一種系留飛行系統(tǒng)及其系留飛行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種系留飛行系統(tǒng)及其系留飛行器，系留飛行器包括機身、固定翼、旋翼，還包括用于驅(qū)動所述旋翼轉(zhuǎn)動的電機，所述電機有發(fā)電機模式和電動機模式兩種工作模式，在電動機模式，所述電機帶動旋翼轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力，在發(fā)電機模式，所述旋翼在風(fēng)力的作用下反驅(qū)動所述電機進行發(fā)電。這種飛行器的設(shè)計，具備自發(fā)電的功能，使得系留纜繩可以省去電力電纜，從而大幅降低系留纜繩的負(fù)重，也不存在電纜上的電壓降問題和輸電損耗問題。在系留狀態(tài)下，能大幅提高升力和負(fù)重能力，從而實現(xiàn)長航時、高升限。
【專利說明】
一種系留飛行系統(tǒng)及其系留飛行器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及航空器領(lǐng)域，具體涉及一種系留飛行系統(tǒng)及其系留飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]電動旋翼飛行器的滯空時間、飛行高度、負(fù)載能力以及所帶負(fù)載的電功率等參數(shù)，均受制于電源。為提高飛行器的滯空時間，節(jié)約能源，目前有很多飛行器設(shè)計采用旋翼和固定翼結(jié)合的方式，在升降作業(yè)時按照垂直起降模式運轉(zhuǎn);在平飛作業(yè)時，依靠固定翼產(chǎn)生的升力保持浮空，但是，飛行器所帶能源有限，滯空時間短的問題仍然突出。
[0003]對電動旋翼飛行器，通過光電復(fù)合纜系留方式可以解決滯空時間短的問題，例如中國專利CN 103144779 B(授權(quán)公告日為2016.01.13)公開了的多旋翼無人飛行器系留系統(tǒng)，該系留系統(tǒng)包括飛行器、系纜和地面裝置，系纜連接飛行器和地面裝置。系纜一種光電復(fù)合纜，包括輸電線纜和通信線纜。地面裝置包括供電裝置，供電裝置通過系纜向飛行器及飛行器上的負(fù)載提供電能。雖然該系留系統(tǒng)能夠延長飛行器的滯空時間，但是光電復(fù)合纜成為飛行器的負(fù)重，隨著飛行高度的提升，纜繩重量相應(yīng)提升;輸電線纜屬于動力電纜，隨著飛行高度的提升，電纜的長度增加造成電阻增大，電纜上的電壓降增大，輸電損失大;若飛行器功率增大，在一定電壓下，電流必然增大，也會造成電壓降增大較多。這些因素嚴(yán)重制約飛行器的飛行高度，飛行范圍也受限，飛行負(fù)重載荷也受限。通常會在飛行高度和載荷之間進行平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種系留飛行器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的飛行器需依賴輸電線纜進行供電而導(dǎo)致的飛行器飛行高度和范圍受到限制的技術(shù)問題。同時本發(fā)明還提供一種使用該飛行器的系留飛行系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明中系留飛行器的技術(shù)方案如下:系留飛行器包括機身、固定翼、旋翼，還包括蓄電裝置、用于驅(qū)動所述旋翼轉(zhuǎn)動的電機，所述電機有發(fā)電機模式和電動機模式兩種工作模式，在電動機模式，所述電機帶動旋翼轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力，所述電機從所述蓄電裝置處獲得電能;在發(fā)電機模式，所述旋翼在風(fēng)力的作用下反驅(qū)動所述電機進行發(fā)電并將發(fā)電所產(chǎn)生的電能儲存在所述蓄電裝置內(nèi)。
[0006]所述機身上設(shè)有上下貫通的水平涵道，所述旋翼包括水平旋翼，所述水平涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、水平旋翼。
[0007]所述機身上還設(shè)有垂直涵道，所述旋翼包括垂直旋翼，所述垂直涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、垂直旋翼。
[0008]所述水平涵道、垂直涵道均呈兩端開口大、中部口小的漸縮漸擴狀。
[0009]所述機身上還設(shè)有用于與相應(yīng)的錨地平臺進行駁接以通過錨地平臺上的電源對所述系留飛行器進行充電的駁接件。
[0010]所述系留飛行器上設(shè)有用于與相應(yīng)的錨地平臺進行系留操作使所述系留飛行器進入系留飛行狀態(tài)的系留纜繩。
[0011]所述系留飛行器上設(shè)有用于收放所述系留纜繩的卷揚裝置，所述系留纜繩的用于與錨地平臺連接的一端設(shè)有配重件。
[0012]所述電機的發(fā)電功率大小可根據(jù)系留飛行器的飛行姿態(tài)的改變而變化。
[0013]本發(fā)明中系留飛行系統(tǒng)的技術(shù)方案如下:系留飛行系統(tǒng)，包括系留飛行器，系留飛行器包括機身、固定翼、旋翼，還包括蓄電裝置、用于驅(qū)動所述旋翼轉(zhuǎn)動的電機，所述電機有發(fā)電機模式和電動機模式兩種工作模式，在電動機模式，所述電機帶動旋翼轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力，所述電機從所述蓄電裝置處獲得電能;在發(fā)電機模式，所述旋翼在風(fēng)力的作用下反驅(qū)動所述電機進行發(fā)電并將發(fā)電所產(chǎn)生的電能儲存在所述蓄電裝置內(nèi)。
[0014]所述機身上設(shè)有上下貫通的水平涵道，所述旋翼包括水平旋翼，所述水平涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、水平旋翼。
[0015]所述機身上還設(shè)有垂直涵道，所述旋翼包括垂直旋翼，所述垂直涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、垂直旋翼。
[0016]所述水平涵道、垂直涵道均呈兩端開口大、中部口小的漸縮漸擴狀。
[0017]所述系留飛行系統(tǒng)包括錨地平臺，錨地平臺上設(shè)有電源，所述機身上還設(shè)有用于與錨地平臺進行駁接以通過錨地平臺上的電源對所述系留飛行器進行充電的駁接件。
[0018]所述錨地平臺為浮空器平臺或固定平臺或車載平臺或船載平臺，所述錨地平臺上設(shè)有用于與所述系留飛行器進行系留操作并使其進入系留飛行狀態(tài)的系留纜繩，所述錨地平臺上設(shè)有用于收放所述系留纜繩的卷揚裝置。
[0019]所述錨地平臺為浮空器平臺，所述系留纜繩上設(shè)有在空中漂浮的錨地浮空器，所述電源設(shè)置在所述錨地浮空器上。
[0020]所述系留纜繩上設(shè)有用于分擔(dān)系留纜繩負(fù)重的輔助升力浮空器。
[0021]所述系留飛行器上設(shè)有用于與相應(yīng)的錨地平臺進行系留操作使所述系留飛行器進入系留飛行狀態(tài)的系留纜繩。
[0022]所述系留飛行器上設(shè)有用于收放所述系留纜繩的卷揚裝置，所述系留纜繩的用于與錨地平臺連接的一端設(shè)有配重件。
[0023]所述電機的發(fā)電功率大小可根據(jù)系留飛行器的飛行姿態(tài)的改變而變化。
[0024]本發(fā)明的有益效果:在飛行器起飛、降落過程中，以及在空中機動飛行時，以及靜風(fēng)期飛行器的固定機翼產(chǎn)生的升力不足以維持飛行器的升力時，控制電機處于電動機模式，消耗飛行器上的蓄電裝置儲存的電能，依靠旋翼產(chǎn)生的升力維持空中飛行狀態(tài)。飛行器在定點駐留飛行中，飛行器與錨地平臺之間的系留纜繩處于拉緊狀態(tài)，飛行器在風(fēng)力產(chǎn)生的升力和阻力、飛行器的重力、纜繩的拉力共同作用下，維持空中飛行狀態(tài)。電機在旋翼產(chǎn)生的扭矩的驅(qū)動下，受控處于發(fā)電機模式，產(chǎn)生的電能供應(yīng)所帶電力負(fù)載，并對蓄電裝置浮充電。這種飛行器的設(shè)計，使得系留纜繩可以省去電力電纜，從而大幅降低系留纜繩的負(fù)重，也不存在電纜上的電壓降問題和輸電損耗問題。這樣的飛行器在系留狀態(tài)下，能大幅提高升力和負(fù)重能力，從而實現(xiàn)長航時、高升限。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中的系留飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2的剖視示意圖；
圖4是是系留飛行器的電力接線、通訊接線示意圖；
圖5是本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖(設(shè)置輔助升力浮空器后的示意圖)；
圖6是本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖(設(shè)置駁接環(huán)后的示意圖)；
圖7是本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例1:如圖1-5所示，系留飛行系統(tǒng)，包括系留飛行器I，系留飛行器I包括機身、控制系統(tǒng)、固定翼、旋翼及用于驅(qū)動旋翼轉(zhuǎn)動的電機16。機身與固定翼一體融合，阻力系數(shù)大幅降低，在系留狀態(tài)下，抗風(fēng)能力顯著提升。固定翼具有中空部分19，該部分可以布置負(fù)重設(shè)備，包括電源、控制裝置、機載設(shè)備等。翼身通常用碳纖維等高強度輕質(zhì)材料制作。機身上設(shè)置兩個垂尾12，兩個升降舵11。機身下部設(shè)有起落架13。
[0027]機身上設(shè)有上下貫通的水平涵道18，旋翼為水平旋翼15，水平涵道18呈上下兩端開口大、中部口小的漸縮漸擴狀。水平涵道18內(nèi)設(shè)有電機16、水平旋翼15，電機16位于水平涵道18的中部位置，電機16通過電機支架固17定在水平涵道的內(nèi)壁上。水平旋翼15的轉(zhuǎn)動軸線沿上下方向延伸。水平涵道18有四個，四個水平涵道呈矩形分布。
[0028]電機16有發(fā)電機模式和電動機模式兩種工作模式，在電動機模式，電機帶動旋翼轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力，在發(fā)電機模式，旋翼在風(fēng)力的作用下反驅(qū)動電機進行發(fā)電。飛行器內(nèi)裝有蓄電池，以能夠?qū)㈦姍C發(fā)的電進行存儲。在對蓄電池充電的同時，也可對飛行器上的其他的用電裝置進行供電，蓄電池充滿后，會達(dá)到一個平衡狀態(tài)。在自由飛行狀態(tài)，不充電的時候，飛行器上的用電裝置通過蓄電池供電。
[0029]系留飛行系統(tǒng)還包括浮空器平臺，浮空器平臺包括電源、平臺控制通訊系統(tǒng)4、平臺收放器3、通訊復(fù)合纜2，通訊復(fù)合纜2與平臺收放器3連接。通訊復(fù)合纜2作為系留纜繩，主要是起到通訊的作用，并不包含電力電纜，可以大幅降低系留纜繩負(fù)重，也不存在電纜上的電壓降問題和輸電損耗問題。錨地平臺不必設(shè)置較大容量的供飛行器飛行時使用的電源；這樣的飛行器在系留狀態(tài)下，能大幅提高升力和負(fù)重能力，從而實現(xiàn)長航時、高升限、利用可再生風(fēng)能發(fā)電，并且所帶負(fù)載用電功率可以更大。系留纜繩2上設(shè)置一小型的具備升力或浮力輔助升力的輔助升力浮空器21，輔助升力浮空器21在系留纜繩2降落時產(chǎn)生阻力，使系留纜繩緩慢落地，用收線器收線，收線器為一種卷揚裝置，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的裝置。
[0030]為提升飛行器的升限、提高飛行器的負(fù)重能力，可以在系留纜繩上布置一個或多個輔助升力浮空器，以幫飛行器分擔(dān)系留纜繩負(fù)重。設(shè)置多個該浮空器時，通常相隔一定距離布置一個。在系留纜繩上設(shè)置浮空器連接環(huán)，當(dāng)升空作業(yè)時，將輔助升力浮空器21固定連接到系留纜繩2上后，繼續(xù)放纜；當(dāng)落地作業(yè)時，待輔助升力浮空器21落地時，將其從連接環(huán)上摘除后，繼續(xù)收纜。飛行器通過平臺控制通訊系統(tǒng)4控制，可以脫離系留纜繩2。飛行器脫離系留纜繩的情況下，成為自由飛行的飛行器，系留纜繩落到地面，通過收線器回收。
[0031]本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例2:如圖6所示，與實施例1的區(qū)別在于:機身上還設(shè)有用于與浮空器平臺進行駁接以通過浮空器平臺上的電源對飛行器I進行充電的駁接件，電源設(shè)置在錨地浮空器5上。駁接件為駁接環(huán)14，駁接環(huán)14與浮空器平臺上設(shè)置的駁接鉤51能夠駁接連接。駁接環(huán)14、駁接鉤51上設(shè)有充電接口。浮空器平臺成為飛行器的空中充電粧，完成充電后，飛行器可以再次進入自由飛行狀態(tài)，飛行器無須重復(fù)進行起降作業(yè)，從而實現(xiàn)長航時自由飛行。在有多個浮空器平臺的情況下，飛行器可以就近選擇駁接錨地，從而減少飛行器的折返行程。本實施例中，通過設(shè)置在空中漂浮的錨地浮空器5，系留纜繩2與錨地浮空器5連接，使錨地平臺形成了一個浮空器平臺。在其他實施例中，錨地平臺可以為地面固定平臺或車載平臺或船載平臺，此時飛行器依靠蓄電池提供的電能降落到平臺，用平臺電源充電后，可以再次連接系留纜繩后起飛，或自由起飛。
[0032]飛行器脫離系留操作:飛行器電機受控進入電動機模式，飛行器向前飛行，飛行器駁接環(huán)和錨地浮空器的駁接鉤脫離，飛行器進入自由飛行狀態(tài)。飛行器完成自由飛行任務(wù)，或者蓄電池容量不足時，飛行器飛到錨地浮空器駁接鉤的前上部懸停，通過駁接環(huán)14和浮空器駁接鉤51進行駁接，飛行器完成駁接后進入定點駐留狀態(tài)，并且可以從錨地浮空器上獲得快速充電。駁接操作中，可以通過視頻裝置查看操作，飛行器懸停到錨地浮空器的駁接鉤前上方，待駁接環(huán)14和駁接鉤51對接上，飛行器的電機轉(zhuǎn)速逐步下降，靠飛行器所受空氣阻力，駁接鉤51和駁接環(huán)14緊密連接，并且兩者的充電接口緊密對接，實現(xiàn)系留飛行、充電作業(yè)。駁接環(huán)和駁接鉤，均是一種駁接件，在其它實施例中，駁接環(huán)和駁接鉤的設(shè)置位置可以互換，總之能夠滿足駁接的需要。
[0033 ]飛行器的電力接線、通訊接線如圖4所示。電機16受控，既可以做發(fā)電機，也可以做電動機。電機的運轉(zhuǎn)、蓄電池的監(jiān)視、空中負(fù)載的運轉(zhuǎn)等，通過飛行器控制系統(tǒng)實施控制。飛行器通過通訊纜繩或者無線電，和平臺控制系統(tǒng)連接，受平臺控制系統(tǒng)控制。飛行器在起飛、降落過程中，以及在空中機動飛行時，以及在靜風(fēng)期飛行器的固定機翼產(chǎn)生的升力不足以維持飛行器的升力時，電機處于電動機模式，消耗飛行器上的蓄電池儲存的電能，依靠旋翼產(chǎn)生的升力維持空中飛行狀態(tài)。飛行器可以根據(jù)需要，設(shè)計成垂直起降作業(yè)方式，或者短距離起降作業(yè)方式。在設(shè)置多旋翼的情況下，通常選擇垂直起降方式，從而保證飛行器的靈活性。
[0034]飛行器在定點駐留飛行中，飛行器受風(fēng)力產(chǎn)生的升力和阻力、飛行器的重力、纜繩的拉力共同作用下，維持空中飛行狀態(tài)。固定翼飛行時保持一定的迎角，飛行器機翼上方的壓力小于下方的壓力，風(fēng)從下方進入并通過水平涵道，風(fēng)力推動水平旋翼旋轉(zhuǎn)，電機16在水平旋翼15產(chǎn)生的扭矩的驅(qū)動下，受控處于發(fā)電機狀態(tài)，產(chǎn)生的電能供應(yīng)所帶電力負(fù)載，并對蓄電池浮充電。在定點駐留飛行中，飛行器的能源來自于風(fēng)力發(fā)電。而距離地面一定高度后，如300米以上高度時，高空風(fēng)大體上不受地形地貌影響，風(fēng)速風(fēng)向比較穩(wěn)定，高度越高風(fēng)速通常越大，飛行器可以更穩(wěn)定飛行，可以獲得更穩(wěn)定的發(fā)電能力。本發(fā)明的飛行器更適合在較高高度進行定點駐留飛行。
[0035]飛行器在系留飛行狀態(tài)下，在升空、落地、空中機動狀態(tài)時，以及處于靜風(fēng)期時，電機16通常受控處于電動機模式，電機16從飛行器所帶蓄電池處獲得并消耗電能，通過分別控制各旋翼的轉(zhuǎn)速，能夠調(diào)整飛行器的升力，以及飛行姿態(tài);在定點駐留狀態(tài)下，飛行器依靠空中較高的風(fēng)速，固定翼產(chǎn)生升力并保持浮空狀態(tài)，電機16處于發(fā)電機模式，風(fēng)力驅(qū)動旋翼和電機發(fā)電，為蓄電池充電，為飛行所帶電力負(fù)載提供工作電源，系留纜繩通常保持繃緊狀態(tài)。在發(fā)電狀態(tài)下，通過調(diào)整飛行器翼面等機構(gòu)，調(diào)整飛行器的飛行迎角，可以調(diào)整旋翼的迎風(fēng)面積，從而調(diào)整通過旋翼的風(fēng)量，調(diào)整電機的發(fā)電功率，滿足飛行器的用電需求;也可以調(diào)整飛行器的飛行高度，從而因不同高度風(fēng)速不同，實現(xiàn)發(fā)電功率的調(diào)整。飛行器在脫離系留纜繩的情況下，成為自由飛行的電動飛行器。飛行器和地面通過無線通訊方式傳遞數(shù)據(jù)和控制信息。
[0036]因系留纜繩2中不含電力電纜，飛行器的系留纜繩2負(fù)重顯著下降；飛行器不從地面獲得電源，地面不用設(shè)置升壓裝置，飛行器上不設(shè)置直流降壓穩(wěn)壓裝置。飛行器通過固定翼產(chǎn)生比較大的升力，可以大幅提高負(fù)載能力，以及提高飛行升限；飛行器通常采用翼身融合設(shè)計，阻力系數(shù)大幅降低，在系留狀態(tài)下，抗風(fēng)能力顯著提升;在定點駐留飛行的情況下，飛行高度越高，風(fēng)速相對越高，飛行器升力越大，可拖曳的系留纜繩的重量也越大；飛行高度越高，風(fēng)功率密度越大，電機在發(fā)電機模式下做功能力越大，可為飛行器負(fù)載提供較大功率電源，飛行滯空時間幾乎不受電源條件限制，可大幅提高飛行器的滯空時間。電機的發(fā)電功率大小可根據(jù)系留飛行器的飛行姿態(tài)的改變而變化。在可脫離系留纜繩的情況下，可實現(xiàn)定點駐留與空中自由飛行的有效結(jié)合。若飛行器僅用于定點駐留飛行，所選擇的蓄電池容量可以相對比較小，主要滿足升空、落地作業(yè)所消耗的電能，飛行器的負(fù)重能力可以得到提升。因飛行器飛行中電能主要利用風(fēng)能發(fā)電獲得，地面的電源容量可以顯著降低，飛行的動力成本降低。
[0037]本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例3:如圖7所示，與實施例1的區(qū)別在于，機身上還設(shè)有垂直涵道6，旋翼包括還包括垂直旋翼7，垂直涵道6內(nèi)設(shè)有電機、垂直旋翼7，垂直旋翼的轉(zhuǎn)動軸線與水平旋翼15的轉(zhuǎn)動軸線垂直。垂直旋翼7和水平旋翼15各有兩個。
[0038]在定點駐留飛行狀態(tài)下，固定翼飛行時保持一定的迎角，飛行器固定翼上方的空氣壓力小于下方的壓力，風(fēng)通過水平涵道18，風(fēng)力推動水平涵道18的水平旋翼15旋轉(zhuǎn)，電機在水平涵道水平旋翼產(chǎn)生的扭矩的驅(qū)動下，受控處于發(fā)電機狀態(tài)，產(chǎn)生的電能供應(yīng)所帶電力負(fù)載，并對蓄電池浮充電。同樣，垂直涵道6的電機可以受控處于發(fā)電機狀態(tài)。在自由飛行狀態(tài)下，電機受控處于電動機模式，垂直涵道6的垂直旋翼7主要產(chǎn)生水平的推力，并可控制轉(zhuǎn)向。固定機翼產(chǎn)生升力，水平涵道18的水平旋翼15產(chǎn)生升力，并可控制飛行器升降。
[0039]本發(fā)明系留飛行系統(tǒng)的實施例4:如圖8所示，飛行器可以脫離系留進行自由飛行，并自帶系留纜繩8。系留纜繩8通過操作，在纜繩松弛狀態(tài)下，從錨地平臺處脫鉤。纜繩的用于與錨地平臺連接的一端也即自由端上有一配重件9，避免纜繩脫鉤后上抽。飛行器上設(shè)置用于收放系留纜繩8的卷揚裝置，卷揚裝置將纜繩收回，飛行器進入自由飛行狀態(tài)。當(dāng)飛行器電源不足需要充電時，或者無須自由飛行時，飛行器通過釋放系留纜繩，系留纜繩在所系配重件的作用下下垂，直至系留纜繩能和錨地平臺連接上，飛行器進入系留飛行狀態(tài)。錨地平臺也可以設(shè)置另外的卷揚裝置和系留纜繩，從而在系留方式下，不增加飛行器的纜繩負(fù)重的情況下，提高系留纜繩的總體長度，進而提高飛行器系留狀態(tài)下的飛行高度。在飛行器自由飛行期間，若錨地平臺是可自由移動的，錨地平臺可在不系留的情況下伴隨飛行器移動。
[0040]電機能夠在發(fā)電機和電動機之間轉(zhuǎn)換使用，電機通常選擇永磁無刷電機，輸入輸出采用直流電方式。本發(fā)明的電機能夠進行發(fā)電，其發(fā)電的核心功能是滿足飛行器飛行，以及在空中所帶用電負(fù)載的用電需求，通常不是用于商業(yè)電能生產(chǎn)，故電機、旋翼的設(shè)計選擇要求是能滿足飛行、用電的需求，盡量選擇可靠性高、重量輕、體量小、能源效率高的設(shè)備。
[0041]在其它實施例中，固定翼可以采用具有骨架的柔性材料制作的傘翼形式，也可以采用有骨架的充氣飛艇等升力型浮空器形式。
[0042]在上述的實施例中，設(shè)置涵道一方面能夠在旋翼轉(zhuǎn)動時起到防護作用，同時，能夠?qū)︼L(fēng)能起濃縮整流作用，特別是在利用風(fēng)力做發(fā)電機運行過程中，通過漸縮漸擴涵道，能有效提高風(fēng)功率密度。在其它實施例中，涵道可以是貫通的孔徑一致的結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)置涵道。在其它實施例中，旋翼也可不是上述的與水平布置或垂直布置的，可以是傾斜一定角度的。
[0043]在其它的實施例中，本發(fā)明飛行器若既用于系留飛行，又用于自由飛行，可以采用電動和其它動力如內(nèi)燃機、渦輪機等組成的混合動力形式。在系留飛行狀態(tài)下，電機處于發(fā)電機運行模式，蓄電池處于浮充電，不消耗燃料。在自由飛行狀態(tài)下，飛行器按照混合動力模式進行控制。本發(fā)明的翼身上部還可以和薄膜太陽能光伏系統(tǒng)結(jié)合，為飛行器提供光伏電源。
[0044]在其它實施例中，若系留飛行系統(tǒng)中包括多個飛行器，各飛行器之間可以通過系留纜繩通過串聯(lián)的方式連接在一起。飛行器之間的系留纜繩可以是光電復(fù)合纜繩，從而大幅度提高整體的負(fù)重能力、電源容量。飛行器各電機間可以通過適當(dāng)?shù)拇?lián)并聯(lián)組合，實現(xiàn)合適的功率、電壓配置?？梢栽谙盗衾|繩上布置一個或多個具備升力或浮力的輔助升力浮空器，通常相隔一定距離布置一個，用于和飛行器共同分擔(dān)系留纜繩的重量，可以大幅提升飛行器的升限，提升飛行器的負(fù)重能力。浮空器也可以布置于飛行器的上方，通過纜繩和飛行器連接，起到在飛行器上方導(dǎo)引飛行的作用。
[0045]上述的各實施例中的蓄電池也可由其他的蓄電裝置來代替，例如超級電容器。
[0046]在其它實施例中，系留纜繩上的輔助升力浮空器和錨地浮空器可以同時設(shè)置。
[0047]本發(fā)明系留飛行器的實施例，系留飛行器與上述系留飛行系統(tǒng)中的系留飛行器結(jié)構(gòu)相同，【具體實施方式】不再詳述。
[0048]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明保護的范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的實施還有很多可選方式，所公開的實施例是例證性的而非限制性的。
【主權(quán)項】
1.系留飛行器，包括機身、固定翼、旋翼，其特征在于:還包括蓄電裝置、用于驅(qū)動所述旋翼轉(zhuǎn)動的電機，所述電機有發(fā)電機模式和電動機模式兩種工作模式，在電動機模式，所述電機帶動旋翼轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力，所述電機從所述蓄電裝置處獲得電能;在發(fā)電機模式，所述旋翼在風(fēng)力的作用下反驅(qū)動所述電機進行發(fā)電并將發(fā)電所產(chǎn)生的電能儲存在所述蓄電裝置內(nèi)并供應(yīng)系留飛行器上其它裝置的電能需求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留飛行器，其特征在于:所述機身上設(shè)有上下貫通的水平涵道，所述旋翼包括水平旋翼，所述水平涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、水平旋翼。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系留飛行器，其特征在于:所述機身上還設(shè)有垂直涵道，所述旋翼包括垂直旋翼，所述垂直涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、垂直旋翼。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系留飛行器，其特征在于:所述水平涵道、垂直涵道均呈兩端開口大、中部口小的漸縮漸擴狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留飛行器，其特征在于:所述機身上還設(shè)有用于與相應(yīng)的錨地平臺進行駁接以通過錨地平臺上的電源對所述系留飛行器進行充電的駁接件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留飛行器，其特征在于:所述系留飛行器上設(shè)有用于與相應(yīng)的錨地平臺進行系留操作使所述系留飛行器進入系留飛行狀態(tài)的系留纜繩。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系留飛行器，其特征在于:所述系留飛行器上設(shè)有用于收放所述系留纜繩的卷揚裝置，所述系留纜繩的用于與錨地平臺連接的一端設(shè)有配重件。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的系留飛行器，其特征在于:所述電機的發(fā)電功率大小可根據(jù)系留飛行器的飛行姿態(tài)的改變而變化。9.系留飛行系統(tǒng)，包括系留飛行器，系留飛行器包括機身、固定翼、旋翼，其特征在于:還包括蓄電裝置、用于驅(qū)動所述旋翼轉(zhuǎn)動的電機，所述電機有發(fā)電機模式和電動機模式兩種工作模式，在電動機模式，所述電機帶動旋翼轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力，所述電機從所述蓄電裝置處獲得電能;在發(fā)電機模式，所述旋翼在風(fēng)力的作用下反驅(qū)動所述電機進行發(fā)電并將發(fā)電所產(chǎn)生的電能儲存在所述蓄電裝置內(nèi)并供應(yīng)系留飛行器上其它裝置的電能需求。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述機身上設(shè)有上下貫通的水平涵道，所述旋翼包括水平旋翼，所述水平涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、水平旋翼。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述機身上還設(shè)有垂直涵道，所述旋翼包括垂直旋翼，所述垂直涵道內(nèi)設(shè)有所述的電機、垂直旋翼。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述水平涵道、垂直涵道均呈兩端開口大、中部口小的漸縮漸擴狀。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述系留飛行系統(tǒng)包括錨地平臺，錨地平臺上設(shè)有電源，所述機身上還設(shè)有用于與錨地平臺進行駁接以通過錨地平臺上的電源對所述系留飛行器進行充電的駁接件。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述錨地平臺為浮空器平臺或固定平臺或車載平臺或船載平臺，所述錨地平臺上設(shè)有用于與所述系留飛行器進行系留操作并使其進入系留飛行狀態(tài)的系留纜繩，所述錨地平臺上設(shè)有用于收放所述系留纜繩的卷揚裝置。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述錨地平臺為浮空器平臺，所述系留纜繩上設(shè)有在空中漂浮的錨地浮空器，所述電源設(shè)置在所述錨地浮空器上。16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述系留纜繩上設(shè)有用于分擔(dān)系留纜繩負(fù)重的輔助升力浮空器。17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述系留飛行器上設(shè)有用于與相應(yīng)的錨地平臺進行系留操作使所述系留飛行器進入系留飛行狀態(tài)的系留纜繩。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述系留飛行器上設(shè)有用于收放所述系留纜繩的卷揚裝置，所述系留纜繩的用于與錨地平臺連接的一端設(shè)有配重件。19.根據(jù)權(quán)利要求9至15任一項所述的系留飛行系統(tǒng)，其特征在于:所述電機的發(fā)電功率大小可根據(jù)系留飛行器的飛行姿態(tài)的改變而變化。
【文檔編號】B64F1/12GK105923152SQ201610336893
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】蘇躍進, 蘇寄閑, 王勝春
【申請人】蘇躍進, 蘇寄閑, 王勝春