影响，研制了油电混合旋翼无人机多动力源解耦与矢量控制装置，在一定程度上能提高续航时间和载荷能力。但这种结构的油电混合旋翼无人机多动力源解耦与矢量控制装置飞行速度慢，不易实现快速飞行。这是由于在快速飞行过程中电机和发动机均为无人机提供前飞动力，两种不同形式的动力源耦合在一起，为克服阻力会出现较大的前倾角度，较大的前倾角度会使机头方向的电机转速变得很低、甚至停转，在遇到风等的扰动时前方电机就失去了调节能力，无人机会出现较大的晃动，甚至摔机，因此无法实现快速飞行，抗风能力也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油电混合旋翼无人机多动力源解耦与矢量控制装置及方法，实现旋翼无人机快速、稳定飞行。

本发明的技术方案是：

油电混合旋翼无人机多动力源解耦与矢量控制装置，用于旋翼无人机，旋翼无人机包括无人机机架，无人机机架在中心位置设有机架中心平台，机架中心平台包括平行的上中心板和下中心板且上中心板和下中心板之间设有间距；无人机机架的机臂上安装有电机，无人机机架上安装有两个油动发动机，油动发动机为汽油活塞式发动机，电机和油动发动机上均安装有螺旋桨，包括汽油动力矢量转轴及汽油动力矢量控制装置，汽油动力矢量转轴两端与无人机机架转动连接，汽油动力矢量转轴的两端与无人机机架之间设有端部轴承，汽油动力矢量转轴的中间部分称为中间轴段，中间轴段从上、下中心板之间穿过并与上、下中心板转动连接，中间轴段上套设有两组中部轴承且两组中部轴承连接在上、下中心板之间，所有电机关于汽油动力矢量转轴对称分布；汽油动力矢量转轴、汽油动力矢量控制装置、带螺旋桨的油动发动机这三部分的整体重心与旋翼无人机的质量重心重合；汽油动力矢量转轴上设有两个向下弯曲凹陷的凹陷部，两个凹陷部关于中间轴段对称设置，在汽油动力矢量转轴的两个凹陷部上分别垂直安装有一个型号相同的汽油活塞式发动机，两个汽油活塞式发动机关于中间轴段对称设置，两个汽油活塞式发动机上的螺旋桨转向相反；