本實用新型涉及一種固定翼無人機。

背景技術(shù)：

由于無人機具有機動快速、使用成本低、維護使用簡單等特點，因此在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛被運用。但迄今為止，世界上使用的無人機由于受制于起降技術(shù)局限性，實際使用仍然得不到全方位應用。在固定翼垂直起降無人機方面，僅僅在西方少數(shù)幾個發(fā)達國家中海軍中鮮有應用，而雙電池混合動力固定翼垂直起降無人機還是空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種無人機，其通過雙電池協(xié)同工作，提高起飛效率和懸停的穩(wěn)定性，以及延長了續(xù)航里程。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種無人機，包括：充放電控制模塊、與該充放電控制模塊相連的燃料電池和鋰電池，所述充放電控制模塊由一處理器模塊控制，即當處理器模塊獲得無人機上升或懸停指令，則所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池和鋰電池同時對飛機動力系統(tǒng)進行供電；以及在巡航過程中，所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池對飛機動力系統(tǒng)進行供電，且同時通過燃料電池對鋰電池進行充電。

進一步，所述飛機動力系統(tǒng)包括：由處理器模塊控制的水平動力子系統(tǒng)和垂直動力子系統(tǒng)；其中所述水平動力子系統(tǒng)位于機身處，且包括：水平螺旋槳機構(gòu)；所述垂直動力子系統(tǒng)包括：對稱設于左、右機翼處的垂直螺旋槳機構(gòu)；以及所述處理器模塊還與用于檢測無人機飛行姿態(tài)的陀螺儀、用于對無人機進行定位的GPS模塊相連。

進一步，所述垂直螺旋槳機構(gòu)包括至少一垂直螺旋槳，用于將垂直螺旋槳機構(gòu)懸掛于機翼下方的懸掛裝置，所述垂直螺旋槳適于通過相應微型電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動；所述懸掛裝置包括：適于使垂直螺旋槳向前或向后傾斜的第一角度微調(diào)電機，以及使垂直螺旋槳向左或向右傾斜的第二角度微調(diào)電機；其中所述第一、第二角度微調(diào)電機和微型電機均由處理器模塊控制，以根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直螺旋槳的轉(zhuǎn)速。

進一步，所述無人機還設有用于檢測飛行過程中側(cè)風的風向傳感器和風速傳感器，所述風向傳感器和風速傳感器適于將當前飛機所受側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器模塊；所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定當前飛行姿態(tài)。

本實用新型還提供了一種無人機的工作方法，所述無人機包括：充放電控制模塊、與該充放電控制模塊相連的燃料電池和鋰電池，所述充放電控制模塊由一處理器模塊控制；所述工作方法包括：當處理器模塊獲得無人機上升或懸停指令，則所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池和鋰電池同時對飛機動力系統(tǒng)進行供電；在巡航過程中，所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池對飛機動力系統(tǒng)進行供電，且同時通過燃料電池對鋰電池進行充電。

進一步，所述處理器模塊還與用于檢測無人機飛行姿態(tài)的陀螺儀、用于對無人機進行定位的GPS模塊相連；所述飛機動力系統(tǒng)包括：由處理器模塊控制的水平動力子系統(tǒng)和垂直動力子系統(tǒng)；其中所述水平動力子系統(tǒng)位于機身處，且包括水平螺旋槳機構(gòu)；所述垂直動力子系統(tǒng)包括：對稱設于左、右機翼處的垂直螺旋槳機構(gòu)；所述垂直螺旋槳機構(gòu)包括至少一垂直螺旋槳，用于將垂直螺旋槳機構(gòu)懸掛于機翼下方的懸掛裝置，所述垂直螺旋槳適于通過相應微型電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動；所述懸掛裝置包括：適于使垂直螺旋槳向前或向后傾斜的第一角度微調(diào)電機，以及使垂直螺旋槳向左或向右傾斜的第二角度微調(diào)電機；其中所述第一、第二角度微調(diào)電機和微型電機均由處理器模塊控制，以根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直螺旋槳的轉(zhuǎn)速；根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和轉(zhuǎn)速的方法包括：所述處理器模塊適于控制第一角度微調(diào)電機帶動垂直螺旋槳向前傾斜，同時控制水平螺旋槳機構(gòu)中水平螺旋槳工作，以縮短無人機到達設定的巡航高度的時間，且在無人機在達到巡航高度的同時，滿足其巡航速度。

進一步，所述無人機還設有用于檢測飛行過程中側(cè)風的風向傳感器和風速傳感器，所述風向傳感器和風速傳感器適于將當前飛機所受側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器模塊；所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定與當前飛行姿態(tài)。

進一步，所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定與當前飛行姿態(tài)的方法包括：若無人機在空中懸停，則水平螺旋槳停止工作，且垂直螺旋槳工作，所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，改變垂直螺旋槳的傾角和轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定懸停姿態(tài)；若無人機巡航，所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，改變垂直螺旋槳的傾角和轉(zhuǎn)速，以保持巡航高度。

進一步，所述處理器模塊適于判斷側(cè)風的風向和風速是否有助于飛行，若有助于飛行，則降低垂直螺旋槳和/或水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，并通過充放電控制模塊控制燃料電池對對鋰電池進行充電。

本實用新型的無人機及其工作方法的有益效果：通過與充放電控制模塊相連的燃料電池和鋰電池，使無人機在上升或懸停時，燃料電池和鋰電池協(xié)同工作，提高了起飛效率以及懸停穩(wěn)定性，并且在巡航時，通過燃料電池對鋰電池進行充電，提高了巡航里程。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明：

圖1是本實用新型的無人機的控制原理圖；

圖2是本實用新型的無人機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的垂直螺旋槳機構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖中：水平動力子系統(tǒng)1、水平螺旋槳101、垂直動力子系統(tǒng)2、垂直螺旋槳201、微型電機202、機翼3、懸掛裝置4、第一角度微調(diào)電機401、第二角度微調(diào)電機402。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。

實施例1

如圖1所示，本實用新型提供了一種無人機，包括：充放電控制模塊、與該充放電控制模塊相連的燃料電池和鋰電池，所述充放電控制模塊由一處理器模塊控制，即當處理器模塊獲得無人機上升或懸停指令，則所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池和鋰電池同時對飛機動力系統(tǒng)進行供電；以及在巡航過程中，所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池對飛機動力系統(tǒng)進行供電，且同時通過燃料電池對鋰電池進行充電。

所述飛機動力系統(tǒng)包括：由處理器模塊控制的水平動力子系統(tǒng)1和垂直動力子系統(tǒng)2；其中所述水平動力子系統(tǒng)1位于機身處，且包括：水平螺旋槳機構(gòu)；所述垂直動力子系統(tǒng)2包括：對稱設于左、右機翼3處的垂直螺旋槳201機構(gòu)；以及所述處理器模塊還與用于檢測無人機飛行姿態(tài)的陀螺儀、用于對無人機進行定位的GPS模塊相連。

所述垂直螺旋槳201機構(gòu)包括至少一垂直螺旋槳201，用于將垂直螺旋槳201機構(gòu)懸掛于機翼3下方的懸掛裝置4，所述垂直螺旋槳201適于通過相應微型電機202驅(qū)動轉(zhuǎn)動；所述懸掛裝置4包括：適于使垂直螺旋槳201向前或向后傾斜的第一角度微調(diào)電機401（如圖3中F1方向），以及使垂直螺旋槳201向左或向右傾斜的第二角度微調(diào)電機402（如圖3中F2方向）；其中所述第一、第二角度微調(diào)電機和微型電機202均由處理器模塊控制，以根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角和垂直螺旋槳201的轉(zhuǎn)速。

圖3中一垂直螺旋槳201包括兩個垂直螺旋槳201，且前后對稱設置，因此，也同樣包括兩個第二角度微調(diào)電機402，該兩個第二角度微調(diào)電機402由處理器模塊控制適于同步轉(zhuǎn)動。

所述無人機還設有用于檢測飛行過程中側(cè)風的風向傳感器和風速傳感器，所述風向傳感器和風速傳感器適于將當前飛機所受側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器模塊；所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定當前飛行姿態(tài)。

具體的，所述風向傳感器和風速傳感器用于測得無人機在飛行過程中實際獲得的側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，進而通過垂直螺旋槳201的傾角，即前或后，左或右調(diào)節(jié)，并結(jié)合垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以起到穩(wěn)定飛行姿態(tài)的效果，并且若側(cè)風有利于飛行，則還可以適當降低水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，將燃料電池的更多電力分配給鋰電池，對鋰電池進行充電。

例如飛機從東往西飛行，若遇到西南方向的側(cè)風，則處理器模塊適于調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角，即向西南方向傾斜，以抵消西南方向的側(cè)風對無人機飛行路線的影響；并且，根據(jù)風速大小，改變垂直螺旋槳201的轉(zhuǎn)速。

其中，所述處理器模塊例如但不限于采用單片機或者ARM處理器。

實施例2

在實施例1基礎上，本實用新型還提供了一種無人機的工作方法。

其中所述無人機包括：充放電控制模塊、與該充放電控制模塊相連的燃料電池和鋰電池，所述充放電控制模塊由一處理器模塊控制；所述工作方法包括：當處理器模塊獲得無人機上升或懸停指令，則所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池和鋰電池同時對飛機動力系統(tǒng)進行供電；以及在巡航過程中，所述處理器模塊通過充放電控制模塊控制燃料電池對飛機動力系統(tǒng)進行供電，且同時通過燃料電池對鋰電池進行充電。

所述處理器模塊還與用于檢測無人機飛行姿態(tài)的陀螺儀、用于對無人機進行定位的GPS模塊相連；所述飛機動力系統(tǒng)包括：由處理器模塊控制的水平動力子系統(tǒng)1和垂直動力子系統(tǒng)2；其中所述水平動力子系統(tǒng)1位于機身處，且包括水平螺旋槳機構(gòu)；所述垂直動力子系統(tǒng)2包括：對稱設于左、右機翼3處的垂直螺旋槳201機構(gòu)；所述垂直螺旋槳201機構(gòu)包括至少一垂直螺旋槳201，用于將垂直螺旋槳201機構(gòu)懸掛于機翼3下方的懸掛裝置4，所述垂直螺旋槳201適于通過相應微型電機202驅(qū)動轉(zhuǎn)動；所述懸掛裝置4包括：適于使垂直螺旋槳201向前或向后傾斜的第一角度微調(diào)電機401，以及使垂直螺旋槳201向左或向右傾斜的第二角度微調(diào)電機402；其中所述第一、第二角度微調(diào)電機和微型電機202均由處理器模塊控制，以根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角和垂直螺旋槳201的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角和轉(zhuǎn)速的方法包括：所述處理器模塊適于控制第一角度微調(diào)電機401帶動垂直螺旋槳201向前傾斜，同時控制水平螺旋槳機構(gòu)中水平螺旋槳工作，以縮短無人機到達設定的巡航高度的時間，且在無人機在達到巡航高度的同時，滿足其巡航速度。

所述無人機還設有用于檢測飛行過程中側(cè)風的風向傳感器和風速傳感器，所述風向傳感器和風速傳感器適于將當前飛機所受側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器模塊；所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定與當前飛行姿態(tài)。

具體的，所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的傾角和垂直、水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定與當前飛行姿態(tài)的方法包括：若無人機在空中懸停，則水平螺旋槳停止工作，且垂直螺旋槳201工作，所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，改變垂直螺旋槳201的傾角和轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定懸停姿態(tài)；若無人機巡航，所述處理器模塊適于根據(jù)側(cè)風的風向和風速數(shù)據(jù)，改變垂直螺旋槳201的傾角和轉(zhuǎn)速，以保持巡航高度。

具體實施過程：若無人機在控制懸停，若遇到從東往西的側(cè)風，則垂直螺旋槳201的傾角對應側(cè)風方向，以抵消側(cè)風對無人機飛行姿態(tài)的影響，并且根據(jù)側(cè)風的風速調(diào)節(jié)垂直螺旋槳201的轉(zhuǎn)速。

所述處理器模塊適于判斷側(cè)風的風向和風速是否有助于飛行，若有助于飛行，則降低垂直螺旋槳201和/或水平螺旋槳的轉(zhuǎn)速，并通過充放電控制模塊控制燃料電池對對鋰電池進行充電，進而提高了無人機的巡航里程。