CN104015915A - 一种无人气碟及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人气碟及其制作方法，太阳能电池板附着于新型PVC薄膜材料轻质气囊上表面，气囊底面连接碳纤维拉力承受杆，碳纤维拉力承受杆顶端连接螺旋桨，中间连接处与太阳能稳压电源及缓存组相连，太阳能稳压电源及缓存组上安装有逆变器，太阳能稳压电源及缓存组下端连接起落架，动力方面，主要是由太阳能电池板和充有轻质气体的碟体两方面提供混合动力，达到了长航时的优势。本发明的优点是：（1）在高空无人侦测，无人精确侦测领域广泛应用，拥有非常广阔的市场前景和利用价值；（2）具有零排放太阳能驱动、良好的飞行性能、低成本、在晴天可长航时飞行作业、用途广泛等优点。

Description

一种无人气碟及其制作方法

技术领域

本发明涉及空中飞行器的运用领域，具体涉及一种无人气碟及其制作方法。

背景技术

当今，全球航空业二氧化碳等温室气体的排放量，已成为不可忽视的污染源，开发利用太阳能技术，将极大的推进国家节能减排计划的实施，国内现有的太阳能飞行器由于机翼上的封装工艺不成熟，导致重量大，气动性能损耗严重，不能有效实现长航时飞行。基于这个无人飞行器研究的瓶颈问题，我们团队经过多次试验，发现采用PVC轻型材料，采用密封性极强的热缝合技术加工制造的升空碟体，并采用新型清洁能源作为动力来源，将太阳能与轻质气体辅助升力进行有机结合，有效地解决了长航时等飞行技术难题，该升空碟体可广泛应用于长时间的航拍，地势勘探，火警预险，气象调查等低空飞行，也能够进行拍摄和传输；并且可以广泛应用于农业，军事，紧急预警，高空追踪，气象观测，日常生活的婚纱空中摄影等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人气碟，该无人气碟外观采用碟状结构、体积小、质量轻、用途广泛，从本质上为长航时飞行提供基础。

本发明是这样来实现的，它包括新型PVC薄膜材料轻质气囊、太阳能电池板、起落架、逆变器、螺旋桨、太阳能电源稳压及缓存组、碳纤维拉力承受杆，其特征是：太阳能电池板附着于新型PVC薄膜材料轻质气囊上表面，新型PVC薄膜材料轻质气囊底面连接碳纤维拉力承受杆，碳纤维拉力承受杆顶端连接螺旋桨，所述碳纤维拉力承受杆呈“十”字形，中间连接处与太阳能稳压电源及缓存组相连，太阳能稳压电源及缓存组上安装有逆变器，太阳能稳压电源及缓存组下端连接起落架，所述螺旋桨下端安装有电机，并且综合了太阳能飞机和升空气球的特性，将清洁新能源太阳能与轻气体升力有机结合。

本发明所述无人气碟外形采用易于飞行的碟状结构，封装采用新型PVC薄膜材料，并结合自主研发的新型封装工艺，气囊上表面整体设有太阳能电池板；该设计一方面提高了结构强度重量比，最大限度减轻了机体重量，优化了飞行器的整体结构，另一方面能最大限度的将太阳能转化为电能，极大的提高飞行器的续航能力。 

本发明所述无人气碟碟身内部充满轻质气体氦气，所含轻气体氦气即提供上升动力也产生减轻了碟体总体重量，综合了太阳能飞机和升空气球的特性，将清洁新能源太阳能与轻气体升力有机结合，并且通过符合飞行动力学原理的外形设计，最大限度减少了飞行阻力，使多轴飞行平台消耗较小的功率实现长航时飞行；碟身搭载了太阳能电池板和多轴飞行平台，既有足够的强度和稳定性，又足以承受预定的载荷；另外碟身在满足受力要求下，碟体最大限度的扩展了载荷重量，其功能以容纳多种机载设备，扩大了应用范围及领域。

本发明所述的螺旋桨是按气碟起飞重量和飞行速度要求，通过调整好多轴轴距，碟身洞径，确定碟身重心位置选用一套高效的多轴动力装置来确定的。 

本发明所述无人气碟采用高效稳定的可悬停多轴飞行平台，实现了垂直起降、定点悬停和稳定控制。

本发明在能量转换效率方面，为提高传输电压，设计并改进了高效的动力转换组合，大大提高太阳能的转化利用率。

本发明在飞行主动力方面，鉴于多个电机同时工作耗能大，经过实验设计研究出一套高效的低能耗多轴动力系统，以提高气碟的续航能力。

本发明所述无人气碟内部电路控制原理是：太阳能电池板产生的电流通过光电转化得到直流电进入控制器，控制器可通过充电和放电相互交换把直流电储存在蓄电池中，用逆变器把直流电转换成交流电进入交流负载，再把交流电提供给无刷交流电机，从而使电机运转工作；一方面，无刷电调根据接收机油门通道的信号来控制输出的交流电压，从而控制电机的转速，调节螺旋桨的拉力；另一方面通过接收机对舵机的电流、电压的输出控制来控制飞行器的飞行姿态和方向，通过这两方面来实现对飞机的有效控制。

本发明的工作原理是：综合了太阳能飞机和升空气球的特性，将清洁新能源太阳能与轻气体升力有机结合，并整合四轴飞行平台，太阳能提供续航动力，轻气能提供部分升力，抵消部分负重，减小四轴飞行平台的功耗，实现长航时远半径飞行，四轴飞行平台在飞行中能够实现定点悬停，可搭载设备系统进行相关活动。

本发明的优点是：（1）在高空无人侦测，无人精确侦测领域广泛应用，拥有非常广阔的市场前景和利用价值；（2）具有零排放太阳能驱动、良好的飞行性能、低成本、在晴天可长航时飞行作业、用途广泛等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的内部电路控制原理。

图4为本发明的四轴平台结构图。

在图中，1、新型PVC薄膜材料轻质气囊，2、太阳能电池板，3、起落架， 4、逆变器，5、螺旋桨，6、太阳能电源稳压及缓存组，7、碳纤维拉力承受杆，8、控制器，9、蓄电池，10、交流负载，11，电机。 

具体实施方式

如图1、图2、图4所示，本发明是这样来实现的，它包括新型PVC薄膜材料轻质气囊1、太阳能电池板2、起落架3、逆变器4、螺旋桨5、太阳能电源稳压及缓存组6、碳纤维拉力承受杆7，其特征是：太阳能电池板2附着于新型PVC薄膜材料轻质气囊1上表面，新型PVC薄膜材料轻质气囊1底面连接碳纤维拉力承受杆7，碳纤维拉力承受杆7顶端连接螺旋桨5，所述碳纤维拉力承受杆7呈“十”字型，中间连接处与太阳能稳压电源及缓存组6相连，太阳能稳压电源及缓存组6上安装有逆变器4，太阳能稳压电源及缓存组6下端连接起落架3，所述螺旋桨5下端安装有电机11。

如图3所示，本发明所述无人气碟内部电路控制原理是：太阳能电池板2产生的电流通过光电转化得到直流电进入控制器8，控制器8可通过充电和放电相互交换把直流电储存在蓄电池9中，用逆变器4把直流电转换成交流电进入交流负载10，再把交流电提供给无刷交流电机，从而使电机运转工作；一方面，无刷电调根据接收机油门通道的信号来控制输出的交流电压，从而控制电机的转速，调节螺旋桨的拉力；另一方面通过接收机对舵机的电流、电压的输出控制来控制飞行器的飞行姿态和方向，通过这两方面来实现对飞机的有效控制。

本发明的工作原理是：综合了太阳能飞机和升空气球的特性，将清洁新能源太阳能与轻气体升力有机结合，并整合四轴飞行平台，太阳能提供续航动力，轻气能提供部分升力，抵消部分负重，减小四轴飞行平台的功耗，实现长航时远半径飞行，四轴飞行平台在飞行中能够实现定点悬停，可搭载设备系统进行相关活动。

本发明的四轴飞行平台上安装有四个呈十字排列的电机，驱动电机轴距几何中心的距离相等，当对角两轴产生的升力相同时就能够保证平衡，不会向任一方向倾斜； 而四个电机一对正转,一对反转的方式使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡, 保证了四轴航向的稳定，电机采用的是恒力4822，690 KV ，16寸的APC 多轴桨，气碟的碟体还在一定程度上为四轴提供升力，实现长航。

MK规定四轴电机的排布方式如图4所示，前（A），后（C），右（B），左（D），A ,C号电机顺时针方向旋转，B,D号电机逆时针旋转；四个电机的转速做相应的变化即可实现四轴、横向、纵向、竖直方向和偏航方向上的运动，当四轴需要向前方运动时, B,D号电机保持转速不变, A号电机转速下降, C号电机转速上升, 此时C号电机产生的升力大于A号电机的升力, 四轴就会沿几何中心向前倾转, 桨叶升力沿纵向的分力驱动四轴向前运动；当四轴要转向左转向时, A,C号电机转速上升, B,D号电机转速下降, 使向左的反扭距大于向右的反扭矩, 四轴在反扭距的作用下向左旋转。

四个桨产生的推力, 超过或者低于四轴本身重力的时候能够实现竖直方向上升与下降的运动, 当桨的升力与四轴本身的重力相等的时候即实现悬停；四轴通过连接机构与气碟碟体结合成一体，当四轴进行各种飞行动作时，带动气碟做相同的动作来完成整套飞行，无人气碟，太阳能电池板加上四轴，在阳光充足时能够持续飞行6小时以上。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (5)

1.一种无人气碟，它包括新型PVC薄膜材料轻质气囊、太阳能电池板、起落架、逆变器、螺旋桨、太阳能电源稳压及缓存组、碳纤维拉力承受杆，其特征是：太阳能电池板附着于新型PVC薄膜材料轻质气囊上表面，新型PVC薄膜材料轻质气囊底面连接碳纤维拉力承受杆，碳纤维拉力承受杆顶端连接螺旋桨，所述碳纤维拉力承受杆呈“十”字形，中间连接处与太阳能稳压电源及缓存组相连，太阳能稳压电源及缓存组上安装有逆变器，太阳能稳压电源及缓存组下端连接起落架，所述螺旋桨下端安装有电机，并且综合了太阳能飞机和升空气球的特性，将清洁新能源太阳能与轻气体升力有机结合。

2.一种根据权利要求1所述的一种无人气碟的制备方法，其特征在于：所述无人气碟外形采用易于飞行的碟状结构，封装采用新型PVC薄膜材料和热缝合工艺，上表面整体设有太阳能电池板。

3.根据权利要求1所述的一种无人气碟，其特征在于：所述无人气碟碟身内部充满轻质气体氦气，碟身搭载了太阳能电池板和多轴飞行平台，碟身在满足受力要求下，碟体最大限度的扩展了载荷重量，以容纳多种机载设备。

4.根据权利要求1所述的一种无人气碟，其特征在于：所述螺旋桨是按气碟起飞重量和飞行速度要求，通过调整好多轴轴距，碟身洞径，确定碟身重心位置选用一套高效的多轴动力装置来确定的。

5.根据权利要求1所述的一种无人气碟，其特征在于：所述无人气碟采用可悬停多轴飞行平台实现垂直起降、定点悬停和稳定控制。