結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種飛行器，特別涉及一種結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前能完成懸停和垂直起降的飛行器的結(jié)構(gòu)主要有單旋翼直升機(jī)、雙旋翼直升機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)、多軸飛行器等。均為大型飛行器，需要飛行員駕駛，并且續(xù)航能力受到油箱容量的限制。
[0003]現(xiàn)有的四軸飛行器續(xù)航能力差，飛行器在飛行中不斷消耗存儲(chǔ)的能量，而且在飛行過(guò)程中能量不能得到補(bǔ)充，飛行器電池的容量決定了飛行器的最大飛行距離。
[0004]目前市面上小型飛行器大致有三種，固定翼機(jī)型，偵查范圍不大，續(xù)航時(shí)間較短。旋翼機(jī)型，動(dòng)力能源無(wú)法解決高效利用，發(fā)動(dòng)機(jī)所占比重較大。撲翼仿生機(jī)型，低雷諾數(shù)下的空氣動(dòng)力學(xué)特性問(wèn)題尚處于研究探索階段，抗干擾能力尚未很好解決，且續(xù)航能力差，大多飛行時(shí)長(zhǎng)20分鐘左右。
[0005]吉林大學(xué)的太陽(yáng)能飛行器與本申請(qǐng)?zhí)岚缸顬榻咏?，但是他的飛行器結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜、操作困難、拼裝極不方便，整套飛行器價(jià)格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在小型飛行器存在的問(wèn)題，提出了一種結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器，是一種全太陽(yáng)能供電，可在空中長(zhǎng)時(shí)間懸停，并可進(jìn)行人流量、車(chē)流量的實(shí)時(shí)傳輸，隱蔽性能好，價(jià)格低廉的微型偵察飛行器。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器，包括螺旋槳、數(shù)塊太陽(yáng)能電池板、動(dòng)力控制單元、平衡控制單元，數(shù)塊太陽(yáng)能電池板以旋轉(zhuǎn)軸中心對(duì)稱(chēng)架設(shè)，每塊太陽(yáng)能板的邊緣架固定置于碳纖維環(huán)上，每塊太陽(yáng)能板的間隙均勻并與飛行器底部圓形骨架連接，螺旋槳軸線與數(shù)塊太陽(yáng)能電池板架設(shè)的旋轉(zhuǎn)軸重合，螺旋槳位于上方，架設(shè)后數(shù)塊太陽(yáng)能電池板的面積大于螺旋槳的槳面，數(shù)塊太陽(yáng)能電池板架設(shè)在螺旋槳產(chǎn)生的氣流區(qū)域之外，動(dòng)力控制單元和平衡控制單元中電機(jī)的總質(zhì)心與機(jī)架對(duì)稱(chēng)線重入口 ο
[0008]所述動(dòng)力控制單元包括無(wú)刷電機(jī)、六通道接收機(jī)、電子調(diào)速器和蓄電池，六通道接收機(jī)與遙控器無(wú)線通訊，六通道接收機(jī)輸出通過(guò)電子調(diào)速器控制無(wú)刷電機(jī)工作，太陽(yáng)能板給蓄電池充電，蓄電池給動(dòng)力控制單元中各個(gè)部件供電。
[0009]所述平衡控制單元包括陀螺儀、帶自平衡程序的arduino pro mini芯片、放大器和四個(gè)空心杯電機(jī)，陀螺儀信號(hào)送arduino pro mini芯片，arduino pro mini芯片輸出控制信號(hào)通過(guò)放大器控制對(duì)稱(chēng)放置的四個(gè)空心杯電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0010]所述太陽(yáng)能電池板采用輕薄可彎曲的太陽(yáng)能電池板。
[0011]所述結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器，還包括攝像頭和圖像傳系統(tǒng)，攝像頭采集圖像通過(guò)圖像傳系統(tǒng)將圖像信息送出。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器，全太陽(yáng)能能源續(xù)航；結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)減少無(wú)用功消耗以及利用壓差增大飛行器的升力；節(jié)能減排，有效減少了現(xiàn)實(shí)中道路監(jiān)測(cè)、地理勘測(cè)、戰(zhàn)術(shù)偵察的不可再生能源消耗、生物質(zhì)能消耗以及人力財(cái)力消耗，同時(shí)相對(duì)于多軸飛行器有效減少了廢聲；體積小、重量輕、隱蔽性好。在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)熱量少，可降低被紅外探測(cè)儀發(fā)現(xiàn)的概率；飛行平穩(wěn)。自行設(shè)計(jì)輔助平衡系統(tǒng)，具有自平衡功能。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器原理示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型柔性太陽(yáng)能板鋪設(shè)俯視圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型電路接線圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型飛行高度平穩(wěn)測(cè)試走勢(shì)圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型升力測(cè)試走勢(shì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]柯恩達(dá)效應(yīng)是指平順地流動(dòng)的流體經(jīng)過(guò)具有一定彎度的凸表面的時(shí)候，有向凸表面吸附的趨向。如圖1所示結(jié)合柯恩達(dá)效應(yīng)的微型太陽(yáng)能偵察飛行器原理示意圖，采用新型輕薄可彎曲的太陽(yáng)能電池板對(duì)稱(chēng)鋪設(shè)在飛行器表面，并且采用八塊電壓為2V的電池板串聯(lián)共同提供整個(gè)飛行器所需能量來(lái)源，同時(shí)結(jié)合科恩達(dá)效應(yīng)使得8*6尺寸的螺旋槳產(chǎn)生的升力得到最大化利用。
[0019]如圖1由于螺旋槳產(chǎn)生的升力氣流之中很大一部分被下方載物阻擋，外表曲面便由于柯恩達(dá)效應(yīng)改變升力氣流方向，使氣流沿著曲率較小的外表面改變方向，巧妙地繞過(guò)下方載物的阻礙。如圖2所示柔性太陽(yáng)能板鋪設(shè)俯視圖，太陽(yáng)能電池板在螺旋槳的下面，太陽(yáng)能電池板的面積大于螺旋槳的槳面，并且架設(shè)在氣流區(qū)域之外，極大地減少了升力氣流的阻礙，減少內(nèi)力做功。同時(shí)由于外殼外表面氣流流速快，內(nèi)表面流速幾乎為零，因此也額外產(chǎn)生了壓力差，提供了額外升力。
[0020]將無(wú)刷電機(jī)、蓄電池和六通道接收機(jī)相連，通過(guò)遙控器對(duì)FLY-30A電子調(diào)速器的控制以達(dá)到調(diào)整飛行器的各種飛行姿勢(shì)和動(dòng)作。
[0021]柔性太陽(yáng)能板的架設(shè)參照?qǐng)D2，采用8塊18cm*4cm*0.1cm(2V)太陽(yáng)能板I中心對(duì)稱(chēng)架設(shè)，方便重心平穩(wěn)，不堵住風(fēng)口，太陽(yáng)能板的邊緣架2設(shè)于碳纖維環(huán)3之上，使之做夠牢固但又夠靈活柔軟，方便彎曲，以減少飛行上升時(shí)的阻力，同時(shí)不折損有效受光面積。八塊太陽(yáng)能電池板I均勻架設(shè)在飛行器底部圓形骨架4上，面積相對(duì)螺旋槳較大，有利于重心平穩(wěn)，同時(shí)減少升力氣流阻礙。采用共軸5反向螺旋槳也解決了反扭等問(wèn)題。
[0022]采用圖傳系統(tǒng):圖傳的信號(hào)線與攝像頭的信號(hào)線相連接，圖傳和攝像頭的電源線分別接12V電源的正負(fù)極，攝像頭通過(guò)鏡頭采集圖像由圖傳發(fā)射圖像信息，接受裝置接受圖像信息，由采集器采集圖像信息并對(duì)圖像信息進(jìn)行優(yōu)化處理并輸出到顯示屏上。
[0023]如圖3所示電路接線圖，基于C語(yǔ)言編寫(xiě)自平衡程序，通過(guò)arduino pro mini芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)陀螺儀模塊反饋的信號(hào)處理，判斷飛行器是否達(dá)到平衡狀態(tài)，再由放大器放大信號(hào)輸出到arduino pro mini板上的四個(gè)輸出管腳，控制對(duì)稱(chēng)放置的四個(gè)空心杯電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到使飛行器平衡的功能，利用空心杯電機(jī)(無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子直流、永磁、伺服微特電機(jī))提供的升力足以控制飛行器的平衡。
[0024]太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算:
[0025]由于8*6尺寸的漿翼展應(yīng)在60CM以上，所以加太陽(yáng)能電池板后的翼展定為60CM。選用與3s蓄電池的參數(shù)相匹配的柔性太陽(yáng)能電池(參數(shù)為2V，0.37AH-0.40AH，尺寸為18CM*4CM*0.1 CM)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，正午太陽(yáng)光下電流450MA-470MA。太陽(yáng)能板正常工作電流為350MA，八塊太陽(yáng)能板串聯(lián)提供功率:
[0026]P=8*2V*350MA=5.6ff>4.59ff (電機(jī)所需功率)。
[0027]另外，2V(太陽(yáng)能電池板電壓)*8(太陽(yáng)能板數(shù))> 11.1V(