DE202014004877U1 - Composite Quadrotor - Google Patents

Composite Quadrotor Download PDF

Info

Publication number
DE202014004877U1
DE202014004877U1 DE201420004877 DE202014004877U DE202014004877U1 DE 202014004877 U1 DE202014004877 U1 DE 202014004877U1 DE 201420004877 DE201420004877 DE 201420004877 DE 202014004877 U DE202014004877 U DE 202014004877U DE 202014004877 U1 DE202014004877 U1 DE 202014004877U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
composite
quadrotor
rotor
flight
hull
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn - After Issue
Application number
DE201420004877
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE201420004877 priority Critical patent/DE202014004877U1/en
Publication of DE202014004877U1 publication Critical patent/DE202014004877U1/en
Withdrawn - After Issue legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0016Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers
    • B64C29/0025Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers the propellers being fixed relative to the fuselage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbund-Quadrotor mit einem elektrisch angetriebenen VTOL-Hubsystem und einem davon getrennten Antrieb für den Vorwärtsflug sowie aerodynamische Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel zur Längsachse (1) ausgerichtete Tragholme (2, 2') in einer Doppelfunktion die aerodynamischen Flächen (4, 5) miteinander verbinden und auf den Tragholmen (2) Hubmotoren (3, 3') montierbar sind.The invention relates to a composite quadrotor with an electrically driven VTOL lifting system and a separate drive for forward flight as well as aerodynamic surfaces, characterized in that two support bars (2, 2 ') aligned parallel to the longitudinal axis (1) have a dual function for aerodynamic Connect surfaces (4, 5) to one another and lift motors (3, 3 ') can be mounted on the support bars (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Quadrotoren haben sich als VTOL-Geräte (VTOL, vertical take off and landing) aufgrund ihrer speziellen Vorteile auf bestimmten Einsatzgebieten (z. B. Kamera-Flüge, Spielzeug) etabliert. Der Begriff ”Quadrotor” (bzw. Quadcopter, Quad) bezieht sich generell auf Flugeräte mit horizontaler Rotor/Propeller-Ebene und mehreren Elektroantrieben. Dabei ist die bei Quads sich eingebürgerte Bezeichnung ”Rotor” irreführend, da es sich um Propeller ohne zyklische und kollektive Blattverstellung (vgl. Hubschrauber-Rotor) handelt. Bei der weiteren Beschreibung soll aber hier aus Gründen der Verständlichkeit die Bezeichnung Rotor beibehalten bleiben, auch wenn es sich um Propeller handelt.Quadrootors have established themselves as VTOL (Vertical Take Off and Landing) devices because of their special advantages in certain applications (eg camera flights, toys). The term "quadrotor" (or quadcopter, quad) generally refers to aircraft with horizontal rotor / propeller plane and multiple electric drives. The term "rotor", which is naturalized in quads, is misleading, since it concerns propellers without cyclical and collective blade adjustment (see helicopter rotor). In the further description, however, the term rotor should be retained here for reasons of clarity, even if it is a propeller.

Die hauptsächlichen Vorteile der Quads sind einfache Drehzahlsteuerung der E-Motoren (keine Rotorblattverstellung erforderlich), ideale flugmechanische Hubgeometrie und geringe Herstellkosten. Aufgrund der stabilen Schwebeflugeigenschaft lassen sich automatisierte Flugprofile (z. B. VTOL-Phase, Coming-home-Funktion) mit kostengünstiger Regelung/Steuerung realisieren. Ein weiterer Quad-Vorteil ist der fast geräuschlose und emissionsfreie Schwebeflug. Eine genauere Beschreibung der Quad-Wirkungsweise ist u. a. der DE 10 2005 014 949 zu entnehmen.The main advantages of the quads are simple speed control of the electric motors (no rotor blade adjustment required), ideal flight mechanical hub geometry and low production costs. Due to the stable hovering property, automated flight profiles (eg VTOL phase, coming home function) can be realized with cost-effective control. Another quad advantage is the almost noiseless and emission-free hovering. A more detailed description of the quad action is among others DE 10 2005 014 949 refer to.

Bei der Quad-Bauweise hat sich das Konzept mit vier Rotoren in einer sternförmigen Anordnung hinsichtlich gut beherrschbarer Flugmechanik bei geringer mechanischer Komplexität durchgesetzt.In the Quad construction, the concept has prevailed with four rotors in a star-shaped arrangement with respect to easily manageable flight mechanics with low mechanical complexity.

Als entscheidende Nachteile der Quadrotoren sind allerdings geringe Reichweite und Fluggeschwindigkeit zu nennen, was auf die begrenzte Batteriekapazität und den mangelnden Vorwärtsflug-Antrieb zurückzuführen ist. Außerdem vermindert das ungünstige Verhältnis Gewicht zu Leistung der Batterie die Nutzlast. Somit können verschiedene Missionen von den Quads nicht wahrgenommen werden. Hier sind andere Fluggeräte im Vorteil, vor allem Flächen- oder Verbundflugzeuge mit VTOL-Antrieben: Kipprotoren, Kipp-Propeller, Kippflügler, Bläser im Flügel (z. B. DE 299 16 203 ), Verbund-Hubschrauber/Tragschrauber. Aber auch diese Typen sind mehr oder weniger mit Schwierigkeiten behaftet wie z. B. hoher mechanischer Aufwand (Blattverstellung, Wellensystem, Stellzylinder etc.), komplexe Steuerung, großer Wartungsaufwand, hohe Strahlflächenbelastung (geringer spezifischer Schub), Rotorabwind beaufschlagt Flügel und mindert Hubkraft. Zur Vermeidung dieser Nachteile hat die Firma Arcturus/USA ( Flight-Magazin, 29. Apr. 2014, S. 16; vgl. Zeichnung Fig. 1d ) eine Drohne vorgestellt, welche eine Kombination von Flächenflugzeug und Quad darstellt. Dabei wird bei dieser Konfiguration lediglich eine vorhandene Flugzeugzelle durch einen Quadrotor ergänzt, ohne dass dabei die Kombination Flugzeugzelle/Quadrotor den technischen Möglichkeiten entsprechend optimal ausgelegt worden wäre, so dass sich hier offensichtliche Nachteile ergeben (s. Beschreibung 1d).The decisive disadvantages of the quadrotor, however, are low range and airspeed, which is due to the limited battery capacity and the lack of forward flight propulsion. In addition, the unfavorable weight-to-power ratio of the battery reduces the payload. Thus, various missions can not be detected by the quads. Here are other aircraft in the advantage, especially surface or compound aircraft with VTOL drives: tilt rotors, tilting propeller, Kippflügler, winds in the wing (eg. DE 299 16 203 ), Compound helicopter / gyrocopter. But these types are more or less fraught with difficulties such. B. high mechanical complexity (blade adjustment, shaft system, actuating cylinder, etc.), complex control, high maintenance, high jet surface load (low specific thrust), rotor down wind acts on wings and reduces lifting capacity. To avoid these disadvantages, the company Arcturus / USA ( Flight Magazine, Apr. 29, 2014, p. 16; see. Drawing Fig. 1d ) presented a drone, which represents a combination of surface aircraft and quad. In this configuration, only an existing airframe is supplemented by a quadrotor in this configuration, without the combination of airframe / quadrotor being optimally designed in accordance with the technical possibilities, so that obvious disadvantages arise here (see description 1d ).

Aufgabenstellungtask

Nach vorstehender Analyse von VTOL-Geräten ist es Aufgabe der Erfindung, die Kombination Flugzeugzelle/Quadrotor hinsichtlich Aerodynamik und Gewicht gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern, um damit den Flugbereich hinsichtlich Geschwindigkeit, Einsatzradius und Flugdauer zu erweitern. Als Anwendungsgebiete kommen vielfältige Drohnenmissionen aber auch – je nach zukünftiger Batterieentwicklung – der Leichtflugzeugbau infrage.After the above analysis of VTOL devices, it is an object of the invention to improve the combination airframe / quadrotor in terms of aerodynamics and weight over the prior art, so as to expand the flight range in terms of speed, radius of use and flight duration. Areas of application are diverse drone missions but also - depending on future battery development - light aircraft construction in question.

Beschreibungdescription

In Anlehnung an den Begriff ”Verbund-Hubschrauber” (Hubschrauber mit getrenntem Vorwärtsflug-Antrieb und ggfs. Flügel) wird hier für die Kombination einer Flugzeugzelle mit einem Quadrotor, plus getrennten Antrieb für den Vorwärtsflug, die Bezeichnung ”Verbund-Quadrotor” vorgeschlagen.Following the term "compound helicopter" (helicopter with separate forward flight drive and possibly wings) is proposed here for the combination of an airframe with a quadrotor, plus separate drive for the forward flight, the term "compound quadrotor".

Der erfindungsgemäße Verbund-Quadrotor ist entsprechend dem Patentanspruch 1 durch zwei schlanke Tragholme gekennzeichnet, welche in einer Doppelfunktion die aerodynamischen Flächen (Flügel, Leitwerke) verbinden und zugleich als Basis für die Rotorantriebe dienen. Mit diesem Konzept wird erreicht, dass Oberfläche, Gewicht und Widerstand minimiert werden können. Dabei ersetzen die beiden Tragholme den konventionellen Rumpf als Leitwerksträger, während zur Aufnahme der Nutzlast ein am Flügel bzw. Entenleitwerk montierter Profiltropfen vorgesehen ist. Desweiteren gewährleisten die Tragholme auch die Ausbildung einer Enten-/Tandemkonfiguration; ebenso ist ein Nurflügel-Quad möglich.The composite quadrotor according to the invention is characterized according to claim 1 by two slender supporting beams, which connect the aerodynamic surfaces (wings, tail units) in a dual function and at the same time serve as a basis for the rotor drives. This concept ensures that the surface, weight and resistance can be minimized. The two supporting beams replace the conventional fuselage as a tail boom, while a profile drop mounted on the wing or duck tail is provided for receiving the payload. Furthermore, the support bars also ensure the formation of a duck / tandem configuration; also a Nurflügel Quad is possible.

Der Verbund-Quad verfügt typischerweise über elektrisch betriebene Hubrotoren, ergänzt durch einen davon getrennten Antrieb für den Vorwärtsflug. Für eine längere Flugdauer kommt hierfür gegenüber dem E-Antrieb am ehesten ein Verbrennungsmotor infrage. Dieser ist vorzugsweise am Heck des o. g. Profiltropfens zwischen den Tragholmen montierbar, um so im Falle einer Drohnenanwendung den vorne installierten Sensoren ein ungestörtes Sichtfeld zu gewährleisten.The compound quad typically has electrically driven lift rotors, supplemented by a separate drive for forward flight. For a longer flight duration, this is most likely to be compared to the electric drive an internal combustion engine in question. This is preferably at the rear of the o. G. Profile drop between the support beams mountable so as to ensure in the case of a drone application the front mounted sensors an undisturbed field of view.

Systembedingt muß beim Verbund-Quadrotor der Schubmittelpunkt der Rotoren sich mit dem Schwerpunkt der Flugzeugzelle decken. Hierfür ist die Länge der Tragholme anzupassen oder es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Hubeinheiten vor und hinter dem Schwerpunkt bezüglich Rotordurchmesser oder/und Antriebsleistung unterschiedlich ausgelegt werden. Damit ist eine Verschiebung des Schubmittelpunkts möglich und die Tragholmlänge ist minimierbar (vgl. im Gegensatz dazu 1d).Due to the system, the shear center of the rotors must coincide with the center of gravity of the airframe in the composite quadrotor. For this purpose, the length of the supporting bars to adapt or it is proposed according to the invention that the Lifting units are designed differently before and behind the center of gravity with respect to rotor diameter and / or drive power. Thus, a displacement of the shear center is possible and the Tragholmlänge can be minimized (see, in contrast to 1d ).

Außerdem sei erwähnt, dass die Installation der Hubeinheiten auf den Tragholmen Rotoren mit großen Durchmessern erlauben, was geringe Strahlflächenbelastung (hoher spezifischer Schub) ergibt. Zudem werden keine aerodynamischen Flächen vom Rotorabwind beaufschlagt, wodurch die volle Hubkraft erhalten bleibt.In addition, it should be noted that the installation of the lifting units on the support bars allow rotors with large diameters, resulting in low jet area loading (high specific thrust). In addition, no aerodynamic surfaces are acted upon by the rotor tailwind, whereby the full lifting capacity is maintained.

Zeichnungendrawings

Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben. Die Figuren zeigen:The invention is illustrated with reference to drawings and described in more detail. The figures show:

1 den Stand der Technik mit Beispielen 1a1d. 1 the state of the art with examples 1a - 1d ,

2 den erfindungsgemäßen Verbund-Quadrotor in einer Drohnenausführung 2 the compound quad rotor according to the invention in a drone design

3 Konfigurationsmöglichkeiten 3 configuration options

4 eine Nurflügelkonfiguration 4 a flying wing configuration

5 eine Ausführung der Erfindung als Leichtflugzeug 5 an embodiment of the invention as a light aircraft

In 1 wird zum Stand der Technik eine Auswahl von VTOL-Geräten skizzenmäßig dargestellt.In 1 In the prior art, a selection of VTOL devices is sketched.

Fig. 1aFig. 1a

Die Zeichnung zeigt den typischen Aufbau eines Quadrotors mit vier elektrisch angetriebenen Hubeinheiten an den Enden der Auslegerarme und das zentrale Gehäuse für Steuerung und Batterien. Mit dieser Auslegung sind Flugdauer und Reichweite aber beschränkt, so dass nur kurze Einsätze im Nahbereich möglich sind.The drawing shows the typical structure of a quad rotor with four electrically driven lifting units at the ends of the cantilever arms and the central housing for control and batteries. With this design, flight duration and range are limited, so that only short operations at close range are possible.

Fig. 1bFig. 1b

In der Skizze ist das Spielzeugmodell ”Raptor Dogfight Quadcopter F2” dargestellt. Dabei ist die einem Quadrotor umgebende Flugzeugzelle lediglich Attrappe zur Vortäuschung eines VTOL-Flugzeugs. Letztlich sind alle Flugmanöver vom eingebauten Quadrotor abhängig, da ein Vortriebspropeller fehlt. Schließlich liefern die in der Zelle integrierten kleinen Propeller wegen hoher Strahlflächenbelastung nur wenig spezifischen Schub.The sketch shows the toy model "Raptor Dogfight Quadcopter F2". The airframe surrounding a quadrotor is merely a dummy for simulating a VTOL aircraft. Ultimately, all maneuvers are dependent on the built-Quadrotor, as a propulsion propeller is missing. After all, the small propellers integrated in the cell only provide a small amount of specific thrust due to high jet area loading.

Fig. 1cFig. 1c

Die Systemzeichnung zeigt eine Zweiseitenansicht der ”Panther”-Drohne der Fa IAI/Israel ( Flight-Magazin, 11. Febr. 2014, S. 15 ). Die VTOL-Drohne verfügt über drei elektrisch angetriebene Kipp-Propeller. Für den Reichweitenflug wird dabei nur ein Teil der Batteriekapazität eingesetzt, was gegenüber anderen VTOL-Geräten günstig ist. Nachteilig wirkt sich aus, dass ein Teil des Propellerabwinds den Flügel beaufschlagt und so die Hubeffizienz mindert. Außerdem muß der Schwenkwinkel der Propellergondeln in der Transitionsphase mit der Vorwärtsgeschwindigkeit synchronisiert werden, was eine komplexere Regelung und Mechanik bedingt.The system drawing shows a two-page view of the "Panther" drone of IAI / Israel ( Flight Magazine, Feb. 11, 2014, p. 15 ). The VTOL drone has three electrically driven tilting propellers. Only a portion of the battery capacity is used for the range flight, which is favorable compared to other VTOL devices. The disadvantage is that a part of the propeller down-wind acts on the wing and thus reduces the lifting efficiency. In addition, the tilt angle of the propeller pods in the transition phase must be synchronized with the forward speed, which requires a more complex control and mechanics.

Fig. 1dFig. 1d

Dargestellt ist eine Skizze der o. g. Drohne der Fa Arcturus/USA, wobei ein Quadrotorsystem in einer vorhandenen Flugzeugzelle integriert ist. Ersichtlich ist, dass der Schubmittelpunkt im Schwerpunkt liegt und deshalb die vorderen Rotorträger länger als die hinteren Träger ausgebildet sein müssen. Bei der strukturellen Integration bleibt auch der voluminöse Rumpf als Leitwerksträger erhalten, was Gewicht und Oberfläche verursacht und die Aerodynamik verschlechtert. Außerdem läßt die Rumpfkonstruktion den Einbau einer Druckschraube im Heck eher nicht zu (Schwerpunktproblem), was den Sensoren im Vorderrumpf wegen dem vorne liegenden Antrieb nur ein beschränktes Sichtfeld gibt.Shown is a sketch of the o. G. Drone of the company Arcturus / USA, whereby a quadrotor system is integrated in an existing airframe. It can be seen that the shear center is in the center of gravity and therefore the front rotor carrier must be designed to be longer than the rear carrier. In the structural integration of the voluminous hull remains as a tail boom, which causes weight and surface and deteriorates the aerodynamics. In addition, the hull construction allows the installation of a pressure screw in the rear rather not (focus problem), which gives the sensors in the front fuselage because of the front drive only a limited field of view.

Fig. 2Fig. 2

Die Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Verbund-Quadrotor in einer Drohnenausführung. Die beiden zur Längsachse (1) parallelen Tragholme (2) verbinden die aerodynamischen Flächen Flügel (4) und Leitwerke (5), wobei jeweils der Tragholmkonus (2') schlank und widerstandsarm ausbildbar ist. Auf den Tragholmen (2) sind die Elektro-Hubmotoren (3) installiert, deren Rotoren die Rotor/Propellerkreisflächen (6) bilden. Ersichtlich ist, dass der Rotorabwind die aerodynamischen Flächen (4, 5) nicht tangiert. Je nach Auslegung der Strahlflächenbelastung kann der Rotordurchmesser vergrößert werden, ohne dass zwar die Länge, aber nicht das Konzept der Tragholme geändert werden müßte.The drawing shows the compound quad rotor according to the invention in a drone design. The two to the longitudinal axis ( 1 ) parallel supporting beams ( 2 ) the aerodynamic surfaces connect wings ( 4 ) and tail units ( 5 ), whereby in each case the Tragholmkonus ( 2 ' ) is slim and low-resistance educable. On the carrying spars ( 2 ) are the electric lifting motors ( 3 ) whose rotors are the rotor / propeller circular surfaces ( 6 ) form. It can be seen that the rotor's downwash affects the aerodynamic surfaces ( 4 . 5 ) is not affected. Depending on the design of the jet surface load, the rotor diameter can be increased, without the length, but not the concept of supporting beams would have to be changed.

Die Schubresultierende der Hubmotoren (3) ist mit der Lage des Schwerpunktes (7) der Flugzeugzelle identisch. Dieser liegt bei etwa 25% der mittleren Flügeltiefe (8). Damit ist ein stabiles Flugverhalten in der VTOL-Phase als auch im Normalflug gewährleistet, was hier durch leichte Pfeilung des Flügels (4) erreicht wird.The thrust result of the lifting motors ( 3 ) is related to the location of the center of gravity ( 7 ) of the airframe identical. This is about 25% of the mean chord depth ( 8th ). This ensures a stable flight behavior in the VTOL phase as well as in normal flight, which here by slight sweep of the wing ( 4 ) is achieved.

Zur Unterbringung der erforderlichen Flugsysteme (Steuerung, Regelung, z. T. Energieversorgung) dient die zentral und widerstandsarm angeordnete Rumpfgondel (10). Für den Vorwärtsflug ist ein vom Rotor-Hubsystem getrennter Antrieb (9) vorgesehen, welcher vorzugweise als Druckschraubenantrieb am Heck der Rumpfgondel (10) installiert ist. Damit ist für die vorne liegende Sensoren ein gutes Sichtfeld gegeben. So können mit dem erfindungsgemäßen Konzept eines Verbund-Quadrotors bei dem hauptsächlichen Kriterien aerodynamischer Widerstand, Gewicht und Sensorwirksamkeit Verbesserung erzielt werden.To accommodate the required flight systems (control, regulation, partly Power supply) serves the central and low resistance arranged hull gondola ( 10 ). For forward flight is a separate from the rotor lifting system drive ( 9 ), which preferably as Druckschraubenantrieb at the rear of the fuselage nacelle ( 10 ) is installed. This provides a good field of view for the sensors at the front. Thus, with the composite quadrotor concept of the invention, the main criteria of aerodynamic drag, weight and sensor efficiency can be improved.

Fig. 3Fig. 3

Als Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ist ein Enten-/Tandemflugzeug dargestellt. Die beiden Tragholme (2) verbinden Flügel (4) und Leitwerk/Tandemflügel (5). Die Holme (2) dienen dabei als Basis für die Hubmotoren (3), wobei die Rotorkreisflächen (6) zwischen den aerodynamischen Flächen so platziert sind, dass der Rotorabwind nicht störend wirkt. Konfigurationsbedingt liegt hier der Schubmittelpunkt (7) bzw. der Schwerpunkt zwischen den aerodynamischen Flächen (4, 5), womit die Flugstabilität in allen Flugphasen sichergestellt ist. Als Vorteil dieser Flugzeugkonfiguration ist die gegenüber dem Normalflugzeug kompaktere Bauweise zu nennen. Außerdem liegen die Rotoren zwischen den aerodynamischen Flächen (4, 5), was im Bodenbetrieb mehr Sicherheit gegen Verletzung bietet.As an extension of the applications of the invention, a duck / tandem aircraft is shown. The two supporting beams ( 2 ) connect wings ( 4 ) and tail unit / tandem wing ( 5 ). The spars ( 2 ) serve as the basis for the lifting motors ( 3 ), whereby the rotor circuit surfaces ( 6 ) are placed between the aerodynamic surfaces so that the rotor tailwind does not interfere. Due to the configuration, the shear center ( 7 ) or the center of gravity between the aerodynamic surfaces ( 4 . 5 ), which ensures flight stability in all flight phases. The advantage of this aircraft configuration is the more compact construction compared to the normal aircraft. In addition, the rotors are located between the aerodynamic surfaces ( 4 . 5 ), which offers more safety against injury in ground operation.

Fig. 4Fig. 4

Dargestellt ist ein Nurflügel (4) integriert mit zwei Tragholmen (2) und darauf befestigten Hubmotoren (3, 3'). Zur Anpassung der Hubresultierenden an die Schwerpunktposition (7) sind die vorderen Hubmotoren (3') mit einer geringeren Leistung und Rotorkreisfläche (6') versehen. Mit dieser erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, neben der Beeinflussung der Rotorgeometrie die Länge der Tragholme (2) zu minimieren.Shown is a flying wing ( 4 ) integrated with two carrying beams ( 2 ) and lifting motors ( 3 . 3 ' ). For adjusting the stroke resultants to the center of gravity position ( 7 ) are the front hoist motors ( 3 ' ) with a lower power and rotor circuit area ( 6 ' ) Mistake. With this device according to the invention it is possible, in addition to influencing the rotor geometry, the length of the supporting beams ( 2 ) to minimize.

Fig. 5Fig. 5

Die Zeichnung zeigt in der Draufsicht eine Version des Verbund-Quadrotor in einer Ausführung als zweisitziges Leichtflugzeug. Der Antrieb (9) für den Vorwärtsflug kann neben der Position am Heck der Rumpfgondel (10) auch an anderer Stelle montiert sein, hier z. B. am Flügel (4). Die Kabine für die Piloten befindet sich in der Rumpfgondel (10). Infolge der vorhandenen Quadrotor-Technologie kann die VTOL-Phase völlig automatisiert erfolgen, was den Piloten entlastet. Auch kann die sonst übliche Landeklappe entfallen. Bezüglich Ausfallsicherheit der elektrischen Hubmotoren bieten sich verschiedene Möglichkeiten an: Verbindungs-Wellensystem, Autorotation (Propellerblattverstellung erforderlich), Horizontallandung.The drawing shows in plan view a version of the composite quad rotor in a version as a two-seat light aircraft. The drive ( 9 ) for forward flight can be located next to the position at the stern of the fuselage nacelle ( 10 ) also be mounted elsewhere, here z. B. on the wing ( 4 ). The cabin for the pilots is located in the hull gondola ( 10 ). Due to the existing quadrotor technology, the VTOL phase can be completely automated, which relieves the pilot. Also, the usual landing flap can be omitted. Regarding the reliability of electric lifting motors, there are various possibilities: connecting shaft system, autorotation (propeller blade adjustment required), horizontal landing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Flugzeuglängsachse (= Symmetrieachse)Aircraft longitudinal axis (= symmetry axis)
22
Tragholmspar
2'2 '
TragholmkonusCarrying beam cone
3, 3'3, 3 '
ElektrohubmotorElektrohubmotor
44
Flügelwing
55
Höhenleitwerktailplane
5'5 '
Enten-/TandemflügelDuck / Tandem wing
6, 6'6, 6 '
Rotor/Propeller-KreisflächeRotor / propeller-circular surface
77
Schwerpunkt = RotorschubmittelpunktCenter of gravity = rotor thrust center
88th
Mittlere FlügeltiefeMean chord depth
99
Antrieb VorwärtsflugDrive forward flight
1010
Rumpfgondelhull gondola

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005014949 [0002] DE 102005014949 [0002]
  • DE 29916203 [0004] DE 29916203 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Flight-Magazin, 29. Apr. 2014, S. 16; vgl. Zeichnung Fig. 1d [0004] Flight Magazine, Apr. 29, 2014, p. 16; see. Drawing Fig. 1d [0004]
  • Flight-Magazin, 11. Febr. 2014, S. 15 [0020] Flight Magazine, 11 Feb. 2014, p. 15 [0020]

Claims (7)

Die Erfindung betrifft einen Verbund-Quadrotor mit einem elektrisch angetriebenen VTOL-Hubsystem und einem davon getrennten Antrieb für den Vorwärtsflug sowie aerodynamische Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel zur Längsachse (1) ausgerichtete Tragholme (2, 2') in einer Doppelfunktion die aerodynamischen Flächen (4, 5) miteinander verbinden und auf den Tragholmen (2) Hubmotoren (3, 3') montierbar sind.The invention relates to a composite quad rotor with an electrically driven VTOL lifting system and a separate drive for forward flight and aerodynamic surfaces, characterized in that two parallel to the longitudinal axis ( 1 ) oriented supporting beams ( 2 . 2 ' ) in a dual function the aerodynamic surfaces ( 4 . 5 ) and on the girders ( 2 ) Lifting motors ( 3 . 3 ' ) are mountable. Verbund-Quadrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Flugsystemkomponenten und Nutzlasten in einer auf den aerodynamischen Flächen (4 bzw. 5) befestigten Rumpfgondel (10) untergebracht sind.Composite quad rotor according to claim 1, characterized in that flight system components and payloads in one of the aerodynamic surfaces ( 4 respectively. 5 ) attached hull gondola ( 10 ) are housed. Verbund-Quadrotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Schubresultierenden (7) der Rotoren in Richtung der Längsachse (1) veränderbar ist indem die Rotorkreisflächen (6, 6') oder/und Leistung der Hubmotoren (3, 3') vor und hinter dem Schwerpunkt (7) unterschiedlich ausbildbar sind.Composite quadrotor according to claim 1 and 2, characterized in that the position of the thrust resulting ( 7 ) of the rotors in the direction of the longitudinal axis ( 1 ) is changeable by the rotor circuit surfaces ( 6 . 6 ' ) and / or power of the lifting motors ( 3 . 3 ' ) in front of and behind the center of gravity ( 7 ) are differently formable. Verbund-Quadrotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragholme (2, 2') die Verbindung zwischen einem vorne liegenden Enten-/Tandemflügel (5') und hinten liegenden Hauptflügel (4) bilden, wobei die Hubmotoren (3) dazwischen auf den Holmen (2, 2') platzierbar sind.Composite Quadrotor according to claim 1 to 3, characterized in that the supporting beams ( 2 . 2 ' ) the connection between a front duck / tandem wing ( 5 ' ) and rear main wing ( 4 ), the lifting motors ( 3 ) in between on the Holmen ( 2 . 2 ' ) are placeable. Verbund-Quadrotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) für den Vorwärtsflug am Heck der Rumpfgondel installiert ist.Composite quadrotor according to claim 1 to 4, characterized in that the drive ( 9 ) is installed for forward flight at the stern of the hull gondola. Verbund-Quadrotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfgondel (10) als Passagierkabine ausbildbar ist.Composite quadrotor according to claim 1 and 2, characterized in that the hull gondola ( 10 ) can be formed as a passenger cabin. Verbund-Quadrotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Nurflügelkonfiguration zwei Tragholme (2) symmetrisch zur Längsachse (1) angeordnet sind.Composite quadrotor according to one of claims 2 to 6, characterized in that in a flying wing configuration two supporting beams ( 2 ) symmetrical to the longitudinal axis ( 1 ) are arranged.
DE201420004877 2014-06-12 2014-06-12 Composite Quadrotor Withdrawn - After Issue DE202014004877U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201420004877 DE202014004877U1 (en) 2014-06-12 2014-06-12 Composite Quadrotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201420004877 DE202014004877U1 (en) 2014-06-12 2014-06-12 Composite Quadrotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202014004877U1 true DE202014004877U1 (en) 2014-07-23

Family

ID=51349878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201420004877 Withdrawn - After Issue DE202014004877U1 (en) 2014-06-12 2014-06-12 Composite Quadrotor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202014004877U1 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9873508B2 (en) 2015-12-11 2018-01-23 Coriolis Games Corporation Hybrid multicopter and fixed wing aerial vehicle
CN107856850A (en) * 2017-09-29 2018-03-30 中国科学院自动化研究所 Multi-rotor unmanned aerial vehicle and its control method
WO2018076047A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Hybridskys Technology Pty Ltd Hybrid aircraft
WO2019084487A1 (en) * 2017-10-27 2019-05-02 Elroy Air, Inc. Compound multi-copter aircraft
WO2019135791A3 (en) * 2017-08-08 2019-10-31 Terrafugia, Inc. Vertical takeoff and landing transportation system
US10723433B2 (en) * 2017-11-27 2020-07-28 Wing Aviation Llc Assembly systems and methods for unmanned aerial vehicles
DE102019204970A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-08 LIFT Holding GmbH Functional wing design
US11014418B2 (en) 2013-03-15 2021-05-25 Terrafugia, Inc. Combined flying/driving vehicle with vertical takeoff and fixed-wing cruise capabilities
US11034445B2 (en) 2017-11-27 2021-06-15 Wing Aviation Llc Wing structure and attachment to frame for unmanned aerial vehicles
US11067164B2 (en) 2016-04-15 2021-07-20 Terrafugia, Inc. Electronic gear shifter assembly for a dual-mode flying and driving vehicle
US11148852B2 (en) 2019-04-11 2021-10-19 Elroy Air, Inc. Modular aerial cargo aerodynamic encasement
US11447248B2 (en) 2017-12-21 2022-09-20 Elroy Air, Inc. Unmanned vehicle cargo handling and carrying system
US11661193B2 (en) 2019-07-18 2023-05-30 Elroy Air, Inc. Unmanned aerial vehicle optimization
US11919631B2 (en) 2021-02-08 2024-03-05 Archer Aviation, Inc. Vertical take-off and landing aircraft with aft rotor tilting

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29916203U1 (en) 1999-09-15 2000-10-26 Striebel Christhard Vertical take-off and landing aircraft
DE102005014949A1 (en) 2005-04-01 2006-10-05 Dolch, Stefan, Dipl.-Ing. (FH) Multi-rotor helicopter e.g. reconnaissance drone for urban areas, has support frame divided into at least two groups of structures mechanically connected together as such that electrical connection between groups is possible

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29916203U1 (en) 1999-09-15 2000-10-26 Striebel Christhard Vertical take-off and landing aircraft
DE102005014949A1 (en) 2005-04-01 2006-10-05 Dolch, Stefan, Dipl.-Ing. (FH) Multi-rotor helicopter e.g. reconnaissance drone for urban areas, has support frame divided into at least two groups of structures mechanically connected together as such that electrical connection between groups is possible

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Flight-Magazin, 11. Febr. 2014, S. 15
Flight-Magazin, 29. Apr. 2014, S. 16; vgl. Zeichnung Fig. 1d

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11014418B2 (en) 2013-03-15 2021-05-25 Terrafugia, Inc. Combined flying/driving vehicle with vertical takeoff and fixed-wing cruise capabilities
US10035591B2 (en) 2015-12-11 2018-07-31 Coriolis Games Corporation Hybrid multicopter and fixed wing aerial vehicle
US10239611B2 (en) 2015-12-11 2019-03-26 Coriolis Games Corporation Hybrid multicopter and fixed wing aerial vehicle
US9873508B2 (en) 2015-12-11 2018-01-23 Coriolis Games Corporation Hybrid multicopter and fixed wing aerial vehicle
US11067164B2 (en) 2016-04-15 2021-07-20 Terrafugia, Inc. Electronic gear shifter assembly for a dual-mode flying and driving vehicle
WO2018076047A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Hybridskys Technology Pty Ltd Hybrid aircraft
WO2019135791A3 (en) * 2017-08-08 2019-10-31 Terrafugia, Inc. Vertical takeoff and landing transportation system
CN107856850A (en) * 2017-09-29 2018-03-30 中国科学院自动化研究所 Multi-rotor unmanned aerial vehicle and its control method
WO2019084487A1 (en) * 2017-10-27 2019-05-02 Elroy Air, Inc. Compound multi-copter aircraft
US11628933B2 (en) 2017-10-27 2023-04-18 Elroy Air, Inc. Compound multi-copter aircraft
EP3925876A1 (en) * 2017-10-27 2021-12-22 Elroy Air, Inc. Multicopter
US10723433B2 (en) * 2017-11-27 2020-07-28 Wing Aviation Llc Assembly systems and methods for unmanned aerial vehicles
US11034445B2 (en) 2017-11-27 2021-06-15 Wing Aviation Llc Wing structure and attachment to frame for unmanned aerial vehicles
US11655031B2 (en) 2017-12-21 2023-05-23 Elroy Air, Inc. Unmanned vehicle cargo handling and carrying system
US11447248B2 (en) 2017-12-21 2022-09-20 Elroy Air, Inc. Unmanned vehicle cargo handling and carrying system
DE102019204970A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-08 LIFT Holding GmbH Functional wing design
US11148852B2 (en) 2019-04-11 2021-10-19 Elroy Air, Inc. Modular aerial cargo aerodynamic encasement
US11661193B2 (en) 2019-07-18 2023-05-30 Elroy Air, Inc. Unmanned aerial vehicle optimization
US11919631B2 (en) 2021-02-08 2024-03-05 Archer Aviation, Inc. Vertical take-off and landing aircraft with aft rotor tilting

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202014004877U1 (en) Composite Quadrotor
EP3038913B1 (en) Vertical take-off and landing aircraft
EP2883792B1 (en) Aircraft configuration
DE102015207445B4 (en) Aerofoil for an aircraft and aircraft
DE102012104783B4 (en) Aircraft, preferably UAV, drone and / or UAS
EP3056425B1 (en) Aircraft which can launch vertically
EP2817219B1 (en) Aircraft
DE102012202698B4 (en) aircraft
DE102013000168B4 (en) Aerodynamic multicopter / quadrocopter
DE102014000509B4 (en) Fixed-wing aircraft
EP2673192B1 (en) Flying object
EP3107807A1 (en) Aircraft
EP2669195A1 (en) Airplane
DE102014000640B4 (en) Multifunctional aircraft system
DE202012001750U1 (en) aircraft
DE102013001852A1 (en) Aircraft e.g. octocopter has rotors which are arranged by wings extending axis covering portions of wing, and opposite rotation directions of rotors are chosen such that buoyancy of wing in forward flight is supported by rotors
DE102015000703B4 (en) Fixed-wing aircraft with removable horizontal drives
DE102016001771A1 (en) Flipper-changing aircraft
DE102018123348A1 (en) Aircraft system, in particular unmanned aircraft system, aircraft fuselage and drive module unit, in particular for an unmanned aircraft
DE102018133096A1 (en) Aircraft
DE102019102189B4 (en) aircraft
DE102015017425B3 (en) Aerofoil for an aircraft and aircraft
DE102017123536B4 (en) Aircraft
DE102018006674A1 (en) Aircraft System
DE202023102532U1 (en) Deformable flying drone

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R207 Utility model specification

Effective date: 20140828

R120 Application withdrawn or ip right abandoned
R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20150408