[发明专利]一种物流无人直升机

说明书

技术领域

本发明属于航空技术领域，涉及一种无人机，特别是一种物流无人直升机。

背景技术

随着城市生活节奏不断加快，对物流效率要求不断提高，传统地面车辆运输已经不能满足快速、实时速递的需要，无人机空中物流应运而生。在偏远地区、山区地形状态下，特别是如泰山等景区，山路崎岖，人力运输物品耗时费力，效率低下，依靠物流无人机将大幅度提高物品配送效率，降低人力成本。传统的单旋翼无人机，由于旋翼长度较长，高速旋转时占地面积大，在起降时对地面人员和物品产生较大的安全威胁，而多轴无人机，由于目前只能采用有限的电池动力，导致航时短、载重小，不能同时兼顾航时和载重的要求，而且安全性差，这两种无人机都不能满足城市、偏远地区和山区等地区的空中物流承载工具要求。因此，需要有一种这样的无人机，能够满足垂直起降、较大载重和较长航时、具有较低的对地面损害设计和良好的运行安全性，同时在能量管理方面优于当前的无人机。

发明内容

本发明的目的是：提出一种物流无人直升机，同时满足长航时、大载重和运行安全性要求，特别适合在城市、山区、偏远地区承担物流工作。

本发明的技术方案是：一种物流无人直升机，包括机身1和设置在机身1上的旋翼，所述机身1为十字型结构，四根机体框架2固定于十字形结构上将机身1托起，在机身1的中央位置安装有中央共轴对转双旋翼3，由油动发动机4提供动力，在十字形结构的四个末端安装有四个提供调姿能力的电动四旋翼5，四个电动四旋翼5分别由四个无刷电动机6提供动力，具有整流外形的货框7通过货框架8吊挂在机身下方。

所述中央共轴对转双旋翼3通过对转轴9安装在机身1的中央位置，对转轴9连接油动发动机4，对转轴9的下端连接共轴发电机11，共轴发电机11连接到机载充电电池12；直升机正常飞行时，油动发动机4提供动力驱动对转轴9旋转进而带动中央共轴对转双旋翼旋转3，共轴发电机11在对转轴9的驱动下将产生的电能存储到机载充电电池12；在油动发动机4失效而不能产生动力时，与中央共轴对转双旋翼3共轴的共轴发电机11转换为电动机，依靠机载充电电池12提供的电力维持中央共轴对转双旋翼3的工作，提供升力，降低下落速度。

无刷电动机6与机载充电电池12连接，在油动发动机4失效而不能产生动力时，电动四旋翼5除了继续提供调姿能力，也将依靠机载电池12提供的电力提供辅助升力，连同中央共轴对转双旋翼3使直升机缓慢降落到地面。

还设置有与油动发动机4和无刷电动机6以及机载充电电池12连接的机载飞行控制系统13，在机体框架上设置有若干个超声波探测仪14，超声波探测仪14将六个方向的障碍信号传递给机载飞行控制系统13，使飞机在空中采用回避或停留方式避免碰撞，在下降至起降台时，超声波探测仪14将距离地面距离信号提供给机载飞行控制系统13，使飞机缓慢降落至地面，以免损坏飞机。

还设置有与油动发动机4、无刷电动机6、共轴发电机11以及机载充电电池12连接的机载能量控制系统15，共轴发电机11产生的电能由机载能量控制系统15存储于机载充电电池12，并同时提供给无刷电动机6，减少无刷电动机6自带电池的消耗量；在油动发动机4失效停转时，机载能量控制系统15将电能提供给共轴发电机11使之成为电动机带动中央共轴对转双旋翼3继续工作，降低飞行器下落速度，并同时将部分电能提供给电动四旋翼5，使之继续完成姿态调整功能外并提供部分升力。

在机体框架2的底部设置有起落架16，所述起落架16内嵌充气气囊17，充气气囊17连接有高压气瓶18，紧急迫降时高压气瓶18对充气气囊17充气形成缓冲气囊，降低对地面物体的伤害。

在机身1的外围还设置有防撞的旋翼围框10。

本发明的优点是：本发明兼顾长航时、安全性、能量利用、地面操纵便利的优点，能够作为一款物流用无人机投入使用。

本发明采用油动-电动组合的长航时设计，本发明采用油动发动机驱动中央共轴对转双旋翼，提供大升力和长航时能力，但是不采用斜盘等旋翼控制机构，减少结构复杂性和重量。采用四周电动多旋翼，提供姿态调整和飞行控制，同时，还能提出部分升力。这种设计，充分发挥了油动发动机+旋翼的长航时和大升力优点，发挥了电动多旋翼的姿态调整能力，在使用中电动多旋翼仅用于调姿而不会消耗大量电力用于产生升力，从而解决了纯四旋翼的电力不足和升力不足问题。