一种基于压电发电的水空无人机

本发明涉及无人机，特别是涉及一种基于压电发电的水空无人机。

背景技术：

1、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，或者由机载计算机完全地或间歇地自主操作。现有无人机多由充电电池或燃料供能，由于电池电量有限，燃料有限，航时和航程都较短，少部分无人机采用太阳能发电，然而，太阳能发电无人机仅仅能够在晴天进行发电，阴天和晚上的发电效率极低，因此，急需一种新型的方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于压电发电的水空无人机，以解决上述现有技术存在的问题，增加无人机航程和航时。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种基于压电发电的水空无人机，包括无人机本体、控制计算机、驱动装置、充电电池和多个压电陶瓷片，所述充电电池与所述无人机本体连接，所述压电陶瓷片覆设于所述无人机本体表面，各所述压电陶瓷片均与所述充电电池进行电连接，所述充电电池为所述驱动装置供电，所述控制计算机能够控制所述驱动装置驱动所述无人机本体飞行以及驱动所述无人机本体降落至海面上并使得所述压电陶瓷片利用波浪能进行发电。

4、优选的，所述无人机本体包括机翼和机身，所述压电陶瓷片仅覆设于所述机翼表面。

5、优选的，所述压电陶瓷片阵列设置于所述机翼表面。

6、优选的，所述压电陶瓷片采用承受拉压应力的d31模式。

7、优选的，所述控制计算机和所述充电电池均设置于所述机身内。

8、优选的，所述控制计算机能够检测所述充电电池电量；在所述充电电池电量高于最低阈值且有飞行任务时，所述控制计算机控制所述驱动装置驱动所述无人机本体飞往任务地点；在所述充电电池低于最低阈值或没有飞行任务时，所述控制计算机控制所述驱动装置驱动所述无人机本体飞行至预定发电位置，到达发电位置后降落至水面，关闭所述驱动装置和无人机本体上需要用电的组件，进入波浪发电模式。

9、优选的，在发电过程中，所述控制计算机还能够根据波浪参数、无人机姿态、充电电池状态来实时调节充电电池的充电电压和充电电流，以获取最大的发电功率。

10、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

11、1.航时长、航程长。无人机在水面上时，可以通过压电陶瓷片，持续将波浪带来的机械振动转化为电能，储存到充电电池中，由于波浪在海面上广泛存在，可以保证不断的能量输入，增加无人机航程和航时。

12、2.环境适应性好。由于波浪能几乎是一直存在的，因此压电陶瓷片发电不受昼夜的影响，可以二十四小时持续工作。在遇到危险海况时，可以利用储存的电能转移到安全区域。

13、3.低成本且气动特性不受影响。本发明的压电陶瓷片为微小矩形薄片，紧密铺设在机翼表面，无需按照无人机机翼翼型定制生产曲面压电陶瓷片，在保证成本低的同时，也确保了机翼表面的光滑，保证机翼翼型和机翼气动特性不受影响。

技术特征：

1.一种基于压电发电的水空无人机，其特征在于：包括无人机本体、控制计算机、驱动装置、充电电池和多个压电陶瓷片，所述充电电池与所述无人机本体连接，所述压电陶瓷片覆设于所述无人机本体表面，各所述压电陶瓷片均与所述充电电池进行电连接，所述充电电池为所述驱动装置供电，所述控制计算机能够控制所述驱动装置驱动所述无人机本体飞行以及驱动所述无人机本体降落至海面上并使得所述压电陶瓷片利用波浪能进行发电。

2.根据权利要求1所述的基于压电发电的水空无人机，其特征在于：所述无人机本体包括机翼和机身，所述压电陶瓷片仅覆设于所述机翼表面。

3.根据权利要求2所述的基于压电发电的水空无人机，其特征在于：所述压电陶瓷片阵列设置于所述机翼表面。

4.根据权利要求1所述的基于压电发电的水空无人机，其特征在于：所述压电陶瓷片采用承受拉压应力的d31模式。

5.根据权利要求2所述的基于压电发电的水空无人机，其特征在于：所述控制计算机和所述充电电池均设置于所述机身内。

6.根据权利要求1所述的基于压电发电的水空无人机，其特征在于：所述控制计算机能够检测所述充电电池电量；在所述充电电池电量高于最低阈值且有飞行任务时，所述控制计算机控制所述驱动装置驱动所述无人机本体飞往任务地点；在所述充电电池低于最低阈值或没有飞行任务时，所述控制计算机控制所述驱动装置驱动所述无人机本体飞行至预定发电位置，到达发电位置后降落至水面，关闭所述驱动装置和无人机本体上需要用电的组件，进入波浪发电模式。

7.根据权利要求6所述的基于压电发电的水空无人机，其特征在于：在发电过程中，所述控制计算机还能够根据波浪参数、无人机姿态、充电电池状态来实时调节充电电池的充电电压和充电电流，以获取最大的发电功率。

技术总结
本发明提供一种基于压电发电的水空无人机，涉及无人机技术领域，包括无人机本体、控制计算机、驱动装置、充电电池和多个压电陶瓷片，充电电池与无人机本体连接，压电陶瓷片覆设于无人机本体表面，各压电陶瓷片均与充电电池进行电连接，充电电池为驱动装置供电，控制计算机能够控制驱动装置驱动无人机本体飞行以及驱动无人机本体降落至海面上并使得压电陶瓷片利用波浪能进行发电。本发明提供的方案能够增加无人机航程和航时。

技术研发人员：邓志诚,梁潘,赵成桥,郭云恺
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15