專利名稱：一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無人駕駛航空飛行器領(lǐng)域，特別是一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來無人機技術(shù)發(fā)展迅速，其使用領(lǐng)域已經(jīng)不僅局限于軍事用途，開始逐漸用于應(yīng)急響應(yīng)、交通管理、水利管理、電力巡線、環(huán)境監(jiān)測等許多其他領(lǐng)域。引擎或發(fā)動機是為無人機提供推進動力或支持力的主要部件，是無人機的心臟， 尤其是旋翼無人機工作的支撐。而目前國際市場上旋翼無人機系統(tǒng)均只采用單引擎驅(qū)動， 飛行安全完全依賴于引擎的質(zhì)量，對于實際應(yīng)用存在著一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是基于單引擎旋翼無人機的安全隱患問題，從原理上大大提高其安全性及可靠性。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)包括由兩個引擎101和主齒輪箱102組成的動力傳動系統(tǒng)I ;兩個引擎101同步驅(qū)動主齒輪箱102和旋翼系統(tǒng)2 ;在一個引擎101不工作時，另一個引擎101仍可獨立驅(qū)動主齒輪箱102和旋翼系統(tǒng)2，保障無人機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，由此將因引擎故障導(dǎo)致的事故概率降至最小。一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，由動力傳動系統(tǒng)I、旋翼系統(tǒng)2、機身3、飛打控制系統(tǒng)4、電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)5、地面控制中心6和通信鏈路系統(tǒng)7組成，其特征在于動力傳動系統(tǒng)I由兩個引擎101和一個主齒輪箱102組成，每個引擎101都獨立驅(qū)動主齒輪箱102 和旋翼系統(tǒng)，在一個引擎101不工作時無人機仍可正常運轉(zhuǎn)。動力傳動系統(tǒng)I采用渦輪軸引擎101及相應(yīng)的油路系統(tǒng)和油箱配備。主齒輪箱102具有雙引擎驅(qū)動自適應(yīng)機制，同步驅(qū)動時，引擎轉(zhuǎn)速不必一致，且單引擎能獨立驅(qū)動。引擎控制單元112通過燃油泵108控制燃油流入引擎101，在機身3下方有兩個燃油泵108，每個渦輪引擎101配備一個燃油泵108。旋翼系統(tǒng)2包括主旋翼201和尾翼202，葉片是由碳纖復(fù)合材料制造。位于機身3前部的荷載艙301和機身3下的掛載點305能安裝各種有效荷載8設(shè)備，包括數(shù)碼相機、激光雷達、攝像機、定位定向設(shè)備等傳感器。機身3分為主機身部3a和尾部3b，兩個部分可拆分，易于搬運。電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)5包括一臺渦輪軸引擎101驅(qū)動的發(fā)電機501，向三塊無人機蓄電池502提供電源，其中兩塊蓄電池502向無人機系統(tǒng)供電，另一塊為無人機裝載的有效荷載8供電,無人機系統(tǒng)和有效荷載8的電力系統(tǒng)米用相對獨立的電路,蓄電池502 —直處于充電狀態(tài)。地面控制中心6包括一臺控制計算機、遙控裝置、調(diào)制解壓器、數(shù)據(jù)鏈接系統(tǒng)的天線設(shè)備和存儲裝置等，裝在一個堅固的箱子里，使地面控制中心6具備可移動性。本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，飛行時間不低于2小時，飛行時間由燃油量、荷載重量等因素決定。本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的有益效果在于極大地降低了旋翼無人機因引擎故障導(dǎo)致事故的概率，提高了旋翼無人機系統(tǒng)的安全性和可靠性。本發(fā)明為實現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)、交通管理、水利管理、電力巡線、環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)提供了一個穩(wěn)定的旋翼無人機平臺。


圖I是本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的系統(tǒng)組成圖。圖2是本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的前視圖。圖3是本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖4是本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的機身3示意圖。圖5是本發(fā)明的動力傳動系統(tǒng)I的功能原理圖。圖6是本發(fā)明的動力傳動系統(tǒng)I的示意圖。圖7是本發(fā)明的電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)5的功能原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對比發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明，在下面的描述中闡述了一些具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但本發(fā)明還可以通過不同于在此描述的其他方式來實施。圖I是本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)的系統(tǒng)組成圖，本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)包括動力傳動系統(tǒng)I、旋翼系統(tǒng)2、機身3、飛行控制系統(tǒng)4、電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)5、地面控制中心6和通信鏈路系統(tǒng)7。如圖2和圖3所示，本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)包括由碳纖復(fù)合材料制造的主旋翼201和尾翼202。荷載艙301位于無人機的機頭部分，可用于安裝數(shù)碼相機、攝像機等小型傳感器。電子艙302位于機身3前部、荷載艙301后面，飛行控制系統(tǒng)4、引擎控制單元112、電源控制單元等電子設(shè)備就集成在這里。 系統(tǒng)還包括一個整體油箱303、電路控制面板307、電源開關(guān)504、一個固定的起落架304和安裝外部傳感設(shè)備的掛載點305。位于電子艙302的電源控制單兀和機身3左側(cè)的電路控制面板307提供電源分布控制。位于電子艙302的引擎控制單元112提供兩個引擎101的自動化管理，包括啟動和關(guān)閉，以及油量控制。機身3左側(cè)的燃油液位計306用于顯示當(dāng)前的燃油量。由于無人機系統(tǒng)經(jīng)常需要被運輸?shù)讲煌貐^(qū)執(zhí)行任務(wù)，運輸工具通常為汽車、船只、火車等普通交通工具，其空間有限，無法容納太長的無人機機身，因此，本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)將機身3設(shè)計為可拆裝式結(jié)構(gòu)，分為主機身部3a和尾部3b，如圖4所示，兩個部分可分離，更易于搬運。飛行控制系統(tǒng)4支持以下四種飛行模式手動控制飛行模式；輔助飛行模式，即使用手柄、鍵盤鼠標(biāo)或無線電遙控(遙控裝置)輔助進行定位和速度控制；任務(wù)飛行模式，即根據(jù)預(yù)定義的航線計劃自主飛行；返回模式，即無人機自動返回基地。在飛行過程中，可隨時取消正在進行的飛行任務(wù)，轉(zhuǎn)為手柄控制，返回基地或在控制中心重新制定飛行計劃，在出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊中斷的特殊情況時，無人機能自動計算剩余油量自主返回基地。
如圖6所示，本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)配有兩個渦輪軸引擎101，即左引擎1011和右引擎1012，這兩個渦輪軸引擎101同全方位渦輪機系統(tǒng)的工作原理相同，由主燃氣渦輪機103、次渦輪機104、排氣管105、發(fā)動機驅(qū)動器106、冷卻器107和驅(qū)動無人機主齒輪箱102的變速箱組成。主齒輪箱102具有雙引擎驅(qū)動自適應(yīng)機制，雙引擎同步驅(qū)動時，兩引擎的轉(zhuǎn)速不必一致，在特殊情況下，單引擎也能獨立驅(qū)動。圖5是動力傳動系統(tǒng)I的功能原理圖。引擎101和相關(guān)系統(tǒng)由兩側(cè)分別設(shè)置閥門 111的引擎控制單元112、燃油泵108和燃油過濾器110組成。出于安全因素考慮，當(dāng)排氣管105的排氣溫度過低或過高時，閥門111將關(guān)閉引擎101。閥門111并不與燃油泵108共用電路，設(shè)有專門的獨立電路。電子艙302內(nèi)的引擎控制單元112可對兩個弓丨擎101進行自動控制，包括啟動、關(guān)閉和燃油控制，保證兩個引擎101輸出相同扭矩。引擎控制單元112通過渦輪機轉(zhuǎn)速控制兩個引擎101，由一個獨立雙燃油泵108系統(tǒng)組成。引擎控制單元112通過燃油泵108控制燃油流入引擎101。在機身3下方有兩個燃油泵108，每個引擎101配備一個。通過機身3 左側(cè)的燃油液位計306可簡便快捷地觀察每次飛行前后的燃油量。引擎控制單元112也通過飛行控制系統(tǒng)4向地面控制中心6輸出引擎101工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。動力傳動系統(tǒng)I由兩個引擎101和一個主齒輪箱102組成。每個引擎101都獨立驅(qū)動主齒輪箱102和旋翼系統(tǒng)2，這樣在一個引擎不工作時無人機仍可正常運轉(zhuǎn)。動力傳動系統(tǒng)I機械驅(qū)動主旋翼201和尾翼202。五個伺服電機109進一步控制旋翼系統(tǒng)四個伺服電機109控制主旋翼201，一個伺服電機109控制尾翼202。圖7是電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)5的功能原理圖。電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)5正常是由一臺渦輪軸引擎101驅(qū)動的發(fā)電機501供電，并向三塊無人機蓄電池502提供電源。該系統(tǒng)將發(fā)電機501的電源通過直流轉(zhuǎn)換器503轉(zhuǎn)換為12伏直流系統(tǒng)電源。其中兩塊蓄電池502 向無人機系統(tǒng)供電，通過開關(guān)504控制自動駕駛儀401、伺服電機109、左引擎1011和右引擎1012供電狀態(tài)。另一塊蓄電池502為裝載的有效載荷8供電。無人機系統(tǒng)和裝載的有效載荷8電力系統(tǒng)米用相對獨立的電路,蓄電池502 —直處于充電狀態(tài)。通信鏈路系統(tǒng)7集成了三個無線電鏈路，包括地面控制系統(tǒng)6與飛行控制系統(tǒng)4 之間的數(shù)據(jù)通信鏈路、無人機與地面控制中心6之間的視頻鏈路和遙控裝置與無人機之間的安全跳頻無線電鏈路。
權(quán)利要求
1.一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，由動力傳動系統(tǒng)(I)、旋翼系統(tǒng)(2)、機身(3)、飛行控制系統(tǒng)(4)、電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)(5)、地面控制中心(6)和通信鏈路系統(tǒng)(7)組成，其特征在于動力傳動系統(tǒng)(I)由兩個引擎(101)和一個主齒輪箱(102)組成，每個引擎(101)都獨立驅(qū)動主齒輪箱(102)和旋翼系統(tǒng)(2)，在一個引擎(101)不工作時無人機系統(tǒng)仍可正常運轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于采用渦輪軸引擎 (101)及相應(yīng)的油路系統(tǒng)和油箱配備。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于主齒輪箱(102) 具有雙引擎驅(qū)動自適應(yīng)機制，同步驅(qū)動時，引擎轉(zhuǎn)速不必一致，且單引擎能獨立驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于旋翼系統(tǒng)(2)包括主旋翼(201)和尾翼(202)，葉片是由碳纖復(fù)合材料制造。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于引擎控制單元(112)通過燃油泵(108)控制燃油流入渦輪引擎(101)，在機身(3)有兩個燃油泵(108)，每個渦輪引擎(101)配備一個燃油泵(108)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)(5)包括一臺渦輪軸引擎(101)驅(qū)動的發(fā)電機(501)，其特征在于發(fā)電機(501)向三塊無人機蓄電池(502)提供電源，其中兩塊蓄電池(502)向無人機系統(tǒng)供電，另一塊為無人機裝載的有效載荷(8)供電，無人機系統(tǒng)和有效載荷(8)的電力系統(tǒng)采用相對獨立的電路，蓄電池(502) 一直處于充電狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，地面控制中心(6)包括一臺控制計算機、遙控裝置、調(diào)制解壓器、數(shù)據(jù)鏈接系統(tǒng)的天線設(shè)備和存儲裝置等，其特征在于上述設(shè)備裝在一個堅固的箱子里，使地面控制中心(6)具備可移動性。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于在位于機身(3) 前部的荷載艙(301)和機身(3)下的掛載點(305)能安裝各種有效荷載(8)設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于機身(3)分為主機身部(3a)和尾部(3b)，兩個部分可拆分，易于搬運。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)，其特征在于無人機系統(tǒng)的飛行時間不低于2小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及無人駕駛航空飛行器領(lǐng)域，特別是一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)。本發(fā)明的一種雙引擎旋翼無人機系統(tǒng)由動力傳動系統(tǒng)(1)、旋翼系統(tǒng)(2)、機身(3)、飛行控制系統(tǒng)(4)、電力供應(yīng)及分配系統(tǒng)(5)、地面控制中心(6)和通信鏈路系統(tǒng)(7)組成，動力傳動系統(tǒng)(1)包括兩個引擎(101)和主齒輪箱(102)，兩個引擎(101)同步驅(qū)動主齒輪箱(102)和旋翼系統(tǒng)(2)，在一個引擎(101)不工作時，另一個引擎(101)仍可獨立驅(qū)動主齒輪箱(102)和旋翼系統(tǒng)(2)，保障無人機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。本發(fā)明的有益效果在于極大地降低了旋翼無人機因引擎故障導(dǎo)致事故的概率，提高了旋翼無人機系統(tǒng)的安全性和可靠性。
文檔編號B64C27/14GK102602535SQ20121009669
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者唐糧 申請人:唐糧