[发明专利]一种油动多旋翼飞行器及传动和控制系统

说明书

本发明适于飞行技术改进领域，提供一种油动多旋翼飞行器及传动和控制系统，所述油动多旋翼飞行器的传动和控制系统包括传动单元及控制单元，所述传动单元，用于以电能为能量传输介质，将机械能传递到螺旋桨，驱动螺旋桨旋转提供飞行所需能量；所述控制单元，用于输出指令并执行指令改变螺旋桨的螺距改变螺旋桨的升力和反扭力，利用每个旋翼的升力和反扭力控制飞行器的姿态实现悬停和各个方向飞行的目的，并且对传动单元发送控制信号用于稳定动力机构的转速和调节飞行器总能量，监控发动机的转速和变距螺旋桨的转速，通过两者的转速对比判断传动系统是否工作正常。减少了能能量转换流程，能量利用率提高。

技术领域

本发明属于飞行技术改进领域，尤其涉及一种油动多旋翼飞行器及传动和控制系统。

背景技术

现有的油动多旋翼飞行器大多采用增程式方案，即发动机带动发电机发电，整流器将发电机发出的交流电整流成直流电，直流电配合电池共同为电子调速器供电（整流器输出的直流电也可供电池充电，由电源管理系统进行分配）。电子调速器接收飞控发出的指令驱动交流同步电机转动，并且按指令调节交流同步电机的转速，从而控制飞行器的姿态和飞行方向。

现有的油动多旋翼技术方案只是在纯电动多旋翼技术上增加了一套发电系统，增加飞行器的续航时间。但是该技术依然存在以下缺点：能量利用效率较低。该技术能量转换次数较多，能量转换过程依次为：化学能→机械能→交流电→直流电→交流电→机械能。当发电机给电池充电后再用电池的电驱动电子调速器时，能量转换效率依次为：化学能→机械能→交流电→直流电→化学能→直流电→交流电→机械能。每次能量转换都会造成能量损失，导致整体能量利用率降低。

该方案应用于大型无人机时可靠性较低，该技术涉及发动机、发电机、整流器、电池、电源管理系统、飞控、电子调速器、电机，任意一套系统故障都有可能影响飞行安全。尤其是目前大功率电源管理系统和电子调速器技术不够成熟，稳定性较低。

该方案应用于大型无人机时飞行控制技术有缺陷，该技术通过调节旋翼转速的方法调整飞行器的姿态，飞行过程中需要频繁调节旋翼转速。大型飞行器旋翼转动惯量大，转速调节响应速度慢，继而导致飞行器姿态控制响应慢, 飞行器难以控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油动多旋翼飞行器的传动和控制系统，旨在解决现有油动多旋翼飞行器燃油效率低，控制响应慢，可靠性低的技术问题。

本发明是这样实现的，一种油动多旋翼飞行器的传动和控制系统，所述油动多旋翼飞行器的传动和控制系统包括传动单元及控制单元，所述传动单元，用于以电能为能量传输介质，将机械能传递到螺旋桨，驱动螺旋桨旋转提供飞行所需能量；所述控制单元，用于输出指令并执行指令改变螺旋桨的螺距改变螺旋桨的升力和反扭力，利用每个旋翼的升力和反扭力控制飞行器的姿态实现悬停和各个方向飞行的目的，并且对传动单元发送控制信号用于稳定动力机构的转速和调节飞行器总能量，监控发动机的转速和变距螺旋桨的转速，通过两者的转速对比判断传动系统是否工作正常。

本发明的进一步技术方案是：所述传动单元包括发动机、发电机、交流同步电机及变距螺旋桨，所述发电机设于所述发动机上，所述发电机的电能输出端连接所述交流同步电机的电能输入端，所述变距螺旋桨设于所述交流同步电机上。

本发明的进一步技术方案是：所述传动单元还包括油箱，所述油箱设于所述发动机上，通过油箱内的燃油为发动机提供能量动力供发动机运行带动发电机产生电能。

本发明的进一步技术方案是：所述交流同步电机多个，多个所述交流同步电机通过所述发电机供能，每个交流同步电机上设有一变距螺旋桨。

本发明的进一步技术方案是：所述控制单元包括飞控及伺服舵机，所述飞控的输出端分别连接所述伺服舵机的控制端及发动机的控制端，所述伺服舵机设于所述变距螺旋桨，所述发电机的电能输出端连接所述飞控的电能输入端。