基本信息
- 项目名称：
- 多旋翼飞行器空中基站
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基本思路 对多旋翼飞行器进行研究并改造，使其转化成为多旋翼空中基站。 创新点 创新发明了一种多旋翼飞行器空中基站，可实现空中加油机的功能，为其他同类飞行器提供电力补充，信号中继，以及后勤保障。
- 详细介绍：
- （1）作品设计、发明的目的 四旋翼飞行器一般可留空10-20分钟时间，这就大大限制了其执行任务时的飞行时间，鉴于目前太阳能等新型能源在航空领域的局限性和四旋翼飞行器的特殊性，本团队意在开发一种多旋翼飞行器空中基站，可配合其他同类飞行器协同完成任务。 （2）基本思路 对多旋翼飞行器进行研究并改造，使其转化成为多旋翼空中基站。 （3）创新点 创新发明了一种多旋翼飞行器空中基站，可实现空中加油机的功能，为其他同类飞行器提供电力补充，信号中继，以及后勤保障。 （4）技术关键 ◆多旋翼飞行器空中基站载重能力是实现持续空中停留的重要保障因素； ◆机架结构优化，确保多旋翼飞行器空中基站主体结构既满足强度要求，有达到重量最轻； ◆精确定位技术，确保实现空中电力对接输送； ◆快速充电技术，确保短时间内完成电力补充输送。 （5）主要技术指标 ◆最大起飞重量：6.5kg ◆携载电池重量：3.5kg ◆空中持续停留时间：40 min ◆快速充电时间：20 min
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- （1）作品设计、发明的目的 四旋翼飞行器一般可留空10-20分钟时间，这就大大限制了其执行任务时的飞行时间，鉴于目前太阳能等新型能源在航空领域的局限性和四旋翼飞行器的特殊性，本团队意在开发一种多旋翼飞行器空中基站，可配合其他同类飞行器协同完成任务。 （2）基本思路 对多旋翼飞行器进行研究并改造，使其转化成为多旋翼空中基站。 （3）创新点 创新发明了一种多旋翼飞行器空中基站，可实现空中加油机的功能，为其他同类飞行器提供电力补充，信号中继，以及后勤保障。 （4）技术关键 ◆多旋翼飞行器空中基站载重能力是实现持续空中停留的重要保障因素； ◆机架结构优化，确保多旋翼飞行器空中基站主体结构既满足强度要求，有达到重量最轻； ◆精确定位技术，确保实现空中电力对接输送； ◆快速充电技术，确保短时间内完成电力补充输送。 （5）主要技术指标 ◆最大起飞重量：6.5kg ◆携载电池重量：3.5kg ◆空中持续停留时间：40 min ◆快速充电时间：20 min
科学性、先进性
- 无人多旋翼飞行器具有固定翼无人机难以比拟的优点：能够适应各种复杂环境；具备自主起飞和着陆能力，对起飞着陆地点的要求很低，且高度智能化，能以各种姿态飞行，如悬停、前飞、侧飞和倒飞等。这些优点决定了无人飞行器比固定翼无人机具有更广阔的应用前景与常规旋翼飞行器如传统布局的直升机等相比，多旋翼飞行器结构更为紧凑，动力利用效率高。 小型多旋翼飞行器许多任务的一个共同要求是要能悬停和巡逻。对于执行这些任务，小型多旋翼飞行器与固定翼飞机相比有很多优点，特别是在很有限的空间环境下，需要飞行器保持静止不动的悬停或做机动飞行时更是这样。进行微小型四旋翼飞行器总体设计时，需要遵循以下原则：重量轻、尺寸小、速度快、能耗低。 但这几项原则相互之问存在着制约与矛盾，例如：飞行器重量相同时，其尺寸与速度、能耗成反比，所以当其在执行任务时，尤其是空中长时间停留执行勘察、摄像等任务时，需要进行能量补充，也就是电力补充。而本作品可以解决这一难题。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 多旋翼飞行器空中基站由于体积小、隐蔽性好、性能稳定，因而在军事方面能配合其他机种执行多项任务，甚至可完成其他飞行器无法完成的任务。例如： 可用作侦察和监视。可以搭载指南针，GPS，导航版，电台，地面站全自动飞行，OSD，FPV等等，可用于消防抢险、警察、空中考古、生物和化学物质检测、城市情报搜集、大气探测、空中监视、特种部队和军队等众多不同的行业和领域。 如果其他同类飞行器配合多旋翼飞行器空中基站，则可以完美地完成各项任务。 主要行业应用： 1.交通、监控； 2.消防、武警； 3.部队、公安、国安、反恐。
同类课题研究水平概述
- 世界上对小型四旋翼飞行器的研究主要集中在3个方面：基于惯导的自主飞行控制、基于视觉的自主飞行控制和自主飞行器系统方案，其典型代表分别是：瑞士洛桑联邦科技学院(EPn．)的0S4宾夕法尼亚大学的HMX4旧1和佐治亚理工大学的G'INARS。 0S4是EPFL自动化系统实验室开发的一种电动小型四旋翼飞行器，研究的重点是机构设计方法和自主飞行控制算法，目标是要实现室内和室外环目标是要实现室内和室外环境中的完全自主飞行。目前，该项目已经进行了两个阶段。OS4 I最大长度约73 cm，质量为235 g；它使用了Draganflyer HI的旋翼和十字框架，4个Faulhaber 1724电机，以及一个Xsense的MT9一B微惯性测量单元。 GTMARS是佐治亚理工大学面向火星探测任务而设计的CAD无人机系统。它重20 g，旋翼半径0．92m，续航时间30 min。折叠封装的GTMARS随四面体着陆器登陆火星后，能自动将机构展开；能自主起飞和降落，巡航速度可达72 km／h；另外，它还能返回到着陆器补充能量。 麻省理工学院（MIT）在室内完成了四旋翼空中机器人的飞行演示，使用了IMU惯性策略单元进行姿态测量，激光扫描阵列用于周围环境感知、重建并规划飞行，可以发现飞行器稳定性好。
