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多组高速动力旋翼矩阵结构叠层式直升机的制作方法

时间:2022-02-15 阅读: 作者:专利查询

多组高速动力旋翼矩阵结构叠层式直升机的制作方法

1.本实用新型涉及直升机领域,尤其涉及多组高速动力旋翼矩阵结构叠层式直升机。


背景技术:

2.现有的各种类型的无人消防燃油或电力驱动多旋翼直升机,承载力和续航力严重不足,有效承载力很难超过100kg,满载飞行时间绝大多数只能达到四五十分钟,用于超高建筑灭火装载灭火剂喷射量基本达不到实战要求。同时由于留空时间太短,只能用汽车运至火灾现场附近实施遥控升空侦察和喷洒少量灭火剂,不能直接避开城市拥堵道路,也不能从空中快速远程直扑火场实施遥控远程详细侦查,由此不能及时用较大量的灭火战剂直接高效大面积扑杀火源。由于整个实战过程很可能需要一二个小时的时间才能完成飞行盘旋悬停侦查喷、作战后需飞回充填新灭火剂再次灭火。根据实战发现,遥控无人直升机体型和功率如果过小,在热浪气流中会极不稳定,容易出现引擎故障或控制失稳现象,对人身与社会安全带来较大伤害。众所周知,现在全世界能够做到运载四到六人重量,合计在400kg到1000kg的高性能无人直升机,价格基本都在1500万元到3500万元左右,而且只有极少数发达国家才具备成熟制造力,我国目前基本还是主要依靠引进技术和发动机才能制造。
3.而满载载重300kg以上的无人直升机则属于国际最先进水平,制造困难成本高企,不具备大量普及装备应用的基础。现在国内各个城市200米以上的高楼已经大量建成,进口德国最先进的1200万元的高层灭火车,最高灭火高度也只能达到一百二十米,且车体笨大,路况一差就难于靠近火场,公认应寄希望于大功率直升机悬停超高楼层灭火。如何巧妙解决这些矛盾正是本实用新型的意义所在。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题,提供多组高速动力旋翼矩阵结构叠层式直升机,中心机架上以加盖楼层模式,叠层安装2~4层由高速动力旋翼阵列机组和4~8条延伸臂组合而成的单层驱动结构。
5.为达到上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
6.多组高速动力旋翼矩阵结构叠层式直升机,包括中心支架、延伸臂、电池组、燃油箱、高速动力旋翼阵列机组、中控电脑、装载舱;所述延伸臂均布设于中心支架的四周,所述高速动力旋翼阵列机组设于延伸臂上;所述电池组设于中心支架的顶部,所述燃油箱设于中心支架的上方,所述中控电脑设于燃油箱的下方,所述装载舱设于中心支架的下部;其中,高速动力旋翼阵列机组转速高低响应快速变化均受控于中控电脑的指令。
7.所述高速动力旋翼阵列机组采用成品化低价的高速小型内燃机或高速电机以2~6只数量排布并独立驱动;且在单一矩阵的角度平面空间尺寸内,各成品化低价的高速小型内燃机或高速电机可根据气流变化需求任意排列。
8.所述高速动力旋翼阵列机组转速高低响应快速变化的灵敏度响应时间为100~
200ms。
9.所述延伸臂沿着中心支架的纵向间隔设有多层,相对应地,延伸臂上的高速动力旋翼阵列机组也设为同数量多层。
10.所述延伸臂和高速动力旋翼阵列机组设有2~4层;每层延伸臂设有4~8条。
11.所述延伸臂之间采用管材互相连接。
12.本实用新型还包括若干个轻质减震轮胎,所述轮胎均布设于中心支架的底部。
13.所述轮胎采用轻型减震充气轮胎。
14.所述中心支架的外周设有声光报警灯,所述声光报警灯与中控电脑连接。
15.所述电池组采用大功率启动电池组。
16.相对于现有技术,本实用新型技术方案取得的有益效果是:
17.本实用新型采用每层4~8组独立高速动力旋翼阵列机组向圆心呈角度均布的构架,各个高速动力旋翼阵列机组均配备成品化各自独立引擎的2~6套动力旋翼在延伸臂上构成矩阵排列结构,同时分别独立接受中控电脑的信号指令,互不影响又达到动力需求互补形成合力目的,原则上每个阵列机组损坏15%完全不影响整体安全可靠性,加上本直升机总体至少安装八组到十八组独立高速动力旋翼阵列机组,从而使成本合理前提下令本实用新型抗坠落能力大大提升。因充分考虑工业级无人直升机在使用中不但需要400kg以上的高运载能力,而且安全起降面积不容许太大之实战需求,本实用新型特地将多套4~8根延伸臂上的独立高速动力旋翼阵列机组设计成以合理距离分开后用楼层式叠层模式分组立向串装,将每组2~6套的一组旋翼立向同中心拉开合理间距后,叠层装置于中心支架之上,每一叠层之间根据旋翼气流扰动拉开80cm以上的合理气流间距。航油箱以及载人载装备的模块机舱则安装于中心支架的下部。
18.所述中控电脑可采用4g、5g无线移动通讯信令复加卫星导航信号接受无线遥控指挥仪指令动作,结合通用导航地图模式升空后快速直飞作战现场,同时以悬停盘旋等侦查动作将战场侦查视频实时向战场无线遥控指挥仪沟通并待命发射战剂。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.附图标记:高速动力旋翼阵列机组1,延伸臂2,中心支架3,轮胎4,燃油箱5,电池组6。
具体实施方式
21.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,对本实用新型做进一步详细说明。
22.如图1所示,本实施例包括中心支架3、延伸臂2、电池组6、燃油箱5、高速动力旋翼阵列机组1、轮胎4、中控电脑、装载舱;
23.所述中心支架3整体呈圆柱体设置,所述延伸臂2均布设于中心支架3的四周,所述高速动力旋翼阵列机组1设于延伸臂2上;具体地,所述延伸臂2沿着中心支架3的纵向间隔设有2~4层,相对应地,延伸臂2上的高速动力旋翼阵列机组1也设有2~4层,每层延伸臂2设有4~8条。
24.所述高速动力旋翼阵列机组1采用成品化低价的高速小型内燃机或高速电机以2~6只数量排布并独立驱动;且在单一矩阵的角度平面空间里,各成品化低价的高速小型内燃机或高速电机可根据气流变化需求任意排列,在保障旋翼互相间合理气流距离基础上,各个旋翼的几何布局可以多种排布而不会影响效率。
25.本实施例中,在不影响旋翼运转的适当位置,将延伸臂2用管材互相连接组合成更高强度的相互支撑的组合构架。各组高速动力旋翼阵列机组1也可单独从各自延伸臂2上卸下进行精调和更换。
26.所述电池组6设于中心支架3的顶部,所述燃油箱5设于中心支架3的上方,所述中控电脑设于燃油箱5的下方,所述装载舱以模块方式吊装设于中心支架3的下部空间;所述中心支架3的底部安装四只轻型减震充气轮胎4;
27.所述电池组6采用大功率启动电池组6,形成强力启动电源足以保障各个高速动力旋翼阵列机组1以互相对应的两个机组一对一对分别按预定程序平衡启动。
28.所述高速动力旋翼阵列机组1转速高低响应快速变化的灵敏度响应时间为100~200ms,高速动力旋翼阵列机组1转速高低响应快速变化均受控于中控电脑的指令,当中控电脑发现各个高速动力旋翼阵列机组1的各动力旋翼发生故障率超过15%时,会自动报警并按照预置程序自动返回或降落。
29.当一旦接到作战指令,本实用新型将自动按照预定程序以电力启动各组高速动力旋翼阵列机组1内的动力旋翼引擎,指挥仪按照高德地图等科学方法设定路线指令,在北斗定位和4g、5g移动通讯共同指令模式导引下,依据遥控通讯监控仪的控制指令,快速直飞火灾现场上空或悬停或盘旋地实施侦查,及时将现场视频发给现场指挥员判断分析,并根据指挥员发出的指令用近距安全型灭火火箭弹及强力高压射流枪发射高效灭火药剂。
30.当需要返回装填新弹药时,本实用新型自动依照飞去路线返回装药,确保继续顺利作战。如果野战战场太远信号不佳时,可以单独启用另一架小功率燃油长航时无人直升机搭载通讯中转设备接续信号链接,或启用战场通讯指挥接力操控车辆接续指挥信号链接,确保侦查视频和操控指挥信令顺利通达。
31.除灭火作战和医疗急救外,本实用新型可用于军事巡逻和察打一体化高空作战平台,同时适用于在发生自然灾害地区上空做紧急大功率无线通讯链接平台。如采用双机轮换交替工作模式,也完全可以在灾区上空形成无阻滞4g5g无线通讯信号大面积大功率转播平台。
32.所述中心支架3的外周设有声光报警灯,所述声光报警灯与中控电脑连接;除执行秘密军事任务外,其他工作时间均不停闪动发射led高亮度声光告警,以进一步保障使用安全。为了进一步提升整机安全度,本实用新型可以像民航大飞机一样对中控电脑和配套遥控指挥仪均安装双套备份,可以随时互相切换信令确保安全。
33.由于各套高速动力旋翼阵列机组分别独立工作,互相之间牵制影响小,直升机中控电脑将根据监控结果,发现停转引擎总量达到约15%之后,会立即自动启动识别寻找安全空地降落程序降落,或按照预置指令记忆程序自动飞回作战出发地,从而彻底解决国内外所有的各型大功率通用直升机要么因引擎发生故障直接坠落,要么发生偏航失控,造成很大飞行风险的天然缺陷。由于十几套高速动力旋翼阵列机组同时损坏15%的概率几乎很难出现,加上本直升机具备电脑自动识别操控安全降落功能,本实用新型在低成本大功率
前提下,同时具备超强的抗坠落功能,解决国内外现有大功率无人化消防和医用急救直升机普遍存在的所有难题。根据计算,本实用新型无人直升机在全智能化三人制400kg高承载前提下,制造成本可控制于百万元之内,完全有条件大量的普及化推广应用。因现有动力锂电池功率密度太低,仅仅达到内燃机30%重量功率比,且价格极为昂贵,本实用新型侧重应用高速燃油引擎驱动。
34.本实用新型高速动力旋翼阵列机组巧妙利用国产化电机启动加电子喷射工业规模生产的低成本成品化小型高速内燃机或电机,各个方向延伸臂安装的高速动力旋翼阵列机组,均分别独立受控于中控电脑统一方向自动转速指令工作,即使各套动力旋翼阵列机组中有几套机组同时都出现个别动力旋翼发生故障停转,也不太影响总体工作效能,还可以有效规避大功率直升机超高制造成本,性价比均远高于普通高价大功率大旋翼通用直升机。
35.本实用新型以运载力高达200~800kg和具有极为强悍抗坠落能力的全新叠层串装结构的多动力旋翼矩阵机组遥控智能无人直升机,直接取代现有的承载力只能达到几十公斤的,其可靠度远远难以达到实战要求的大量电动或内燃机驱动低承载力小型遥控无人直升机。