外部电源供电遥控飞行器系统方法及装置

摘要

外部电源供电遥控飞行器系统，包括飞行器、外部电源和遥控器，采用连接外部电源和飞行器的输电线使外部电源源源不断供应飞行器。在只需要固定点或小范围使用时，本发明外部电源遥控飞行器借助于外部电源设施可节省电池重量并拥有长时间滞空飞行能力。采用输电线可以对飞行器的作用范围进行限定，因而有助于缩小其作为新式武器的负面作用。

说明书

技术领域

本发明涉及外部电源供电遥控飞行器系统的方法及装置。

背景技术

现有的电动遥控飞行器包括固定翼和旋翼式，其中旋翼式又可分为单旋翼和多旋翼，它们依靠电池驱动，能够在一定空间范围内自由飞行。但其滞空时间受到电池容量限制。

发明内容

本发明的目的是要提供滞空时间更长的遥控飞行器的方法及装置。

本发明外部电源供电遥控飞行器系统方法：制造一个外部电源供电遥控飞行器系统，包括飞行器、外部电源和遥控器；飞行器包括固定翼和旋翼式两大类；飞行器包括机身、电动螺旋桨或者电动旋翼、飞行状态计算机控制系统、无线电信号接收处理发射设施和飞行器负荷，飞行状态计算机控制系统包括卫星定位终端、加速计、磁力计、压力传感器和陀螺仪，采用一组两根以上与外部电源和所述飞行器的用电负载组成回路的输电线；外部电源源源不断供应飞行器；

制造一个电源变流模块，实现将输电线传输的高压小电流电能形态变换为所述飞行器需要的电能形态，电源变流模块包括变压器、逆变器和向直流电机供电的电路，或者；

在输电线与所述飞行器之间串接一个自动接线器，自动接线器包括一个接线器插座和一个接线器插头；接线器插头与输电线连接；并含有一个输电线自动锁定器件；接线器插座和输电线自动锁定器件设置于机身上；输电线自动锁定器件作为飞行状态计算机控制系统的执行部件；输电线自动锁定器件包括一个电动压舌；电动压舌包括电磁压舌；电动压舌常闭压住输电线；当电动压舌的状态由常闭变为打开时，接线器插头在自身及输电线重力作用下脱离机身掉落，或者：

飞行器含有一个自动卷线装置，用于收放位于下面的输电线，或者；

在飞行器上以及外部电源处均含有一个与输电线信号连接的电力线载波通讯模块，利用输电线载波实现有线信号传输；对飞行器飞行状态的控制包括采用现有技术和以下技术：

电动旋翼的电机为直流电机，所述电机采用串联连接，对所述各电机并联多功能模块，通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态，或者；

电动旋翼的电机为交流异步电机并直接利用外部三相交流电压工作，所述各电机的三相绕组采用串联连接形成三条支路，对所述各电机的至少一个绕组或者一个绕组的一部分并联多功能模块，并且各相电源尽可能均布多功能模块；通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态，或者；

电动旋翼的电机为交流异步电机并利用变压器将外部三相交流电压降压后工作，所述各电机的三相绕组采用串联连接形成三条支路，对所述各电机的至少一个绕组或者一个绕组的一部分、或者与所述绕组并联的变压器的一部分并联多功能模块，通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态；

还可以采用一个以上功能部件通用连接界面，或者含有一个以上功能部件，

还可以采用两架以上的所述飞行器，两架以上所述飞行器的用电负载通过同一组输电线串接成一个电路回路；输电线靠近中间部位含有一组自动分线接线器，自动分线接线器含有一个与飞行状态计算机控制系统无线信号连接的接口电路；自动分线接线器的状态根据飞行状态计算机控制系统的状态改变而改变，或者；

若干个旋翼飞行器通过一组或者一束输电线与外部电源电气连接；所述若干个旋翼飞行器与同一个负荷嵌入式连接，所述负荷包括刚性和非刚性的；所述若干个旋翼飞行器中的至少两个以上飞行器与同一个遥控器直接或者间接信号连接并且其状态根据所述遥控器状态的改变而改变。

还可以设置轨道，并令装载外部电源的小车运行于轨道上；进一步，还可以设置与轨道平行或者一体化制作的输电干线；

本发明按照上述方法实现其目的的技术方案之一：制造一个外部电源供电遥控飞行器系统，包括飞行器、外部电源和遥控器，飞行器包括固定翼和旋翼式两大类；飞行器包括机身、电动螺旋桨或者电动旋翼、飞行状态计算机控制系统、无线电信号接收处理发射设施和飞行器负荷，飞行状态计算机控制系统包括卫星定位终端、加速计、磁力计、压力传感器和陀螺仪，采用一组两根以上与外部电源和所述飞行器的用电负载组成回路的输电线。

所述输电线可以从任何方位与飞行器连接。所述输电线采用一根接地或者所有所述输电线均不接地。

输电线与机身内的配电器电气连接的一端称为近端，输电线与外部电源电气连接的一端称为远端；外部电源通过输电线持续供应所述飞行器电能。

飞行器负荷包括用于无线通讯发射接收的设施，譬如wifi。有关内容可以参考既有技术。

还可以采用一个电源变流模块，实现将输电线传输的高压小电流电能形态变换为所述飞行器需要的电能形态，电源变流模块包括变压器、逆变器和向直流电机供电的直流升降压电路，或者；

在输电线与所述飞行器之间串接一个自动接线器，自动接线器包括一个接线器插座和一个接线器插头；接线器插头与输电线连接；并采用一个输电线自动锁定器件；接线器插座和输电线自动锁定器件设置于机身上；输电线自动锁定器件作为飞行状态计算机控制系统的执行部件。输电线自动锁定器件包括一个电动压舌。电动压舌包括电磁压舌，电动压舌常闭压住输电线；当电动压舌的状态由常闭变为打开时，接线器插头在自身及输电线重力作用下脱离机身掉落。有关技术还可以参考现有的继电器和电磁阀技术。

还可以令飞行器含有一个自动卷线装置，用于收放位于下面的输电线，或者；

在飞行器上以及外部电源处均设置一个与输电线信号连接的电力线载波通讯模块，利用输电线载波实现有线信号传输。

还可以令接线器插头和/或机身连接一个降落伞，并设定：当向接线器插头发出脱离机身的指令后0.2秒钟，降落伞开始打开。这样，提供一个飞行器安全的手段，还可以使接线器插头和输电线掉下时的速度不至于太快，确保输电线被收起。

还可以令所述飞行器为一轴以上的旋翼式飞行器，包括一个以上电动旋翼；

并令所有驱动电动旋翼的各电机按照空间轴对称分布两个一组分为一个以上的电机组，令每个电机组的电机的定子绕组串联连接形成一条以上支路，对各个电机组形成的所有支路采取串联或者并联的方式，与电源连接；

对每台电机的至少一个绕组或者一个绕组的一部分并联一个多功能模块并且每条支路至少含有一个多功能模块；

多功能模块包括飞行控制电路、可控整流或者斩波电路、充电电池、用电负载及假负载；可控整流或者斩波电路通过改变整流器件的开通时间来调节其电能输出；用电负载包括稳压滤波电路、飞行状态计算机控制系统、飞行控制电路、用于检测各多功能模块电流和电压的检测器件、无线电接收发射电路和其他所有可能的用电器件；假负载包括可变电阻，也包括固定电阻器件和与其串接的可控硅，假负载用于消耗电能以影响其所并联的旋翼电机及所有旋翼电机的状态；飞行控制电路正常工作时也可以完全从充电电池取电而不从可控整流或者斩波电路取电，这意味着飞行器供电能力有所增加；飞行控制电路作为飞行状态计算机控制系统的一部分与飞行状态计算机控制系统主机信号连接并接受其控制；通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态，包括：根据需要，当飞行器的状态控制要求向某个方向飞行，可在陀螺仪的指南下，令与位于所述方向的旋翼电机并联的多功能模块多耗用一些电流，具体包括令相关多功能模块的假负载支路的可控硅的开通时间长一些；或者令可变电阻的阻值变小一些，因此该旋翼因为电机的旁路电流增加自身输入功率减小升力也减小导致飞行器轴心线发生倾斜从而飞行器的升力产生一个向所述方向的水平分量推动飞行器向所述方向移动；与假负载串接的可控硅作为飞行控制电路的一个执行部件，确保飞行控制电路对各多功能模块的功率控制；对于因为所述多功能模块增加使用能量而可能导致飞行器升力不足的问题，可以通过其他方式解决，包括增加外部电源的电压来解决；

各飞行器也可以采用专门的侧向推力旋翼来提供水平方向的推力；

电气属性合适的用电负荷还可以与所有所述电机组成的支路串联或者并联；

还可以令电动旋翼的电机为直流电机，所述电机采用串联连接，对所述各电机并联多功能模块，通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态，或者；

令电动旋翼的电机为交流异步电机并直接利用外部三相交流电压工作，所述各电机的三相绕组采用串联连接形成三条支路，对所述各电机的至少一个绕组或者一个绕组的一部分并联多功能模块，并且各相电源尽可能均布多功能模块；通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态，或者；

令电动旋翼的电机为交流异步电机并利用变压器将外部三相交流电压降压后工作，所述各电机的三相绕组采用串联连接形成三条支路，对所述各电机的至少一个绕组或者一个绕组的一部分、或者与所述绕组并联的变压器的一部分并联多功能模块，通过改变多功能模块的状态来改变控制所述各电机的状态。

还可以令所述飞行器为一轴以上旋翼式飞行器，该旋翼式飞行器包括一个大致与旋翼处于同一水平面位置的薄膜状物体；该薄膜状物体的面积为0.4平方米以上并且重量尽可能轻；该薄膜状物体在电动旋翼处开孔，或者；

薄膜状物体为透明或者薄膜状物体表面具有高吸收率特性包括涂黑，或者薄膜状物体包括薄膜光伏电池；

薄膜光伏电池可以利用太阳光提供电力。薄膜状物体为透明可以让阳光透过并到达机身上的光伏电池。薄膜状物体对空气的阻挡作用及其表面具有高吸收率特性可以将太阳光转变为热能用于形成热气球效应帮助提升所述飞行器以节省电力。薄膜状物体还可以利用下方上升的热气流举托所述飞行器以减少电力消耗；就像老鹰展开翅膀不动就可以在空中盘旋的情况。薄膜状物体还可以用于保护伞作用，这时，其上的进气风道或者进气风管则既可以挡雨挡冰雹挡上方坠物保护旋翼，又能确保旋翼正常工作。

还可以采用一个以上功能部件通用连接界面，或者采用一个以上功能部件，

所述功能部件还包括一个远动火焰喷雾器。用于国防以及为与山火作斗争而事先烧出隔离带所用。

所述功能部件还包括射击武器和电磁射击武器。用于远洋轮对付海盗自卫、震慑或者消灭恐怖分子。

所述功能部件还包括炸弹、动能炸弹或者滑翔炸弹和高音喇叭，用于警告对船泊形成威胁的海盗船和用于战场上反坦克。

所述功能部件还包括多物理量传感器。包括收集自身所遭受打击部位及强度的信息并发送，用于战场的火力侦查。

所述功能部件还包括一个跟踪粉末布撒装置。这种跟踪粉末肉眼看不见但可用专用设备被观察到，并且可以长时间存留在人的头发和衣服上，用于在不惊动目标人员的情况下设置标记，以帮助缉拿在道路上设置碎玻璃以破坏轮胎的人及其他坏人。有关跟踪粉末的内容可以参考现有技术。

所述功能部件还包括机场驱鸟装置，包括声音驱鸟装置。

所述功能部件还包括爆炸物拆除或者引爆装置；包括扫地雷装置和扫水雷装置。

所述功能部件还包括激光切割器件，用于切割需要处理的物体。

所述功能部件还包括悬挂于旋翼飞行器下方的柔索或者布条，用于对建筑物或者光伏电池板进行扫雪。

所述功能部件还包括单人负荷界面，所述单人负荷界面包括一个臀部吊带装置和一个抓手。臀部吊带装置可以提起相关人员。抓手可以使相关人员抓住所述飞行器作短时间飞行。适合现场运送士兵和消防员。

这些功能部件可以组合使用，譬如同时喷药和播种。采用一个以上功能部件通用连接界面通过连接不同的功能部件可以一机多用，平战结合，军民两用。

还可以令自动卷线装置与基础之间含有一个转动副机构，使得所述自动卷线装置能绕轴转动，这样可以防止因为所述飞行器绕圈飞行等原因产生的输电线有害缠绕或者旋转。

或者令非裸线自动收放线装置的线仓含有一个导电材料制造的内仓，所述内仓保持接近于非裸线所带有的高电位。这样可保持舱内非裸线的工况良好。

还可以采用两架以上的所述飞行器，两架以上所述飞行器的用电负载通过同一组输电线串接成一个电路回路；输电线靠近中间部位含有一组自动分线接线器，自动分线接线器含有一个与飞行状态计算机控制系统无线信号连接的接口电路；自动分线接线器的状态根据飞行状态计算机控制系统的状态改变而改变；这样，可以利用其中一架所述无人机负担部分输电线的重量或者风力，可以提高抗风能力。

这样，还可以实现在山地处的拐弯、在水面飞行时可以避免输电线受到水面拖累。

或者，还可以令若干个旋翼飞行器通过一组或者一束输电线与外部电源电气连接；所述若干个旋翼飞行器与同一个负荷嵌入式连接，所述负荷包括刚性和非刚性的；所述若干个旋翼飞行器中的至少两个以上飞行器与同一个遥控器直接或者间接信号连接并且其状态根据所述遥控器状态的改变而改变。

本文所说的调速包括用于对飞行器的状态控制。

旋翼飞行器包括一柱和多轴旋翼飞行器，一柱包括单翼和双翼。

还可以在两根裸钢线输电线靠近上面分叉接线端处的表面设置有绝缘层，或者；

在所述飞行器上含有一个与飞行状态计算机控制系统主机信号连接的监控器，或者；

在所述飞行器上含有一个与飞行状态计算机控制系统主机信号连接的加速度传感器。

还可以组成一个喷药机组，包括两架旋翼飞行器喷药飞行器、辅助飞行器和后勤车，后勤车装载有自动卷线装置、水输送管的自动收放装置、外部电源和农药罐；用输电线连接外部电源和飞行器机组上的用电负荷、喷药飞行器上含有喷药端口、采用一根两端分别与喷药端口和农药罐连通的输送管，或者；

组成一个播种机组，包括两架旋翼飞行器播种飞行器、辅助飞行器和后勤车，后勤车装载有自动卷线装置、外部电源、种子输送管的自动收放装置和种子仓；用输电线连接外部电源和飞行器机组上的用电负荷、播种飞行器上含有播种模块、采用一根两端分别与播种模块和种子仓连通的种子输送管。

还可以采用一根光纤连接飞行器和外界实现光纤通讯。

本发明按照上述方法实现其目的的技术方案之二：制造一个外部电源供电遥控飞行器系统，包括飞行器、外部电源和遥控器，飞行器包括固定翼和旋翼式两大类；飞行器包括机身、电动螺旋桨或者电动旋翼、飞行状态计算机控制系统、无线电信号接收处理发射设施和飞行器负荷，飞行状态计算机控制系统包括卫星定位终端、加速计、磁力计、压力传感器和陀螺仪，采用一组两根以上与外部电源和所述飞行器的用电负载组成回路的输电线。

并令外部电源安装于一辆车辆上。以便用于将快递包裹直接从快递车上运送到客户露台上。或者令外部电源安装于一艘舰船上。或者令外部电源安装于一艘潜水艇上。或者令外部电源安装于另一台飞行器上。或者令外部电源安装于消防云梯上。或者令外部电源安装于其他机器或者机器人上；或者外部电源佩带牵挂于人以及动物的身上。经过训练的动物譬如狗可以负载外部电源并在沙滩上跟随所述飞行器运动。这方便航拍，或者；

设置轨道，包括高架轨道；高架轨道包括若干根柱墩和通过柱墩与地面连接的一组两根钢轨；高架轨道还包括采用一组两根相互之间电气绝缘并分别与电源的两个电极电气连接的钢轨；钢轨兼作输电干线，与电源和用电负载一起形成回路；轨道还包括采用两根封闭管道的形式，所述管道用于输送流体，流体包括水、液体农药和肥料，或者；

采用独立输电干线，独立输电干线与轨道平行设置并与电源、负载和大地一起形成一个回路；典型的独立输电干线包括位于电气化铁路上方的输电干线；

轨道设置的地方包括但不限于地面、林区和边境线我方一侧，

在轨道上行驶装载外部电源的后勤车； 后勤车包括带电动轮组的底盘和后勤车计算机控制系统，后勤车装载外部电源，外部电源通过输电线向飞行器供电；

在轨道上行驶的车辆还包括货运小车和受电小车；

货运小车包括带电动轮组的底盘和货运小车计算机控制系统，其用途包括装载农林牧产品和饲料化肥农药；

受电小车包括带电动轮组的底盘、受电器件和受电小车计算机控制系统，并通过输电线向飞行器供电；

受电器件用于与所述钢轨或者独立的输电干线电气连接；典型的受电器件是电气化铁路机车的受电弓；

电动轮组包括滚轮、电动滚轮以及与轨道配合的滑块，滑块与轨道配合能经受住向上和侧面拉力而不脱离轨道；滑块是一种与轨道配合连接的通用部件；柱墩是一种高架轨道的常用部件，简单的墩柱包括带混凝土桩基的钢管；滑块和柱墩的具体内容可以参考现有技术；

后勤车和货运小车也可以包括受电器件；

在所述飞行器上配置一个视频监控器，用于现场包括国境线附近的视频监控；

或者在所述飞行器上配置一个预警雷达，用于完成预警机的工作并可以组成预警带。外部电源无人预警机的拥有和使用成本低，可以每一艘舰船配置一架或者多架；或者在所述飞行器上一个无线网络通讯局域网天线设施，向边远地区提供通讯服务。

在地面也配置一个计算机控制系统。

本发明的有益效果：在只需要固定点或者一个小范围使用有关飞行器时，本发明外部电源供电的遥控飞行器借助于外部电源设施可以节省许多电池的重量并且拥有长时间滞空飞行的能力。可以使民用船泊具有应付多条海盗船攻击的防卫能力——依靠自己的预警能力发现10千米以外的可疑船只，一旦可疑船只靠得太近譬如60米，立即出动所述无人机携带汽油或者燃气。油气燃爆的冲击波打击可以使海盗们不敢再行侵犯或者轻易开火。由于电力供应自由，一架所述无人机可以在1分钟内依靠电力发射三枚电磁射击燃烧弹。进入港口之前，只要向海事部门报告所有无人机的情况并将燃烧弹内的油气取出，即认为处于不再持有任何自动武器状态。

利用压力传感器可以实现在卫星定位信号质量低下时仍然保持正常飞行状态而不至于直接炸机。利用输电线传输信号更有利于保密。

本发明还可用于在空中设置木偶角色、背景和演员，并在空中进行表演包括空中机器牛的斗牛表演，取得比通过用软件对图片进行合成更好的视觉效果。本发明还可以用于在水面设置银幕播放电影或者视频节目。业余摄影者也可以利用本发明的飞行器进行拍摄获得与采用大型摄影设施相近的半空拍摄效果。本发明还可以通过在空中长距离拉拽电力线的方式用于为在梯田上的农业机械提供驱动电力。

本发明的飞行器包括各种无人飞行装置，采用输电线可以对飞行器的作用范围进行限定，因而有助于缩小其作为新式武器的负面作用。

附图说明

图1是一个外部电源供电固定翼遥控飞行器与外部电源连接的结构示意图。

图2是一个外部电源供电旋翼遥控飞行器的空中编组与外部电源连接的结构示意图。

图3和图4分别是一个三端双插自动接线器从双插到单插的状态改变结构示意图，其可以看作是图2实施例中的三端双插自动接线器的放大。

图5是一个利用下面的飞行器为上面的飞行器分担输电线负荷的结构示意图。

图6是一个输电线表面设置齿状物并与同步带轮啮合实现传动连接的结构示意图。

图7是一个输电线在驱动滚轮上卷绕270度以上方位角的结构示意图。

图8是一个4轴旋翼飞行器的4台异步电机串接的电路框图。

图9是一个外部电源供电4轴旋翼遥控飞行器的上视结构示意图。

图10是一个多功能模块的原理框图。

图11 是一个自耦式三相变压器电路图。

图12 是一个4台电动旋翼直流电机串联并且电机并接多功能模块的框图。

图13 是一个带隔离层的四旋翼外部电源供电遥控飞行器系统的上视图。

图14 是一个带隔离层的四旋翼外部电源供电遥控飞行器系统的正视图。

图15是一个利用输电线进行有线信号传输的原理图。

图16 是一个农用喷药飞行机组的工作原理图。

图17是一个农用播种飞行机组的工作原理图。

图18是若干个旋翼飞行器嵌入式连接一个负荷的结构示意图。

图19是一个共用外部电源遥控飞行器超高速清洁装置的现场工作示意图。

图20一个运行在兼作输电干线的高架轨道上的受电小车向飞行器供电的工作原理图；图21是图20虚线圆中受电小车的放大图。

图中1.飞行器；2.机身；3.电动螺旋桨；4.遥控器；5.外部电源；6.输电线；7.自动卷线装置；8.轮组；9.底盘；10.平面转动副机构；11.线仓；12.线仓门；13.三端双插自动接线器；14.无人驾驶船；15.水面；16.插座；17.插头；18.自动插头锁定器；19.电动旋翼；21.弹簧；22.抵块；23.电动压舌；24.电动卷筒；25.基座；26.分叉接线端；27.监控器；28.加速度传感器；29.自动卷线装置；31.齿状物；32.同步带轮；33.限位压轮；34.封闭仓；35.铝板内筒；36.吸热盘管；37.风机；38.理线轮组；41.滚轮；42、43、44、45.电动旋翼；42.1、43.1、44.1、45.1电机；46.降落伞；47.可变电阻；48-51.多功能模块；52.直流电机；53.可控整流或者斩波电路；54.充电电池；55.用电负载；56.假负载； 57.变压器；58.绕组；59.预警雷达；60.隔离层；61.翻边；62.轻质护架；63.轴流风道；64.高压区域；65.低压区域；66.空中摄影机；67.电力线载波通讯模块；68.喷药飞行器；69.辅助飞行器；70.起落平台；71.农药罐；72.后勤车；73.喷药端口；74.输送管；75.播种飞行器；76.种子仓；77.播种模块；78.种子输送管；79.负荷；80.柔索布条；81.光伏电池板；82.山林；83.柱墩；84.钢轨；85.电源；86.电动轮组；87.受电器件；88.梯田；89.农机。

具体实施方式

图1给出实施例1。

实施例1中，制造一个外部电源供电固定翼遥控飞行器1，包括机身2、电动螺旋桨3、飞行状态计算机控制系统、无线电信号接收处理发射设施、飞行器负荷和遥控器4，采用一组两根与外部电源5和飞行器用电负载组成回路的输电线6。

输电线6一端近端与飞行器1电气连接，输电线6的另一端远端与一个自动卷线装置7传动连接，并通过自动卷线装置7与外部电源5电气连接；外部电源5通过输电线6持续供应飞行器1电能。

自动卷线装置7包括带轮组8的底盘9、平面转动副机构10和电动绕线筒。自动卷线装置7随着飞行器1的飞离的距离远近，自动收放输电线6。带轮组8的底盘9使得自动卷线装置7可以自由移动。平面转动副机构10用于底盘9上面的自动卷线装置7绕轴转动。自动卷线装置7也可以不包括带轮组8的底盘9和平面转动副机构10。

在机身2内部还可以设置有一个线仓11，线仓11带有一个线仓门12，内部设置一些卷绕的输电线；当线仓门12打开时，线仓内部的输电线被有序拉出。图1中为线仓门12刚打开的情形。线仓11可以是采用若干根平行的杆状物构成的一个中空的笼子。

线仓11主要用于飞行器1的飞行路线后面阶段比较低的情况，包括去敌方阵地执行任务，这时要求尽可能贴地面飞行保持隐蔽，使用线仓11有序放线就很合适。

图2给出实施例2。

实施例2中，用两架旋翼遥控飞行器1组成一个空中编组。飞行器1包括机身2、电动旋翼19、飞行状态计算机控制系统、无线电信号接收处理发射设施、飞行器负荷和遥控器4。两架飞行器1通过一个多路自动插座器13共用一组输电线6与无人驾驶船14上的自动卷线装置7连接并从外部电源5取电。

采用两架飞行器1中的一架用于分担部分输电线的重量，称作辅助飞行器，其担当的任务包括拉起输电线6以避免另外一架飞行距离较远的飞行器——主飞行器上的输电线6容易接触到水面15的不利工况。

进行海上搜索，原来用一条体量100吨级的有人驾驶船，探测器高度10米。现改为10吨级、配置外部电源供电遥控飞行器系统的无人驾驶船，所述飞行器的飞行高度即探测器高度提高到50米，搜索效率提高1000倍。令所述飞行器上的图像信号传输到后台实现人工辅助搜索，并且采用在无人驾驶船10左右两侧配置外部电源供电遥控飞行器系统进行探测搜索。搜索效率可以达到空前的高度。搜索船造价降低到原先的十分之一。

与完全依靠飞行器自身携带电源的飞行器相比，实施例2外部电源供电遥控飞行器系统的连续滞空时间从数十分钟延长到数十天。

实施例2中的无人驾驶船14还可以改为无人潜水艇。这样隐蔽性更好。

实施例2中的主飞行器可以重新定义为有线巡航导弹。末端飞行地雷、末端飞行水雷或者鱼类，并配置有关的热兵器，用于战场。

外部电源供电遥控飞行器系统自身配置少量的动力电电池用于紧急状态下的返航。由于携带的电池少，即使计算入输电线的重量，外部电源供电遥控飞行器系统的升空重量仍然更低。同样负荷的飞行器，其电机功率更小。

图3和图4给出实施例3。

实施例3中，三端双插自动接线器包括两个插座16、两个插头17和两个自动插头锁定器18。插头17为同心双线结构并与输电线6电气连接。同心双线结构具体内容可以参考现有技术包括手机耳机插头。弹簧21滑动配合套在输电线6上。自动插头锁定器18包括抵块22和电动压舌23，并与飞行状态计算机控制系统采用信号连接或者电气连接。自动插头锁定器18为常闭即电动压舌23向外伸出并将插头17压在抵块22上从而锁定插头17；这时弹簧21处于压缩状态。插座17也与输电线6电气连接。

一旦自动插头锁定器18根据飞行状态计算机控制系统主机的指令得电打开，则电动压舌23缩回，插头17在弹簧21推动下弹出，实现插头17的自动拔出，输电线6与飞行器脱离。

实施例3的三端双插自动接线器13去掉一组插座和插头，并图片上下旋转后将余下的插座16与飞行器的机身连接，就构成一个两端单插自动接线器。其可用于飞行器与外部电源的电气连接，并可以在紧急情况下自动甩掉输电线。甩掉输电线后的无人机可以依靠蓄电池的电能返航。

本发明各种自动接线器中的弹簧也可以不用。这时可以依靠重力实现自动拔出插头。有关这些插头的技术可以参考现有技术。通常要求这些插头的插拔力接近于零。运载火箭上已经在使用零插拔力的电气插头。图5给出实施例4。

实施例4中，两架外部电源供电旋翼遥控飞行器1通过共用一组输电线6串接与地面的自动卷线装置7连接并从外部电源5取电。自动卷线装置7包括一个电动卷筒24和两个与电动卷筒24连接的基座25。并且在上面的飞行器1内部，也设置有一个自动卷线装置29，包括一个电动卷筒24。但与设置于地面的自动卷线装置7不同的是，自动卷线装置29收放位于下面的输电线6（自动卷线装置29的有关内容参实施例1中的自动卷线装置7）。这种串接方式和输电线布置方式由于下面的飞行器承担很大一部分输电线的重量，有利于上面的飞行器飞得更高、更自由。

单架飞行器采用自动卷线装置29，适合贴地飞行而无需拖拉输电线，可以避免或者大大减轻输电线的磨损和羁绊，并能够收起输电线实现重复利用。

实施例4中，下面一个飞行器采用三根裸钢线作为输电线，并且采用一个分叉接线端26引出三根输电线6，每根输电线各自采用一个自动卷线装置单独进行收纳。裸钢线不用绝缘层、有利于散热、分量轻、没有绝缘层磨损的问题。

还可以对三根裸钢线输电线靠近上面分叉接线端26处的表面设置绝缘层，因为一旦三根输电线发生缠绕上面部分会先相碰。

还可以在所述飞行器上设置一个与飞行状态计算机控制系统主机信号连接的监控器27，当了解到三根输电线处于危险状态时，监控器27向飞行状态计算机控制系统报告，以便及时切断电源避免事故。

还可以在所述飞行器上设置一个与飞行状态计算机控制系统主机信号连接的加速度传感器28，当了解到所述飞行器的状态出现问题包括水平旋转超过100度使三根输电线有可能缠绕时，向飞行状态计算机控制系统报告，以便及时切断电源避免事故。

自动卷线装置还可以包括收放线控制电路和收放线执行部件。收放线执行部件含有与收放线控制电路信号连接的接口电路，自动卷线装置的状态根据所述控制电路状态的改变而改变；所述控制电路与飞行状态计算机控制系统联网。

实施例4中，令电动卷筒24的内表面与一台压缩机制冷装置的吸热盘管传热连接，使紧贴电动卷筒24内表面的两层输电线的温度大幅度降低，以保持良好的工况。当大部分输电线存留在电动卷筒表面时，飞行器负荷的输电线少、其负荷轻、输电线的电流也较小。

在一个长1米、外径0.67米的电动卷筒上卷绕两层直径为2毫米的输电线，则输电线的长度达2千米。

实施例4中，包括一个电动卷筒和两个基座的自动卷线装置还可以简化为一个输电线线仓，即仅仅用于存放输电线。并且所述线仓也可以与一台压缩机制冷装置的吸热盘管传热连接，用于降温。

图6给出实施例5。

实施例5中，输电线6采用一体扁型双线或者三线形式；输电线6一侧表面均布有齿状物31，构成一根同步带，并与一个同步带轮32啮合传动连接实现收放。同步带齿轮32还与一个限位压轮33配合防止输电线6脱落。并提供输电线对自动卷线装置的合适张力。

在同步带轮32下方有一个采用高热阻材料制造的封闭仓34，输电线6从封闭仓34上方的孔穿进封闭仓34卷绕于电动卷筒24的铝板内筒35上。铝板内筒35与一台压缩机制冷装置的吸热盘管36传热连接，使紧贴铝板内筒35上的输电线温度大幅度降低。封闭仓34内还设置风机盘管装置用于对封闭仓内部进行强迫风冷保持良好工况。风机盘管装置包括风机37和置于风机37前方的压缩机制冷装置另一个吸热盘管36。

实施例6的同步带输电线传输方式具有牵引力大，输电线收放长度精确可控可测等优点。

对于摩擦系数较小的裸钢线，则可以通过增加其缠绕在滚轮上的方位角来增加滚轮的牵引力。

图7给出实施例6。

实施例6中，令裸钢线输电线6先经过理线轮组38形成对后续物体包括自动卷线装置的合适张力，保持不脱落。然后输电线6在滚轮41上缠绕方位角超过290度，以增加滚轮41对摩擦系数较小的输电线的牵引力——缆状物在柱状物是缠绕的圈数越多，柱状物对缆状物的牵引力越大。

图8至10给出实施例7。

实施例7中，外部电源供电4轴旋翼飞行器1包括机身2、由4台交流异步电机驱动的电动旋翼42、43、44、45和降落伞46。采用自动接线器。所述电机的三相定子线圈分别两两串接形成三条支路，三条支路的首端通过裸钢线输电线6、自动卷线装置7和可变电阻47与外部可控三相交流电源连接。三条支路末端并接，由于所有所述电机对应相绕组的电压和电流相等，电机的状态也相等，但要求它们的旋转方向两正两反。

4台所述电机分为两组，令每组所述电机在空间以飞行器的轴心线对称布置，旋转方向相反与相互抵消电机转子和旋翼的旋转反作用力。从图9平面直角坐标系中可见：电动旋翼42、43、44、45分别处于第1、2、3、4，四个象限。

通过对4个电动旋翼42、43、44、45的电机42.1、43.1、44.1、45.1绕组抽头，在抽头处和有关绕组端部并联连接总共4个多功能模块48、49、50、51。对所述电机的绕组抽头是为了获得较低的电压来与弱电负载匹配。

多功能模块48、49、50、51包括飞行控制电路、可控整流或者斩波电路53、充电电池54、用电负载55及假负载56。可控整流或者斩波电路53通过改变整流器件的开通时间来调节其电能输出。用电负载55包括稳压滤波电路、飞行状态计算机控制系统、飞行控制电路、无线电接收发射电路和其他所有可能的用电器件；假负载56包括电阻器件并串接一个可控硅。充电电池54也有稳压滤波作用；当每次飞行任务结束后都对其剩余电能进行检测并充放电至设定范围譬如满电量的62%至65%。飞行控制电路的功能包括对所述电机的控制。飞行控制电路正常工作时可以完全从充电电池54取电而不从可控整流或者斩波电路取电。飞行控制电路作为飞行状态计算机控制系统的一部分与飞行状态计算机控制系统主机信号连接并接受其控制。根据需要，当飞行器的状态控制要求向某个方向飞行，可令与某个方向的旋翼电机并联的多功能模块多耗用一些电流，具体包括令相关多功能模块的假负载支路的可控硅的开通时间长一些，因此该旋翼因为电机的旁路电流增加自身输入功率减小升力也减小导致飞行器轴心线发生倾斜从而飞行器的升力产生一个向所述方向的水平分量推动飞行器向所述方向移动。与假负载串接的可控硅作为飞行控制电路的一个执行部件，确保飞行控制电路对各多功能模块的功率控制。

当流过多功能模块48、49、50、51的电流从零到最大时，异步电机42.1、43.1、44.1、45.1的功率从最大到最小。

飞行器的状态控制包括：

通过对外部可控三相交流电源的电压和/或频率进行调节，以及调节各可变电阻52，可实现所述电机的功率控制和/或转速控制从而实现对飞行器1的状态控制包括上升、空中静止、下降和停止。

利用多功能模块48、49、50、51调节飞行状态的原理可简述为：在飞行器1处于悬停状态时，通过同步调节多功能模块48、49、50、51中的一个或者数个的功率来改变所述某一台或者数台电机的状态，从而实现对飞行器状态的控制。譬如：

令与处于第1、4象限的两台电动旋翼42、45的电机绕组并接的多功能模块48、51的电功率大于与另外两个多功能模块49、50的电功率，这将减小电动旋翼45、42相关电机的功率同时增加电动旋翼43、44相关电机的功率，并导致电动旋翼45、42的空间高度略微低于电动旋翼43、44的空间高度，这种状态使得飞行器1开始向Y轴箭头方向或者说正北方向飞行。此时，通过同步平衡4个多功能模块48、49、50、51的电功率，将恢复电动旋翼45、42的功率，并导致电动旋翼42、43、44、45处于同一高度，飞行器恢复处于空中静止状态。

同样道理，减小4个象限中右面两个象限两台电动旋翼相关电机的功率，会导致飞行器向正东面方向飞行。……并且，因为这种改变飞行器飞行的机制可以叠加，从而能够实现飞行器能够向任意方向飞行。需要时还可以配置若干电压电流检测设施与方便控制。控制飞行器状态的技术还可参考利用既有技术。

当然也可以不从所述电机的绕组中间抽头而是直接从所述电机绕组的两端取电供应相关多功能模块，并且上面所述的改变飞行器1飞行状态的方式仍然成立。

即使三个多功能模块都处于满功率和充电状态，因为可以增加外部电源的输入，飞行器仍然可以正常飞行。

当外部电源5不能正常供电时，通过自动接线器拔出输电线6并打开各降落伞46，飞行器1在降落伞46的作用下以足够慢的速度下降；各输电线6也在降落伞46的作用下以较慢的速度下降以便自动卷线装置7正常收线。

实施例7的有益效果包括：利用加载于飞行器上的约1520伏可控三相交流电源驱动4台工作电压为380伏的电动旋翼的交流异步电机，由于电源电压高，输电线的电流相应减小，与电流呈平方关系的热损耗大幅减小，方便采用更细更轻的输电线；通过对外部可控三相交流电源的供电电压进行调节包括采用调压变压器调节实现飞行功率控制很方便。

虽然使用交流电源危险性增大，但比使用对4台电动旋翼的电机供电的四个变流模块更合理。虽然高压电源对电机的绝缘要求有所提高，但电流减小至四分之一，认为值得。

在采用其他电机时，也可采用这种对电动旋翼的电机分组、各电机的相关绕组串接以使用较高电压的设计。

图11 给出实施例8。

实施例8中，具有四个抽头的自耦式三相变压器57，具有9个抽头和两个端子。右面8个抽头与右面端子构成四组相等的输出；每组输出包括中间一个抽头为弱电多功能模块提供数十伏的电压。

以每台电机0.75千瓦计，三个定子绕组每个采用1000伏电压时电流也就0.3安培。因此，也可以采用实施例7中的设计——将变压器57与4台异步电机串接，并从电机的定子绕组抽头提供多功能模块的电源。

对于5千瓦功率的预警雷达那样的负荷，相对于0.3安培数十千伏的电压，需要一个变压器来提供大电流。又由于采用开关电源设计，更需要使用变压器。绕组58为飞行器负荷提供一路独立的电源。

使用交流电可以直接采用可靠性高而重量较轻的交流异步电机，并可以通过改变电压和/或者频率来控制飞行器的状态。

实施例8实现了小电流以适应对输电线重量的要求，又因为采用较高频率而大幅度缩小变压器的体积和重量。当采用变压器与异步电机串接时，既保证电机的工况，又进一步削减变压器的重量体积。

实施例8自耦变压器57的各绕组也可以改为独立绕组包括将自耦变压器改为初次级隔离的耦合变压器。

预警雷达可以以无人潜水艇为平台，极端天气降落在潜水艇并沉到水面以下。由于可以推进到海岸以外200海里，预警范围更大。

图12 给出实施例9。

实施例9中，由外部电源提供的直流电供应相互串接的直流电机52。直流电机52包括各种适合串联的电机譬如无刷电机。各直流电机52均并接一个多功能模块48、49、50、51（参上面实施例7的有关内容）。通过飞行状态计算机控制系统和多功能模块的飞行控制电路，实现对飞行器的控制。

在满足直流电机相互串接条件下，飞行器的状态控制还可以采用现有技术提供的其它方法。

图13和14共同给出实施例10。

实施例10中，带隔离层的四旋翼外部电源供电遥控飞行器系统1包括机身2、电动旋翼42、飞行状态计算机控制系统、无线电信号接收处理发射设施、作为飞行器负荷的预警雷达59、分叉接线端26、遥控器、外部电源7、输电线6和隔离层60。

隔离层60用轻质薄片包括铝板和塑料薄膜制作，设置于电动旋翼42所在平面处；在隔离层60的外围向上和向下无缝连接翻边61；翻边61的上沿口与一个轻质护架62连接；隔离层60在电动旋翼42处开孔并无缝连接轴流风道63。轴流风道的技术可以参考轴流风机等现有技术。

轻质护架可以采用碳素纤维材料，轻、耐冲击。轴流风道下面的端口可以比上面的端口大一些。

采用隔离层60的好处是通过隔离层60可以在各电动旋翼42所在平面的下面和上面分别保持一个高压区域64和一个低压区域65。当高压区域64的压力高出低压区域65约0.003个标准大气压时，每平方米就可以产生约30kg（10000*0.003*1）的升力。而消耗的电功率仅为约1.5kw，比不采用隔离层时大幅减少。翻边61和轴流风道63有助于增强高压区域64和低压区域65之间的压力差。轴流风道63能提高电动旋翼的效率。翻边61的高度范围可以取50至600毫米；轴流风道63的高度范围可以取10至65毫米。

实施例10用作7千米高空的雷达预警机时，采用22kv900赫兹交流电并采用变压器降压，输电线电流0.3安培，功率约10kw（1.732*22000*0.3*0.88≈10.059）。

采用3条截面积0.15mm²的镀铜不锈钢多股裸线，考虑温升的电阻总共为15400Ω（3*0.11/0.15*7000）、线损总共为1.386kw，取整1.4kw；镀铜的效果使得重量不变电阻有所减小，适合900赫兹交流电和应对氢脆。3条镀铜不锈钢多股线总重24kg。

带隔离层的四旋翼飞行器1的载荷总计50kg包括：输电线24kg（0.15*0.01*100*7.6*7*3=23.94）、预警雷达10kg、无人机自身16kg包括4轴电动旋翼共4kg、机身包括降落伞4kg、控制通讯和其他1kg、变压器7kg。

以飞行器1每千瓦旋翼电机负荷20kg、电机效率0.95计，实施例7总共耗电9.6kw，包括：4个电动旋翼耗电2.7 kw（50/20/0.95≈2.64）、输电线和变压器损耗1.9 kw、无人机其他部分用电0.4 kw、预警雷达5 kw。

钢丝的许用应力：24/（0.15*3）≈53.3。通过。

电机采用20极时转速略低于5400转/分。实施例10中的飞行器在起飞时，输电线6负载轻，这时采用较低电压和较低频率；以后随着飞行器上升输电线负荷增加将电压与频率也提高。最终在开启所有负荷时达到最高电压和频率的满功率状态。

实施例10中的预警雷达还可以改为无线网络通讯局域网天线设施，包括wifi发射接收装置，用于大范围内提供相关服务。

图15给出实施例11。

实施例11中，外部电源供电遥控飞行器系统1包括空中摄影机66，通过输电线6和自动卷线装置7与外部电源5连接；采用遥控器4实现与飞行器1的通讯联系。实施例11中，还在飞行器1上以及外部电源5处均设置一个与输电线6信号连接的电力线载波通讯模块67，利用输电线6实现有线信号传输，进行通讯。有关电力线载波通讯的内容可以参考现有的电力线互联网技术。

图16给出实施例12。

实施例12，喷药机组包括两架旋翼飞行器喷药飞行器68、辅助飞行器69和后勤车72，后勤车72装载有自动卷线装置7、水输送管74的自动收放装置、外部电源5、起降平台70和农药罐71。用输电线6连接外部电源5和飞行器机组上的用电负荷、喷药飞行器上含有喷药端口73、采用一根两端分别与喷药端口73和农药罐71连通的输送管74。农药罐71配置有药液提升设施，包括增压泵。后勤车72自动跟踪辅助飞行器69。喷药端口73为一根横置、其一侧开有排孔的管状物，喷药端口73等有关内容可以参考现有技术。

实施例13的工作原理简介为：系统开机自检包括辅助飞行器69和喷药飞行器68先后从起降平台70上升空悬停；然后后勤车72跟随喷药机组到达现场，农药罐71启动药液提升设施实施喷药作业。并采用补给车适时对农药罐加药。作业过程中，自动卷线装置7和水输送管74的自动收放装置自动收放输电线6和水输送管74。作业完成，令药液提升设施反向吸回药液至农药罐71。然后两架飞行器降落在起降平台70上，撤回库房。

由于可以长时间连续作业，本发明比现有只能工作数分钟的喷药飞行器工作效率高3倍、不用配置更换电池的员工。又由于喷药作业不被打断，既不漏喷也不多喷。效率高还意味着可以在数小时内杀灭蝗虫而不让其逃跑。旋翼机的风有助于药剂到达植物叶子的背面，这是独到的优点。

辅助飞行器69分担了水输送管74和输电线6的重量，实现喷药飞行器68从其机身上面连接输电线6增加了喷药的自由度；辅助飞行器69的支持还可以增加喷药飞行器68作业的距离和面积。

图17给出实施例13。

实施例13，播种机组包括两架旋翼飞行器播种飞行器75、辅助飞行器69和后勤车72，后勤车72装载有自动卷线装置7、外部电源5、种子输送管78的自动收放装置、起降平台70和种子仓76。用输电线6连接外部电源5和飞行器机组上的用电负荷、播种飞行器75上含有播种模块77、采用一根两端分别与播种模块77和种子仓76连通的种子输送管78。种子仓76配置有种子提升设施和种子输送管78的自动收放装置，包括气流输送设施，具体可以参考相关现有技术。后勤车72自动跟踪辅助飞行器69。播种模块77根据不同的种子设计，有关内容可以参考现有技术。

实施例13的工作原理简介为：系统开机自检包括辅助飞行器69和播种飞行器75先后升空悬停；然后后勤车72跟随播种机组到达现场，种子仓76启动种子提升设施实施播种作业。并采用补给车适时对种子仓76进行补给。作业过程中，自动卷线装置7和种子输送管78的自动收放装置自动收放输电线6和种子输送管78。作业完成，令种子提升设施反向吸回种子至种子仓76。然后撤回库房。

由于可以长时间连续作业，本发明播种飞行机组工作效率高。

辅助飞行器69分担了种子输送管78和输电线6的重量，辅助飞行器69的支持还可以增加播种飞行器75的作业距离和面积。

实施例12中水输送管74的自动收放装置和实施例13 中种子输送管78的自动收放装置有关内容请参实施例1中的自动卷线装置7以及现有技术。

图18给出实施例14。

实施例14，若干个旋翼飞行器1通过一组或者一束输电线6与外部电源5电气连接；所述若干个旋翼飞行器1与同一个非刚性的负荷79嵌入式连接。若干个旋翼飞行器1中的两个以上飞行器与同一个遥控器4直接或者间接信号连接并且其状态根据遥控器4状态的改变而改变。

实施例14中的负荷也可以是刚性的负荷。并且还可以加入传统文化的元素、魔术的元素。实施例14在空中嬉戏以及叙述各种故事，可以满足人们的审美和娱乐的需求。

图19给出实施例15。

实施例15，制造一个遥控飞行器超高速清洁装置，包括旋翼飞行器1和柔索布条80；旋翼飞行器1包括机身2、若干个电动旋翼45、飞行状态计算机控制系统和遥控器；柔索布条80悬挂于飞行器1下方；柔索包括尼龙绳；布条包括帆布。采用一根输电线6连接外部电源5和飞行器1，并源源不断向飞行器1提供电能。实施例15采用两架飞行器1共用一个外部电源5。外部电源5载于一辆后勤车72上；后勤车72在尚未扫雪的光伏电池板81之间的通道自动驶过。

扫雪时，在旋翼飞行器1电动旋翼45的强大下吹气流加上柔索布条80的抽击抖动双重作用下，如图19中间虚线描述的光伏电池板81上的积雪滑落到地面。

图20和图21给出实施例16。

实施例16，在山林82中设置高架轨道，高架轨道包括若干根柱墩83和通过柱墩83与地面连接的一组两根钢轨84，两根钢轨84之间相互电气绝缘并分别与电源85的两个电极电气连接；钢轨84兼作输电干线，与电源85和用电负载一起形成回路。钢轨84采用迂回形式，对热胀冷缩引起的长度变化不敏感。

在高架轨道上行驶受电小车；受电小车包括带电动轮组86的底盘9、受电器件87和受电小车计算机控制系统，受电小车计算机控制系统包括通讯模块；受电小车通过输电线5向飞行器1供电；受电器件87为一个带受电弓臂的受电弓；

受电器件87用于与钢轨84配合滚动或者滑动连接并实现电气连接；电动轮组86包括滚轮、电动滚轮以及与钢轨84配合的滑块，与钢轨84配合的滑块能经受住向上和侧向拉力而不脱离钢轨84；

实施例10中的高架轨道上面也可以行驶装载外部电源的后勤车和货运小车；后勤车和货运小车可以自带电池也可以采用受电器件与钢轨电气连接用于向飞行器供电。

实施例16中，输电线5从高架轨道上的受电小车出发，通过上面那架辅助飞行器的拉拽后大大延伸了水平方向的距离，并同时为梯田88里的农机89提供电能、为梯田88上方的农用主飞行器提供电能；这些都有助于解决今后谁来以及如何耕种梯田的问题。

高架轨道上行驶装载电池的后勤车可用于山里的松树林喷药；高架轨道上行驶货运小车，利用无人机毛竹收割机器人将山里的毛竹砍下并吊运至货运小车上运送一段距离到达公路再用卡车外运，可以实现用机器部分代替人工。

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