[发明专利]具有至少一个推进电动机和燃料电池型能源的无人飞行器

说明书

本发明提供一种无人飞行器(10)，其包括：用于为所述无人飞行器(10)至少提供推力的至少一个电动机(1)；以及用于给所述至少一个电动机(1)提供电能的至少一个电能源(2)，所述至少一个电能源(2)由燃料电池形成，所述燃料电池主要包括用于储存燃料的罐(3)，其次包括至少一个单个电池(4)，所述单个电池(4)由被电解质(26)分开的两个电极(5和6)形成，所述燃料电池的至少一个单个电池(4)适合于在所述两个电极(5和6)之间用电化学方法产生电力。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月29日提交的FR1771033的优先权权益，该专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及具有至少一个电动机的无人飞行器领域，该至少一个电动机用于驱动至少一个旋翼或螺旋桨旋转，从而能够为无人飞行器提供推力并且还可能提供升力。

背景技术

这样的无人飞行器是其上没有任何飞行员或机组人员的飞行器。另外，这样的飞行器通常被称为“无人机”(UAV)。

在第一个例子中，这样的无人飞行器可以具有由用于为这种类型的无人飞行器提供升力的机翼形成的固定翼。然后，该固定翼与为这样的无人飞行器至少提供推力的螺旋桨相关联。

在第二个例子中，这样的无人飞行器具有多个旋翼，它们一起形成一组旋转翼并且能够为这种无人机提供升力和/或推力。

在第三个例子中，无人飞行器也可以是混合型的，在这种情况下，它们的要点是至少一个固定翼与至少一个旋转翼组合。此外，例如像适用于可转换型飞行器那样，根据情况，例如旋转翼也可以围绕俯仰轴线(pitching axis)枢转，在这种情况下，例如该旋转翼然后可以以推进螺旋桨模式运行。

然而，一般来说，不论具有至少一个电动机的无人飞行器或飞行器是什么类型，在飞行任务期间的航程是至关重要的，并且总是因对有损于这样的无人飞行器的可接受的有效载荷和/或飞行性能而折衷。

具体而言，用于给电动机供电的蓄电池的尺寸和重量越大，有损于这样的无人机的飞行航程的、用瓦特·小时/千克(W.h/kg)表示的蓄电池的每单位重量的能量密度越重要。此外，在这样的情况下，无人飞行器可以运输的重量(即，其有效载荷)被减小，并且其飞行性能、特别是在速度和加速度方面的飞行性能也会被降低。

如文献US2017/240291、EP2902319、WO2017/004777和US2003/207164中所述，已经提出通过在由燃料电池形成的这种类型的无人飞行器上提供独立能源来减轻该缺点。具体而言，燃料电池具有其重量和它可以为无人飞行器获得的飞行航程之间的比例非常好的优点，这一点在无人飞行器的重量相当大的情况下特别适用。

以已知的方式，这样的燃料电池通过使还原燃料(例如，特别是氢气(H₂))在第一电极(阳极)上氧化并结合氧化剂(例如，空气中的氧气)在第二电极(阴极)上的还原，来利用该还原燃料来产生电压。

然而，这样的能源需要燃料存储罐，并且还需要将单个电池固定到传统无人飞行器的结构上，该传统无人飞行器最初被设计用于承载更多传统的可充电蓄电池，例如锂聚合物型存储电池(也称为“LiPo”电池)或镍氢(NiMh)型存储电池。此外，还需要额外的紧固装置来将罐和单个电池固定到无人飞行器的结构上，并且所得到的无人飞行器没有良好的空气动力学特性，特别是在空气动力学阻力方面。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种能够避免上述限制的新型无人飞行器。具体而言，具有由燃料电池形成的独立能源的这种类型的无人飞行器的航程增加，可接受的有效载荷和/或飞行性能提高。至少，这种类型的无人飞行器能够在飞行航程、有效载荷和飞行性能之间实现良好的折衷。

因此，本发明提供一种无人飞行器，其包括：