架空接触网供电飞行器

技术领域

本发明涉及航空领域，具体涉及一种架空接触网供电飞行器。

背景技术

传统的通用飞机由于对化石能源的依赖，带来了温室气体大量排放的问题。近年来，具有环保、低污染、低噪声、低振动的优点的电动飞行器得到了广泛关注。当前，全电飞行器发展的最大阻碍是电储能系统较低的能量密度与功率密度，无论是续航时间还是载荷等均无法比拟传统飞行器。目前动力蓄电池的能耗比折算为等效耗油率后远大于燃油发动机的平均耗油率，在相关参数与传统直升机相当的情况下，采用动力蓄电池技术的全电直升机，其续航时间和航程仅为传统燃油直升机的 1/30-1/15。

常规电动类飞行器的动力电池是影响其使用性能的最为核心部件之一。目前，航空类高性能动力电池技术的发展主要受限于动力电池容重比和瞬时充电技术发展瓶颈的制约，以及电动类飞行器重载和动力电机电能急剧损耗的矛盾，这种电动系统的缺陷使得电动类飞行器性能通常表现为重载动力不足、飞行时间较短、长航需要多个备用动力电池或一机装多组电池、 需要增加起降次数更换动力电池和动力电池充电时间较长等，这些因素都严重影响电动类飞行器的使用性能和表现，严重制约了电动飞行器的发展。

发明内容

本发明的目的在于，提升电动飞行器的续航时间，并且减轻其空机重量，进一步提升电动飞行器使用的经济型、环保性，本发明在城市交通、物流等领域具有广泛的应用前景。

本发明提供了一种架空接触网供电飞行器，包含前机翼、机身、涵道、电机、后机翼、集电杆、电刷、输电线和电线杆。前机翼和后机翼与机身相连，分别位于机身的前部和后部，其作用是在前飞时产生升力，给涵道部分卸载；涵道一共有四个，分别位于前机翼和后机翼两端，前方的两个涵道与前机翼相连，后方的两个涵道与后机翼相连，其作用是产生升力以及克服飞行时的阻力；电机一共有四个，分别位于四个涵道的中心，其作用时为涵道提供动力；集电杆与机身和电刷相连，其作用是将电网的电能传送给飞行器，集电杆与机身的连接为铰接，可以绕机身转动，时飞行器在飞行时有一定的活动空间；电刷位于集电杆的末端，它与输电线接触，接触材料采用导电且摩擦系数较小的石墨材料，保证飞行器在高速飞行时与输电线路的良好接触；输电线位于电线杆的上方，同时与飞行器的电刷接触，其作用是传输电能；电线杆与输电线相连，其作用是将输电线架离地面一定高度，使飞行器在沿线路飞行时不受其它地面障碍物的干扰。

常规电动力飞行器续航时间很短通常不到一个小时，大型的电动力飞行器续航时间则更短。对于常规的这种电动力飞行器，为了增加续航时间，通常能采用的方法就是增加电池的容量，由于电池的能量密度有限，只能多装一些电池来提高容量，这样就增加了飞行器的空重，减小了有效载荷，而且这种方法能提升的续航时间也很有限。架空接触网供电飞行器的优势在于它不需要携带电池就可以飞行，更为重要的是，它的续航时间不再受电池的制约，电网可以源源不断的给飞行器输送电能，飞行器可以实现超长续航时间。

本发明设计了架空接触网供电飞行器，不同于常规电动飞行器，架空接触网供电飞行器的优势在于它飞行时不需要携带动力电池。其飞行时所需的电能来自与输电网，在飞行器的下方有两根集电杆，集电杆将电能从输电线传输到飞行器上。集电杆可以沿输电线高速滑动，不影响飞行器沿输电线路飞行。飞行器有四个涵道和两副机翼既可以空中悬停，又可以高速飞行。架空接触网供电飞行器的优势在于它不需要携带电池就可以飞行，更为重要的是，它的续航时间不再受电池的制约，电网可以源源不断的给飞行器输送电能，飞行器可以实现超长续航时间。

进一步地，所述飞行器飞行时姿态由各个涵道升力的改变来调整，涵道3的个数可以为4个或以上，只要能满足飞行即可。

进一步地，所述飞行器在大速度前飞时，前机翼和后机翼都能产生较大的拉力，给涵道卸载。减小飞行时地需用功率。

进一步地，所述飞行器的飞行控制系统集成在机身2内部。

进一步地，所述飞行器需要的输电线路8可以与现有的有轨电车输电线、高铁输电线，甚至电网线路相结合，将输电线路复用，降低使用成本。

进一步地，所述飞行器机身2内部安装有大容量超级电容，可供飞行器临时脱离输电线路完成降落或其它特殊任务。

本发明有益效果在于：

1.结构重量减轻：本发明设计了架空接触网供电飞行器，不同于常规电动飞行器，架空接触网供电飞行器的优势在于它飞行时不需要携带动力电池。

2.经济性好：本发明所采用的接触网直接供电的方法，省区了电池充放电的环节，消除了电池充放电过程中的能量损失，具有良好的经济性、环保性。

3.续航时间长：其飞行时所需的电能来自与输电网，在飞行器的下方有两根集电杆，集电杆将电能从输电线传输到飞行器上，续航时间不再受电池容量限制。

4. 本发明具有续航时间超长、良好的经济性、环保性等特点，在很适合城市交通、物流等领域，应用前景广阔。

附图说明

图1是架空接触网供电飞行器的轴测图；

图2是架空接触网供电飞行器的主视图；

图1中， 1-前机翼， 2-机身， 3-涵道， 4-电机，5-后机翼， 6-集电杆， 7-电刷，8-输电线，9-电线杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明的工作方法是：架空接触网供电飞行器系统包含前机翼1、机身2、涵道3、电机4、后机翼5、集电杆6、电刷7、输电线8和电线杆9。前机翼1和后机翼5与机身相连，分别位于机身2的前部和后部，其作用是在前飞时产生升力，给涵道部分卸载；涵道3一共有四个，分别位于前机翼和后机翼两端，前方的两个涵道与前机翼1相连，后方的两个涵道与后机翼5相连，其作用是产生升力以及克服飞行时的阻力；电机4一共有四个，分别位于四个涵道的中心，其作用时为涵道提供动力；集电杆6与机身2和电刷7相连，其作用是将电网的电能传送给飞行器，集电杆与机身的连接为铰接，可以绕机身转动，时飞行器在飞行时有一定的活动空间；电刷7位于集电杆的末端，它与输电线8接触，接触材料采用导电且摩擦系数较小的石墨材料，保证飞行器在高速飞行时与输电线路的良好接触；输电线8位于电线杆9的上方，同时与飞行器的电刷7接触，其作用是传输电能；电线杆9与输电线8相连，其作用是将输电线8架离地面一定高度，使飞行器在沿线路飞行时不受其它地面障碍物的干扰。

进一步地，所述飞行器飞行时姿态由各个涵道升力的改变来调整，涵道3的个数可以为4个或以上，只要能满足飞行即可。

进一步地，所述飞行器在大速度前飞时，前机翼和后机翼都能产生较大的拉力，给涵道卸载。减小飞行时地需用功率。

进一步地，所述飞行器的飞行控制系统集成在机身2内部。

进一步地，所述飞行器需要的输电线路8可以与现有的有轨电车输电线、高铁输电线，甚至电网线路相结合，将输电线路复用，降低使用成本。

进一步地，所述飞行器机身2内部安装有大容量超级电容，可供飞行器临时脱离输电线路完成降落或其它特殊任务。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。