利用发动机废气进行垂直起降的无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种利用发动机废气进行垂直起降的无人机，所述无人机包括无人机机体和柔性连接于所述无人机机体上方的热气球气囊；所述无人机机体的尾部安装有发动机驱动机构和转向机构；所述发动机驱动机构的排气管出气口经管道连通至所述热气球气囊的底部开口；所述无人机还包括有设于所述热气球气囊内的内部传感器和设于所述无人机机体外的外部传感器；所述无人机机体上设有控制单元，所述发动机驱动机构、转向机构、内部传感器和外部传感器均与所述控制单元连接。本发明专利技术通过将发动机的高温废气排入热气球气囊内，以热气球气囊带动无人机机体升空，从而充分发挥燃料的作用，节省燃料用料，显著提高了无人机的起飞能力和载重能力。

【技术实现步骤摘要】
利用发动机废气进行垂直起降的无人机
本专利技术涉及垂直起降无人机
，具体涉及到一种利用发动机废气进行垂直起降的无人机。
技术介绍
近年来，随着无人机的发展，相较于以往，无人机不断地被运用于更多行业领域。其中的小型无人机因其建造、使用成本低、地勤保障要求低、机动性强的部分优势更是不断被用于军用、民用等。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需。目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。与垂直起降的无人机相比，现有固定翼小型无人机在起飞重量和功率比上存在较大优势，可以携带更多的设备和物资。但是固定翼无人机存在需要专用跑道、起飞距离相对较长、起飞不容易等问题。因此，在一些起飞条件较差的地区和航行速度需求较低的领域内，垂直起降无人机具有不可替代的优势。而对于垂直起降的无人机而言，其相同功率的载重能力远小于固定翼无人机，导致其应用范围受到极大的限制，性价比不高。因此，有必要寻找一种手段，使得垂直起降无人机能够在增加载重能力的同时又不过多地产生其他负担，扩大其应用范围和经济价值，尤其是对于农业等领域低附加值领域具有重要的社会价值和经济价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种利用发动机废气进行垂直起降的无人机，以解决传统的垂直起降无人机载重能力弱的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种利用发动机废气进行垂直起降的无人机，所述无人机包括无人机机体和柔性连接于所述无人机机体上方的热气球气囊；所述无人机机体的尾部安装有发动机驱动机构和转向机构；所述发动机驱动机构的排气管出气口经管道连通至所述热气球气囊的底部开口；所述无人机还包括有设于所述热气球气囊内、用于检测所述热气球气囊内部气体环境物理参数的内部传感器，以及设于所述无人机机体外、用于检测所述无人机所处外部大气环境物理参数的外部传感器；所述无人机机体上设有控制单元，所述发动机驱动机构、转向机构、内部传感器和外部传感器均与所述控制单元连接。作为上述方案的进一步技术方案，所述发动机驱动机构的排气管经三通阀连接有导气管和废气管；所述三通阀与所述控制单元连接并由控制单元控制动作；其中，所述导气管的出气口朝向所述热气球气囊的底部开口，所述废气管的出气口远离所述热气球气囊的底部开口。作为上述方案的进一步技术方案，所述无人机还包括有与所述控制单元连接的发动机废气温度传感器，所述控制单元接收到发动机废气温度传感器检测到的废气温度后控制三通阀动作。作为上述方案的进一步技术方案，所述发动机驱动机构包括设于所述无人机机体尾部的发动机以及与所述发动机连接的螺旋桨。作为上述方案的进一步技术方案，所述发动机驱动机构还包括有离合器，所述螺旋桨通过所述离合器与所述发动机连接。作为上述方案的进一步技术方案，所述发动机驱动机构还包括有变速器，所述螺旋桨通过所述变速器与所述离合器连接。作为上述方案的进一步技术方案，所述环境物理参数包括气体的温度、湿度和/或气压。作为上述方案的进一步技术方案，所述外部传感器包括海拔高度计。作为上述方案的进一步技术方案，所述外部传感器包括有设于所述无人机机体上并与所述控制单元连接的空速传感器。作为上述方案的进一步技术方案，所述热气球气囊的重心与所述无人机机体的重心同在一条竖直线上。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：通过将发动机的高温废气排入热气球气囊内，以热气球气囊带动无人机机体升空，从而充分发挥燃料的作用，节省燃料用料，显著提高了无人机的起飞能力和载重能力。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中各标号的释义为：热气球气囊10，无人机机体11，发动机12，离合器13，变速器14，螺旋桨15，三通阀16，方向舵17，内部传感器18，外部传感器19。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以便对本专利技术的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。显然，对这些实施例的说明是示意性的，并不构成对本专利技术的具体限定，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的优选实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本申请实施例所述的利用发动机废气进行垂直起降的无人机包括无人机机体11和热气球气囊10，所述热气球气囊10通过柔性连接与所述无人机机体11连接在一起，并且热气球气囊10在起飞时位于无人机机体11的正上方，优选为所述热气球气囊10的重心与所述无人机机体11的重心同在一条竖直线上，以保证无人机能垂直起飞，且有较佳的起飞载重能力。所述无人机机体11的尾部安装有发动机驱动机构和转向机构，所述发动机驱动机构的排气管出气口经管道连通至所述热气球气囊10的底部开口。本申请实施例通过热气球气囊10给无人机机体11提供升力，大大提升了无人机的起飞能力和载重能力。所述无人机机体11可以根据需求设计成任意形状，作为优选可以设计成流线型以降低飞行阻力。所述无人机机体11设有载物仓以装载货物。所述无人机还包括有设于所述热气球气囊10内、用于检测所述热气球气囊10内部气体环境物理参数的内部传感器18，以及设于所述无人机机体11外、用于检测所述无人机所处外部大气环境物理参数的外部传感器19。所述无人机机体11上设有控制单元，所述发动机驱动机构、转向机构、内部传感器18和外部传感器19均与所述控制单元连接。所述发动机驱动机构用于为无人机机体11提供动力，包括直接提供的前行动力和间接提供的上升动力。所述转向机构用于实现无人机机体11前行方向的调整，可根据需求改变无人机的飞行方向，本申请实施例采用方向舵17作为转向机构，方向舵17结构简单，易于控制，且不太影响飞行姿态。所述发动机驱动机构和转向机构均由所述控制单元控制动作，无人机升空后，所述控制单元可在接收到内部传感器18和外部传感器19采集的环境物理参数数据后控制发动机驱动机构和转向机构动作。所述发动机驱动机构的排气管经三通阀16连接有导气管和废气管，所述三通阀16与所述控制单元连接并由控制单元控制动作。其中，所述导气管的出气口朝向所述热气球气囊10的底部开口，所述废气管的出气口远离所述热气球气囊10的底部开口（即将此部分废气直接排入大气）。在需要为热气球气囊10充气时，通过调整三通阀16使发动机驱动机构的排气管排出的高温废气全部通过导气管排入热气球气囊10内，以快本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用发动机废气进行垂直起降的无人机，其特征在于：所述无人机包括无人机机体（11）和柔性连接于所述无人机机体（11）上方的热气球气囊（10）；所述无人机机体（11）的尾部安装有发动机驱动机构和转向机构；所述发动机驱动机构的排气管出气口经管道连通至所述热气球气囊（10）的底部开口；所述无人机还包括有设于所述热气球气囊（10）内、用于检测所述热气球气囊（10）内部气体环境物理参数的内部传感器（18），以及设于所述无人机机体（11）外、用于检测所述无人机所处外部大气环境物理参数的外部传感器（19）；所述无人机机体（11）上设有控制单元，所述发动机驱动机构、转向机构、内部传感器（18）和外部传感器（19）均与所述控制单元连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用发动机废气进行垂直起降的无人机，其特征在于：所述无人机包括无人机机体（11）和柔性连接于所述无人机机体（11）上方的热气球气囊（10）；所述无人机机体（11）的尾部安装有发动机驱动机构和转向机构；所述发动机驱动机构的排气管出气口经管道连通至所述热气球气囊（10）的底部开口；所述无人机还包括有设于所述热气球气囊（10）内、用于检测所述热气球气囊（10）内部气体环境物理参数的内部传感器（18），以及设于所述无人机机体（11）外、用于检测所述无人机所处外部大气环境物理参数的外部传感器（19）；所述无人机机体（11）上设有控制单元，所述发动机驱动机构、转向机构、内部传感器（18）和外部传感器（19）均与所述控制单元连接。


2.如权利要求1所述的利用发动机废气进行垂直起降的无人机，其特征在于：所述发动机驱动机构的排气管经三通阀（16）连接有导气管和废气管；所述三通阀（16）与所述控制单元连接并由控制单元控制动作；其中，所述导气管的出气口朝向所述热气球气囊（10）的底部开口，所述废气管的出气口远离所述热气球气囊（10）的底部开口。


3.如权利要求2所述的利用发动机废气进行垂直起降的无人机，其特征在于：所述无人机还包括有与所述控制单元连接的发动机废气温度传感器，所述控制单元接收到发动机废气温度传感器检测到的废气温度后控制三通阀（16）动作。

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志强，李智文，方嘉，吴学舜，田维，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51