全文摘要
本实用新型提供了一种多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，涉及无人机技术领域，能够提高无人机的动力性、经济性和续航里程，包括支架、主螺旋桨、支撑柱、副螺旋桨、副螺旋桨安装板、副螺旋桨电机以及机身，其中机身内安装集成连接线、ISG电机、发动机以及动力电池。该无人机结构简单，使用安装方便，可根据无人机所处工况采用电动或混动等不同工作模式，有效提高无人机的动力性、经济性和续航里程。
主设计要求
1.一种多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，其特征在于：包括机身（2）以及呈十字形交叉分布于机身（2）四周的四个支架，每个支架的末端通过副螺旋桨安装板（14）连接有副螺旋桨（3），副螺旋桨安装板内置带动副螺旋桨（3）转动的副螺旋桨电机（13）；机身（2）内安装有发动机组，机身（2）上通过支撑柱（9）固定有主螺旋桨（5），主螺旋桨（5）通过发动机组带动转动；发动机组通过支架内部的集成连接线（8）与副螺旋桨电机相连用于向副螺旋桨电机（13）供电。
设计方案
1.一种多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，其特征在于：包括机身（2）以及呈十字形交叉分布于机身（2）四周的四个支架，每个支架的末端通过副螺旋桨安装板（14）连接有副螺旋桨（3），副螺旋桨安装板内置带动副螺旋桨（3）转动的副螺旋桨电机（13）；
机身（2）内安装有发动机组，机身（2）上通过支撑柱（9）固定有主螺旋桨（5），主螺旋桨（5）通过发动机组带动转动；发动机组通过支架内部的集成连接线（8）与副螺旋桨电机相连用于向副螺旋桨电机（13）供电。
2.根据权利要求1所述的多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，其特征在于：所述的发动机组包括从上到下依次放置的ISG电机（10）、发动机（11）和动力电池（12），ISG电机（10）一端与主螺旋桨（5）相连，一端与发动机（11）的曲轴输出端连接，ISG电机（10）与动力电池（12）通过导线连接在发电状态下向动力电池充电，同时在工作状态下动力电池为ISG电机供电，动力电池通过导线与副螺旋桨电机相连用于向电机供电。
3.根据权利要求1所述的多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，其特征在于：所述的副螺旋桨电机（13）为永磁无刷直流电机。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及无人机系统领域，具体是一种多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统。
背景技术
随着技术的发展，无人机技术由于其灵活度高、成本低等特点在军事及民用领域获得越来越广泛的应用，大批无人机生产制造企业不断涌现，无人机市场也在快速发展。
现有的四旋翼直升机其动力形式可划分为动力电池无人机和燃油发动机无人机两种。两种动力模式均存在一定缺点，例如采用电池为电动机供电驱动旋翼转动，其飞行响应速度快，功率密度大，但能量密度低、续航里程短（一般不超过30分钟）。使用燃油发动机作为动力源的无人机功率密度大、能量密度高、续航里程远，但发动机价格昂贵，一般飞行达2000小时就需更换发动机，飞机控制响应慢，平飞阶段燃油经济性差。
为解决上述单一动力源的缺点，人们开始设计一种混合动力四旋翼直升机。例如中国专利公开号CN201420676622，申请公开日2015年3月18日，实用新型专利的名称为“一种混合动力四旋翼飞行器”，该实用新型公开了一种混合动力四旋翼飞行器，该系统单纯的以发动机驱动主旋翼提供主要升力，以电动机驱动副旋翼来修正飞行姿态。该系统存在以下缺点：动力形式单一，不能根据工况调整动力形式来提高燃油经济性，主旋翼使用发动机驱动响应速度慢，灵活性差。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，利用电动和油动各自的的优势，提高无人机的动力性、经济性和续航里程。
本实用新型包括机身以及呈十字形交叉分布于机身四周的四个支架，每个支架的末端通过副螺旋桨安装板连接有副螺旋桨，副螺旋桨安装板内置带动副螺旋桨转动的副螺旋桨电机。
机身内安装有发动机组，机身上通过支撑柱固定有主螺旋桨，主螺旋桨通过发动机组带动转动；发动机组通过支架内部的集成连接线与副螺旋桨电机相连用于向副螺旋桨电机供电。
进一步改进，所述的发动机组包括从上到下依次放置的ISG电机、发动机和动力电池，ISG电机一端与主螺旋桨相连，一端与发动机的曲轴输出端连接，ISG电机与动力电池通过导线连接在发电状态下向动力电池充电，同时在工作状态下动力电池为ISG电机供电，动力电池通过导线与副螺旋桨电机相连用于向电机供电。
进一步改进，所述的副螺旋桨电机为永磁无刷直流电机。
本实用新型有益效果在于：
本实用新型设计了一种多工作模式的混合动力四旋翼直升机系统，使用5个螺旋桨，其中中间的主螺旋桨由发动机带动旋转，其它四个副螺旋桨由电动机带动旋转；该直升机动力系统可根据不同工况采用不同的动力模式来提高经济型、灵活性和续航里程的目的，例如在起飞阶段可用ISG电机直接带动发动机启动，提高直升机响应速度，在加速阶段使用发动机和动力电池共同提供动力以提高直升机动力性，在平飞阶段可关停发动机只用电机带动四个副旋翼提供动力以提高经济性和续航里程，此外发动机带动ISG电机旋转还可发电为动力电池充电。
附图说明
图1为本实用新型俯视图。
图2为本实用新型主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型主视图和俯视图分别如图1和图2所示，包括机身2以及呈十字形交叉分布于机身2四周的第一支架1、第二支架4、第三支架6和第四支架7，每个支架的末端通过副螺旋桨安装板14连接有副螺旋桨3，副螺旋桨安装板内置带动副螺旋桨3转动的副螺旋桨电机13。
机身2内安装有发动机组，机身2上通过支撑柱9固定有主螺旋桨5，主螺旋桨5通过发动机组带动转动；发动机组通过支架内部的集成连接线8与副螺旋桨电机相连用于向副螺旋桨电机13供电。
所述的发动机组包括从上到下依次放置的ISG电机10、发动机11和动力电池12，ISG电机10一端与主螺旋桨5相连，一端与发动机11的曲轴输出端连接，ISG电机10与动力电池12通过导线连接在发电状态下向动力电池充电，同时在工作状态下动力电池为ISG电机供电，动力电池通过导线与副螺旋桨电机相连用于向电机供电。
所述的副螺旋桨电机13为永磁无刷直流电机。
具体动力切换场景及切换方法为：
1. 启动时：动力电池同时向ISG电机和四个副旋翼驱动电机供电，ISG电机转动带动发动机快速启动，主旋翼和四个副旋翼转动完成无人直升机启动。
2. 加速阶段和大功率运行阶段：此时无人机运行功率大需要发动机参与提供动力，此阶段发动机和四个副旋翼电机同时工作。若动力电池电量充足则ISG电机关闭，ISG电机不发电；若动力电池电量不足则ISG电机开启，ISG电机发电并向动力电池充电。
3. 平飞阶段和小功率运行阶段：此时无人机运行功率较小不需要发动机提供动力，此阶段发动机关闭，只有动力电池向四个副旋翼电机供电驱动副旋翼旋转以向无人机提供升力，达到提高经济性和续航里程的目的。
本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920051487.4
申请日:2019-01-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209739364U
授权时间:20191206
主分类号:B64D27/02
专利分类号:B64D27/02
范畴分类:32E;
申请人:南京航空航天大学
第一申请人:南京航空航天大学
申请人地址:210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
发明人:衡波;赵万忠;王春燕
第一发明人:衡波
当前权利人:南京航空航天大学
代理人:贺翔
代理机构:32237
代理机构编号:江苏圣典律师事务所 32237
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计