一种基于浮空平台的四旋翼飞行器的制作方法

1.本申请属于浮空器技术领域，尤其涉及一种基于浮空平台的四旋翼飞行器。


背景技术：

2.基于浮空平台的四旋翼飞行器是利用净浮力实现高度控制、四旋翼执行抗风机动飞行的一种长航时、大载荷新概念飞行器，通过携带光学、微波等遥感载荷和无线通信载荷，为战场侦察监视、赛事直播、抗震救灾、基础设施监察、环境监测、高速通信、农林植保等应用领域提供崭新的技术手段。
3.目前，四旋翼飞行器普遍航时较短，而采用系留方式的四旋翼无人机虽然解决了电池续航的问题，但其只能在固定系留位置移动，机动性较差，无法根据需要实时改变观测位置。
4.因此，为了解决上述技术问题，本申请提出了一种兼具长航时及机动优势的四旋翼浮空器。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本申请提供了一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，所述四旋翼飞行器包括：
6.浮空平台，具有一球体结构；其中，所述浮空平台用于提供主要升力；
7.旋翼机构，对称设置在所述球体结构中，用于提供辅助升力以及空中机动能力；
8.任务载荷设备，设置在所述球体结构上，用于进行通信中继、侦察监视以及直播录像。
9.优选地，所述球体结构包括囊体，所述囊体内部充氦气；其中，所述氦气用于提供主要升力。
10.优选地，所述浮空平台还包括：
11.压力调节设备，用于控制所述球体结构的气动外形以及刚度；
12.测控设备，具有传感器；其中，所述传感器用于检测所述四旋翼飞行器的飞行参数，并将所述飞行参数发送至控制中心；
13.电源设备，分别与所述压力调节设备和所述测控设备电连接；其中，所述电源设备用于向所述压力调节设备和所述测控设备供电。
14.优选地，所述电源设备，还分别与所述旋翼机构和所述任务载荷设备电连接；其中，所述电源设备用于向所述旋翼机构和所述任务载荷设备供电。
15.优选地，所述旋翼机构包括：
16.旋翼，对称布置于所述浮空平台外侧的四个方向；
17.电机，与所述旋翼连接，用于为所述旋翼提供动力。
18.优选地，所述旋翼机构还包括：
19.电调；
20.飞控计算机，与所述电调连接；其中，所述飞控计算机和所述电调用于控制所述旋翼的转速及偏转角度
21.优选地，所述任务载荷设备包括视频和音频采集设备、大气环境监测设备和数据采集系统。
22.优选地，所述任务载荷设备还包括空中数据通信与网络系统、光电载荷和无线通信设备。
23.本申请的有益技术效果：
24.本申请提供的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，兼具了续航时间长以及机动灵活的优势。
附图说明
25.图1是本申请实施例提供的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器的结构示意图；
26.图2是本申请实施例提供的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器的俯视图。
具体实施方式
27.请参阅图1-2，本申请属于浮空器领域，本申请提供的飞行器在军民用领域具有广阔的应用前景。
28.需要说明的是，该飞行器兼具浮空器和四旋翼无人机的特点。与浮空器相比，四旋翼浮空器采用四旋翼与气囊融合的布局方式，更利于飞行器的平衡，降低了飞行阻力，具有机动性强、抗风能力高、使用灵活等特点，可持续悬停执行飞行任务。
29.与无人机相比，四旋翼浮空器续航时间远大于多旋翼类飞行器的平均续航时间(30min)，借助浮空平台载重能力显著提升，能够快速部署于中低空环境区域，未来可通过多机编队飞行实现飞行器之间的协同作业。
30.在本申请实施例中，本申请的飞行器主要用于实现对地的通信、监测及摄像功能：摄像机/光电吊舱等载荷实时拍摄目标影像，通过控制器(如单片机、 plc)采集记录飞行器的位置和时间信号，同时数传/图传电台将图像、飞行参数下传至地面。
31.并且，四旋翼浮空器升空后，依靠氦气浮力及旋翼产生的升力保持高度，借助电机的矢量转动可实现抗风悬停，达到长航时定点观测的目的。
32.在一种可行的实现方式中，四旋翼浮空器主要由旋翼机构、浮空平台及任务载荷三部分构成。
33.其中，浮空平台提供主要升力，旋翼机构提供辅助升力及空中机动能力，任务载荷可根据任务需求搭载不同设备，完成通信中继、侦察监视、直播录像等任务，如图2所示。
34.在一种可行的实现方式中，如图1所示，旋翼机构主要由旋翼、电机、电调及飞控计算机等组成，对称布置于浮空器外侧四个方向，由飞控计算机控制旋翼转速及偏转角度，为浮空器提供持续驻空及机动飞行能力。
35.其中，在合适高度处浮空器处于重浮力平衡状态，此时旋翼机构仅需对浮空器进行姿态调节以稳定空中状态，大大降低了旋翼机构电量需求，提升其空中长航时工作能力。
36.在一种可行的实现方式中，浮空平台由球体结构、压力调节设备、电源设备、测控设备等组成。球体结构主体为囊体，内部充氦气为四旋翼浮空系统提供升力。
37.其中，压力调节设备可保证浮空平台在不同高度均能保持良好的气动外形，并具有足够刚度；电源设备主要提供旋翼机构、任务载荷设备、压力调节设备及测控设备在正常及紧急情况下运行所需电能；测控设备通过传感器监测四旋翼浮空系统各项参数，并提供控制中心进行数据处理。
38.在一种可行的实现方式中，任务载荷设备主要包括大气环境监测和数据采集系统、空中数据通信与网络系统、光电载荷、无线通信设备等，根据任务需求不同进行合理搭配；当然还可以是其他设备，在此不做限定。
39.本申请属于基于浮空平台的四旋翼飞行器，充分发挥浮空器长航时飞行和四旋翼可悬停或机动飞行的优势，使该飞行器具有研制成本低、安全可靠性高、长航时大载荷等特点。
40.本申请提供的该款飞行器可集成多种功能及接口，拓展性强，通过携带不同类型的载荷(遥感载荷、光电载荷和无线通信载荷)执行各类飞行任务，满足用户特殊需求。


技术特征：
1.一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述四旋翼飞行器包括：浮空平台，具有一球体结构；其中，所述浮空平台用于提供主要升力；旋翼机构，对称设置在所述球体结构中，用于提供辅助升力以及空中机动能力；任务载荷设备，设置在所述球体结构上，用于进行通信中继、侦察监视以及直播录像。2.根据权利要求1所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述球体结构包括囊体，所述囊体内部充氦气；其中，所述氦气用于提供主要升力。3.根据权利要求1所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述浮空平台还包括：压力调节设备，用于控制所述球体结构的气动外形以及刚度；测控设备，具有传感器；其中，所述传感器用于检测所述四旋翼飞行器的飞行参数，并将所述飞行参数发送至控制中心；电源设备，分别与所述压力调节设备和所述测控设备电连接；其中，所述电源设备用于向所述压力调节设备和所述测控设备供电。4.根据权利要求3所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述电源设备，还分别与所述旋翼机构和所述任务载荷设备电连接；其中，所述电源设备用于向所述旋翼机构和所述任务载荷设备供电。5.根据权利要求4所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼机构包括：旋翼，对称布置于所述浮空平台外侧的四个方向；电机，与所述旋翼连接，用于为所述旋翼提供动力。6.根据权利要求5所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼机构还包括：电调；飞控计算机，与所述电调连接；其中，所述飞控计算机和所述电调用于控制所述旋翼的转速及偏转角度。7.根据权利要求4所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述任务载荷设备包括视频和音频采集设备、大气环境监测设备和数据采集系统。8.根据权利要求7所述的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，其特征在于，所述任务载荷设备还包括空中数据通信与网络系统、光电载荷和无线通信设备。

技术总结
本申请提供了一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，所述四旋翼飞行器包括：浮空平台，具有一球体结构；其中，所述浮空平台用于提供主要升力；旋翼机构，对称设置在所述球体结构中，用于提供辅助升力以及空中机动能力；任务载荷设备，设置在所述球体结构上，用于进行通信中继、侦察监视以及直播录像；本申请提供的一种基于浮空平台的四旋翼飞行器，兼具了续航时间长以及机动灵活的优势。及机动灵活的优势。及机动灵活的优势。


技术研发人员：罗战虎 李坤 王斌斌 李庄 刘婷婷 谢凤云
受保护的技术使用者：中国特种飞行器研究所
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8