[实用新型]一种等力效分配的多旋翼大载重无人机

说明书

本实用新型涉及一种等力效分配的多旋翼大载重无人机，包括：起落架(1)、载荷仓(2)、机臂(3)、飞行控制系统(4)、大旋翼(5)、小旋翼(6)、锂电池(7)、电调(8)、电动机(9)，2组减速齿轮组(10)，大旋翼(5)与小旋翼(6)的力效工作点相同。本实用新型所无人机能够增加载荷,同时增加航时，减小无人机的整体外形尺寸，可应用于农业航空、林业航空、物流运输等领域。

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种等力效分配的多旋翼大载重无人机。

背景技术

无人机是无人驾驶飞行器的统称，其安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备，可通过地面站终端或遥控器进行操作控制。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便等优点。可垂直起飞，可自动起降，可反复使用，已广泛应用于多种行业领域。

目前，多旋翼电动无人机大多采用无刷电机直驱方式，其优点是结构简单，但是在面向大载荷时，其力效(拉力/功率)急剧降低，导致了飞行时间大幅度缩短。现在农业植保等诸多领域对电动多旋翼无人机提出了越来越高的要求：需要大的载荷、紧凑的整体尺寸、长的飞行时间。

现有技术中曾提出了一种电机通过减速器带动大桨增加拉力的设计方法，本实用新型参考并引用上述现有技术的内容。在设计大载荷无人机时，在保持力效不降低的前提情况下就需要大旋翼，大旋翼就意味着大尺寸，大尺寸的分开布局就自然与紧凑型设计自相矛盾。因此，在需要无人机结构尺寸紧凑以方便运输的场合，增大桨尺寸与结构紧凑的需求就成了一对天然的矛盾。而且，面向大载荷应用背景，如大载荷的无人机，其一定有大的载荷仓，而大的载荷仓意味着大的药箱尺寸以装载更多的农药，或者大的货仓以装载更多的货物，总之载荷仓的尺寸也会同步增加。当载荷仓的尺寸增加时，旋翼产生的风场就会有相当一部分吹向了机身，构成了内力，消耗了功率。载荷仓的尺寸越大，功率消耗越明显，将会大大缩短电动多旋翼的航时。

因此，面向大载荷应用背景，所消耗的功率本来就大，降低功率的设计对于长航时至关重要。现有的技术都没有针对这种大载荷无人机进行功率最低的优化设计，本领域中迫切需要提供一种能够承受大的载荷，整体结构紧凑，且具有长的飞行时间无人机。

实用新型内容

为了解决现有的无人机未能解决在承受大载荷的情况下，无人机结构紧凑且能够增加航时的技术问题，本实用新型提供一种等力效分配的多旋翼无人机。

本实用新型的目的是提供一种等力效分配的多旋翼无人机，其在大载荷无人机载荷一定的情况下，优化结构设计和系统设计以采用最小功率使无人机具有长的飞行时间。

本实用新型的又一目的是提供一种等力效分配的多旋翼无人机，其能够承受大载荷，且结构尺寸紧凑。

本实用新型的又一目的是提供一种等力效分配的多旋翼无人机，其能够承受大载荷，且能够有效地控制飞行姿态。

为实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案如下。

一种等力效分配的多旋翼大载重无人机，包括：起落架(1)、载荷仓(2)、机臂(3)、飞行控制系统(4)、大旋翼(5)、小旋翼(6)、动力源(7)、电调(8)、电动机(9)，减速齿轮组(10)，其特征在于：

所述大旋翼包括旋转方向相反的上螺旋桨和下螺旋桨，所述上螺旋桨和下螺旋桨位于同一竖直轴线上，所述轴线与所述无人机的几何中心位置重合；所述大旋翼在高度方向上高于四个小旋翼所在的桨平面；

所述大旋翼和所述小旋翼采用等力效分配的方式向所述无人机提供拉力，保证大旋翼(5)与小旋翼(6)的力效工作点相同，即大旋翼分配的拉力与所消耗的功率比值大致等于小旋翼分配的拉力与所消耗的功率比值；

每个小旋翼分配的归一化拉力为F_small/ΣF，每个大旋翼分配的归一化拉力为F_big/ΣF；其中，