技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
飞行器，尤其涉及一种用作无人驾驶运输工具的单旋翼喷气式无人飞机。
背景技术
[0002] 在大气层内飞行的称为航空器，如气球、
飞艇、飞机等。它们靠空气的静浮
力或空气相对运动产生的空
气动力升空飞行。其中，无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术
角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人
直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机的应用领域可分为军用与民用。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。
[0003] 目前，无人机大部分都是使用
蓄电池供电运行，由于
蓄电池本身的重量比较大，携带电池自身需要消耗较大的
能量，因而存在续航里程短的
缺陷。也有新式的采用氢
燃料电池供电的动力模式，然而携带氢气需要气瓶并存储足够的氢气并携带移动，而且还存在氢气携带的安全性问题，以及长途旅行过程的氢气补给的充气问题（
氢燃料电池需要纯度足够高的氢气）。
[0004] 另外，制氢过程产生的
热能也存在无法利用而浪费的现象，使得气站制氢的成本居高不下，没能够更好地实现节能减排。而目前也没有热电同步联用驱动的无人飞机。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种热电同步联用而节能安全续航无忧的单旋翼喷气式无人飞机。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单旋翼喷气式无人飞机，其包括
机体、安装于所述机体并位于机体上方的旋翼、设于机体的
水氢机、驱使旋翼运转并与水氢机的电输出端导通连接的
电机、设于机体底部或侧部并与水氢机的热输出端连通对接且与水氢机的电输出端导通连接的喷气机、位于机体下侧的
支撑脚，所述喷气机具有喷气口；所述机体还设有分别与水氢机、电机、喷气机
信号传输连接的飞行
控制器。
[0007] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述水氢机包括用于抽吸甲醇水原料的液
泵、使用管路连接液泵输出口并将甲醇水原料加热
气化并重整分离的
重整器、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生
电能输出的燃料电池，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器输出高品质热气为构成热输出端；所述机体还设有位于
重心位置的容纳水氢原料的原料箱；所述机体或机体下侧设有功能附件，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、
播种机、
农药喷洒器中至少一种。
[0008] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述喷气机包括对接水氢机热输出端的进气口、与水氢机电连接并吸入外界气体的注气器、分别连通进气口和注气器的换热器、位于换热器后端并对接喷气机的喷气口。
[0009] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述换热器的升温通道内设有电加热器或/和电
增压泵，所述电加热器或/和电增压泵与所述水氢机的电输出端电连接。
[0010] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述喷气机包括变截面形成增压气流的喷
流管、位于喷流管中并与水氢机电导通连接的电机、由电机驱动的位于喷流管内并与喷流管同轴的气流扇。
[0011] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述喷气机还包括
热机，热机与电机通过减速器并行驱动所述气流扇。
[0012] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述喷气机还包括与水氢机热源导通连接的温差发电机，温差发电机输出电力与所述电机电导通连接。
[0013] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述机体设有可伸出或摆出而使悬端部位于旋翼扫过的半径范围之外的多个悬伸臂，所述悬伸臂的悬端部和机尾的上侧均连接有气囊，所述气囊通过氢管与水氢机的氢气输送管连接并设置气泵驱动或设置气
阀控制，气囊顶端连接有拉索，拉索另一端连接位于机体内或悬伸臂处的收索器。
[0014] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述氢管设有旁路和回收泵，并与气泵形成逆向回路。
[0015] 作为本发明单旋翼喷气式无人飞机的技术方案的一种改进，所述悬伸臂端部连接气囊处铰接有一组环绕气囊分布并托起气囊防止倾斜的可张开和收拢的托爪；所述悬伸臂设有收纳槽，排气后的气囊能被拉索牵拉收回至收纳槽。
[0016] 本发明的有益效果在于：水氢机输出的热能可驱动喷气机内吸入的空气受
热膨胀产生喷射气流，也可以使用其热能推动
涡轮机带动
风扇转动产生喷射气流。电能可利用电机转换为机械能驱动旋翼转动产生抬升力和推进力，热能也可以通过设置热机与电机组合驱动旋翼转动，旋翼转动和喷气动力组合驱动飞机飞行。通过调节喷气角度可以调节
反冲力的方向，包括竖直方向和水平方向的组合从而提供不同方向的反冲力进而调整
机身的方向，决定飞机为
起飞上升、降落还是水平飞行状态。飞行过程同步使用甲醇水产生电能和热能，无需携带氢气，相对安全性较高，水氢原料转化的电能和热能一并利用，更高效地利用原料的
能源而达到节能减排的效果，水氢原料携带和购置都非常方便，随时随地补充原料，免除对续航问题的担忧。
附图说明
[0017] 图1为本发明一种单旋翼喷气式无人飞机立体的结构示意图。
[0018] 图2为本发明一种单旋翼喷气式无人飞机的平面结构示意图。
[0019] 图3为单旋翼喷气式无人飞机中的水氢机的构造示意图。
[0020] 图4为单旋翼喷气式无人飞机中的一种喷气机的构造示意图。
[0021] 图5为单旋翼喷气式无人飞机中的另一种喷气机的构造示意图。
[0022] 图6为托爪收放结构示意图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
[0024] 如图1、图2所示，本发明一种单旋翼喷气式无人飞机，其包括机体11、安装于所述机体11并位于机体上方的旋翼13、设于机体的水氢机31、驱使旋翼13运转并与水氢机31的电输出端导通连接的电机15、设于机体11底部或侧部并与水氢机31的热输出端连通对接且与水氢机31的电输出端导通连接的喷气机71、位于机体11下侧的支撑脚19，所述喷气机71具有喷气口72；所述机体11还设有分别与水氢机31、电机15、喷气机71
信号传输连接的飞行控制器99。水氢机31输出的热能可驱动喷气机71内吸入的空气受热膨胀产生喷射气流，也可以使用其热能推动
涡轮机带动风扇转动产生喷射气流。电能可利用电机15转换为机械能驱动旋翼13转动产生抬升力和推进力，热能也可以通过设置热机16与电机组合驱动旋翼13转动，旋翼转动和喷气动力组合驱动飞机飞行。通过调节喷气角度可以调节反冲力的方向，包括竖直方向和水平方向的组合从而提供不同方向的反冲力进而调整机身的方向，决定飞机为起飞上升、降落还是水平飞行状态。旋翼转动和喷气动力可以分别主导抬升力和推进力，彼此配合而控制飞机的飞行状态。飞行过程同步使用甲醇水产生电能和热能，无需携带氢气，相对安全性较高，水氢原料转化的电能和热能一并利用，更高效地利用原料的能源而达到节能减排的效果，水氢原料携带和购置都非常方便，随时随地补充原料，免除对续航问题的担忧。
[0025] 更佳地，参考图3所示，所述水氢机31包括用于抽吸甲醇水原料的液泵33、使用管路连接液泵33输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器35、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池36，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器35输出高品质热气为构成热输出端；所述机体11还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱18。通过液泵33
抽取甲醇水原料进入重整器进行分离，排出的废气携带大量热量，可以利用其来推动热机运转，实现能量的高效利用。同时产生的氢气可以通过燃料电池转换为电能，
驱动电机15运转带动旋翼13运转，实现无人机的飞行。
[0026] 更佳地，所述机体11或机体下侧设有功能附件38，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。配置不同的功能附件即可实现无人机的不同功能，使其可以在不同的应用领域得到广泛利用。
[0027] 更佳地，参考图4所示，所述喷气机71包括对接水氢机31热输出端的进气口21、与水氢机31电连接并吸入外界气体的注气器22、分别连通进气口21和注气器22的换热器23、位于换热器23后端并对接喷气机的喷气口24。通
过热能转换为气体膨胀压力，排出时形成喷射式推力气流，作为喷气机的动力来源，也是飞机飞行的动力来源。持续的喷气可以使
固定翼飞机持续的飞行并保持一定的速度。
[0028] 更佳地，所述换热器23的升温通道内设有电加热器33或/和电增压泵，所述电加热器33或/和电增压泵与所述水氢机的电输出端电连接。利用电加热器33可以将电能转换为热能作为推动气流的能量一并利用；也可以利用电增压泵对喷气机内腔进行增压，提供其气流推动力，也将电能一并利用作为浮升力和推进力的动力能量来源。这样就可以将水氢原料转化的电能和热能一并利用，具有较佳的节能减排的效果，提升了能源利用的效率。
[0029] 更佳地，参考图5所示，所述喷气机71包括变截面形成增压气流的喷流管73、位于喷流管73中并与水氢机电导通连接的电机15、由电机15驱动的位于喷流管73内并与喷流管73同轴的气流扇76，通过电机15驱动气流扇即风扇，在喷流管73内形成一定的气体压力从而形成喷射的气流，进而对飞机产生后坐力即反冲力，推动飞机前行。
[0030] 更佳地，所述喷气机71还包括热机75，热机75与电机15通过减速器并行驱动所述气流扇76，利用热能驱动的热机75也可以产生旋转式机械能从而推动气流扇76形成喷射式反冲推进气流。电机15和热机75可以在同一喷流管驱动形成
叠加的反冲推进气流，也可以一并驱动同一气流扇形成更高速和更大
扭矩的输出动力从而推动气流扇产生更大的推进力；电机和热机可以分别在不同的喷流管驱动形成并行的反冲推进气流。热机75可以是包括水氢机31与涡轮77的组合，使用水氢机31输出的压力热能推动涡轮77转动，带动涡扇转动形成气流。
[0031] 更佳地，所述喷气机还包括与水氢机热源导通连接的温差发电机，温差发电机输出电力与所述电机电导通连接，可以将热能直接转换为电能直接利用，电的传输更加灵活方便，可以用于控制系统，也可以用于动力系统，发电之后剩余的热能还可以继续使用。
[0032] 更佳地，所述机体11设有可伸出或摆出而使悬端部位于旋翼13扫过的半径范围之外的多个（至少两个）悬伸臂12，所述悬伸臂（又称机臂）的悬端部上侧连接有气囊52，所述气囊52通过氢管与水氢机31的氢气输送管连接并设置气泵驱动或设置气阀控制，气囊52顶端连接有拉索55，拉索另一端连接位于机体内或悬伸臂处的收索器。气泵53抽取氢气输送到气囊52使其充填氢气膨胀而产生浮升力而悬吊无人机，可以实现无人机的临时
悬停或者慢行，减少慢行运行过程中的能耗，使其作业时间得以延长，此时也可以使水氢机运行产生电能供应附属设备使用，例如播种、喷药等农业应用。设置气阀也可以取代气泵控制氢气输送到气囊52中产生悬
浮力。设置立管51可以提高气囊52的设置位置，防止气囊52与旋翼13发生干涉，从而提高无人机的安全性。
[0033] 更佳地，所述氢管设有旁路和回收泵57，并与气泵53形成逆向回路。悬停或者慢行过后，将气囊中的氢气回收起来再次利用，进一步提高能源利用的效率。
[0034] 更佳地，所述悬伸臂端部连接气囊处铰接有一组环绕气囊分布并托起气囊防止倾斜的可张开和收拢的托爪；避免气囊倾斜而与旋翼干涉，提高无人机的安全性。所述悬伸臂设有收纳槽，排气后的气囊能被拉索牵拉收回至收纳槽，方便收叠收纳而不影响飞行以及飞机的外观。其中，参考图6所示，所述托爪58的顶端连接有收紧索59，收紧索59穿过相对的托爪58并连接到机体11所设置的缠绕梭，方便托爪58的收拢，更好地收叠气囊52避免飘散。
[0035] 以上所揭露的仅为本发明的优选
实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
