CN101990452B - 方向可控的飞行器和用于实现其的螺旋桨结构 - Google Patents
方向可控的飞行器和用于实现其的螺旋桨结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101990452B CN101990452B CN2009801121956A CN200980112195A CN101990452B CN 101990452 B CN101990452 B CN 101990452B CN 2009801121956 A CN2009801121956 A CN 2009801121956A CN 200980112195 A CN200980112195 A CN 200980112195A CN 101990452 B CN101990452 B CN 101990452B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- screw
- central shaft
- fin
- aircraft
- zone
- 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.)
- Active
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 240000002836 Ipomoea tricolor Species 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 108010022579 ATP dependent 26S protease Proteins 0.000 description 1
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272165 Charadriidae Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- RGCLLPNLLBQHPF-HJWRWDBZSA-N phosphamidon Chemical compound CCN(CC)C(=O)C(\Cl)=C(/C)OP(=O)(OC)OC RGCLLPNLLBQHPF-HJWRWDBZSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- GOLXNESZZPUPJE-UHFFFAOYSA-N spiromesifen Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(C(O1)=O)=C(OC(=O)CC(C)(C)C)C11CCCC1 GOLXNESZZPUPJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H27/00—Toy aircraft; Other flying toys
- A63H27/12—Helicopters ; Flying tops
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H33/00—Other toys
- A63H33/18—Throwing or slinging toys, e.g. flying disc toys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
- B64C27/56—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement characterised by the control initiating means, e.g. manually actuated
- B64C27/57—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement characterised by the control initiating means, e.g. manually actuated automatic or condition responsive, e.g. responsive to rotor speed, torque or thrust
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
- B64C27/72—Means acting on blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
- B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H30/00—Remote-control arrangements specially adapted for toys, e.g. for toy vehicles
- A63H30/02—Electrical arrangements
- A63H30/04—Electrical arrangements using wireless transmission
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
- B64U10/13—Flying platforms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
- B64U30/20—Rotors; Rotor supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/30—Wing lift efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Toys (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
根据本发明实施例的飞行器包括用于使交通工具飞行的螺旋桨控制机构。该螺旋桨控制机构包括:具有用于连接至驱动轴的中心轴的螺旋桨;自中心轴延伸的第一和第二螺旋桨翼片;和控制结构,包括将中心轴连接至第一螺旋桨翼片的第一连接和将中心轴连接至在螺旋桨上定义的区域的第二连接,其中驱动轴的驱动扭矩的改变使第一连接和第二连接改变螺旋桨翼片的斜度和高度,同时实质上不改变螺旋桨翼片的尖端路径平面。
Description
技术领域
本发明涉及方向可控的飞行器,并涉及用于实现其的螺旋桨结构。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年4月7日提交的序列号12/098853的美国申请的优先权,其是于2006年6月15日提交的11/424433的部分继续申请,是美国专利7,255,623的部分继续申请,是美国专利6,899,586的继续申请,是美国专利6,843,699的继续申请。美国专利6,843,699要求于2003年3月11日提交的美国临时申请60/453283的优先权,是美国专利6,688,936的部分继续申请。全部引入作为参考。
背景技术
大部分垂直起降飞行器依靠陀螺仪稳定系统保持在悬浮飞行中的稳定性。例如,发明人的先前美国专利5,971,320和相应国际PCT申请WO99/10235公开了一种具有陀螺转子装置以控制直升机的方向或偏转的直升机。然而,当诸如飞碟等飞行器整体旋转时,出现不同的特性。当整体旋转时,陀螺仪稳定系统通常不再有用,例如参见美国专利5,297,759、5,634,839、5,672,086和美国专利6,843,699和6,899,586。
然而,在现有技术中依然在进行大量努力来消除或抵消在飞行器内水平旋转螺旋桨生成的扭矩以增强稳定性。例如,Keyence公司的日本专利申请63-026355提供了与第二对水平螺旋桨反向旋转的第一对水平螺旋桨,从而消除扭矩。还参见美国专利5,071,383,其包括在相反方向内旋转以消除飞行器旋转的两个水平螺旋桨。类似地,美国专利3,568,358公开了用于提供螺旋桨生成扭矩的反扭矩的装置,因为如在’358专利中所述的,扭矩产生不稳定性,同时降低螺旋桨速度和螺旋桨有效效率。
现有技术还包括已经公开了稳定飞行器而不需要反向旋转螺旋桨的能力的飞行或旋转飞行器。美国专利5,297,759包括围绕轮毂及其中心轴设置和固定在斜度内的多个翼片。将横向倾斜至中心轴以提供提升和旋转的一对转子安装在径向相反的翼片上。每个翼片包括向下旋转的外部尖端,其通过生成横向提升力抵消由翼片产生的垂直提升力的不平衡来建立被动稳定性。这有助于将提升力中心维持在转子的中心轴上。此外,因为转子横向倾斜至中心轴以提供提升和旋转,由翼片生成的提升力始终大于由转子生成的提升力。
然而,始终需要提供新的和新颖的自稳定旋转飞行器,其并不依赖于附加转子以抵消主转子的扭矩。这种自稳定旋转飞行器应当成本低和相对简单。
除了提供自稳定旋转飞行器之外,提供同样可控的简单悬浮飞行器的能力大大地增强了该飞行器。当整个飞行器旋转时,该飞行器丢方向参考,这有助于远程用户确定飞行器应当移动的方向。在具有规定前部或前端的直升机、飞机或其它典型飞行器内,飞行器具有通过飞行器前端预先确定的特定方向。在这种情况下,控制飞行器的用户可以将操纵杆控制器前推(或按下向前按钮)以指示飞行器自其参考点向前飞行;在常规的远程控制交通工具内存在类似的方向控制。然而,当飞行器完全旋转时,例如飞碟或任何其它旋转飞行器,旋转飞行器丢失其方向,只要它开始旋转,使得方向控制难以实现。例如,授权给Britt,Jr.的美国专利5,429,542以及授权给Tilbor等人的美国专利5,297,759公开了旋转飞行器,但是仅解决了在向上、向下和旋转方向内的移动;授权给Dixon的美国专利5,634,839和5,672,086讨论了使用控制信号指示旋转飞行器朝向或远离用户,因而要求用户围绕旋转飞行器向左或向右移动,如果用户希望旋转飞行器朝向具体方向移动。
此外,转让给Keyence公司的美国专利5,259,729尝试提供螺旋桨翼片尖端路径平面倾斜设备以帮助控制飞行器在飞行过程中的方向。虽然这提供了很好的解决方案,但是美国专利5,259,729存在困难。在某些情况下,尖端平面移动是不希望的。例如,当将螺旋桨置于具有非常小的顶部和/或底部空隙的圆形外轮毂内时,应当禁止尖端平面的移动以避免尖端接触飞行器其它部分。此外,当螺旋桨是迭式螺旋桨设计的一部分时,必需避免倾斜以防止螺旋桨在飞行过程中接触。在此提供的实施例尝试解决这些困难。
发明内容
根据实施例,提供可控飞行器。该飞行玩具包括连接至中心轮毂(hub)的主螺旋桨。该主螺旋桨包括自螺旋桨轴延伸的一对螺旋桨翼片。将多个轮毂翼片固定至中心轮毂,并自中心轮毂向外和向下伸展。主螺旋桨和多个轮毂翼片在用于旋转主螺旋桨的马达结构的扭矩导致的相反方向上旋转。该轮毂翼片自中心轮毂延伸至外环。主螺旋桨自中心轮毂向下延伸并定位在轮毂翼片之下,以便主螺旋桨的末端位于外环之内。该螺旋桨还包括将螺旋桨连接至固定到驱动轴的螺旋桨轴的一对连接。当转子结构的扭矩改变时,螺旋桨翼片的斜度(pitch)和高度也改变,以便实质上抵消末端倾斜。
在另一实施例中,提供用于具有用于旋转驱动轴的马达的飞行物的螺旋桨控制机构。该螺旋桨控制机构包括:具有用于连接至驱动轴的中心轴的螺旋桨;自中心轴延伸的第一和第二螺旋桨翼片;和控制结构,包括将中心轴连接至第一螺旋桨翼片的第一连接和将中心轴连接至螺旋桨上定义的区域的第二连接,其中驱动轴的驱动扭矩的改变使第一连接和第二连接改变螺旋桨翼片的斜度和高度,以便螺旋桨翼片的尖端路径平面(tip path plane)保持实质上不变。
第二实施例可以进一步包括围绕中心轴和第一连接的开放区域。第一连接具有位于开放区域一部分内的其一部分,其中第一连接具有连接至中心轴的第一末端和连接至第一翼片上的区域的第二末端。第二连接可以进一步具有实质上L形的设计,其包括连接至中心轴的第一末端和在第一末端之下的间距上连接至主螺旋桨区域的第二末端。此外,第一和第二连接可以是弹性的。整个螺旋桨也可以是一体的(unitary piece)。
在本发明的另一实施例中,提供一种螺旋桨结构,定义为包括具有自螺旋桨轴延伸的一对螺旋桨翼片的主螺旋桨。该螺旋桨翼片具有末端。该螺旋桨还包括将螺旋桨连接至固定至驱动轴的螺旋桨轴的一对连接。当马达机构的扭矩改变时,螺旋桨翼片的斜度和高度也改变,从而抵消末端倾斜。
根据本发明的下述详细描述及其实施例和权利要求书以及附图,可知本发明的各种其它优点和特征。
附图说明
通过参考附图可以更完整地理解上述内容,在附图中:
图1是根据第一实施例的可控飞行器的顶部透视图;
图2a是主螺旋桨的底视图;
图2b是螺旋桨结构的近距透视图;
图2c是主螺旋桨的侧视图;
图2d是主螺旋桨的顶视图;
图3a至3c和相应的图3d至3f图示主螺旋桨在三种不同扭矩位置上的三个视图;
图4a和4b图示根据第一控制方法的可控飞行器;
图5a和5b图示根据第二控制方法的可控飞行器;和
图6a和6b图示根据第三控制方法的可控飞行器。
具体实施方式
虽然本发明易于以多种不同形式实施,但是在附图中图示和将在此详细描述本发明的优选实施例。然而,应当理解本公开内容将视为本发明原理的示例,并不限制本发明和/或所图示实施例的权利要求书的精神或范围。
参见图1,在本发明的第一实施例中,提供旋转飞行器5。该旋转飞行器5包括可旋转地连接至轻型抗旋转主体10的单个主螺旋桨12。该抗旋转主体10包括包含驱动和控制结构的中心轮毂14。多个翼片22自中心轮毂14向外环24向外和向下延伸。中心轮毂容纳用于旋转主螺旋桨12的马达结构。穹顶32可以位于中心轮毂14顶部以提供用于接收无线信号的装置,在下文中的一个或多个实施例内讨论。
当主螺旋桨12旋转时,不试图抵消旋转螺旋桨12产生的扭矩。相反地,扭矩使飞行器5在相反方向内旋转。使用足够的RPM,旋转飞行器5将离开地面或表面并开始飞行。如上所述,外环24和中心轮毂14由多个轮毂翼片22连接。轮毂翼片22具有定位以当飞行器5旋转时生成提升力的提升表面。尽管轮毂翼片22在与主螺旋桨12相反的方向内旋转,但是都提供对旋转飞行器5的提升力。将轮毂翼片22分类为抗旋转提升表面。还可以调整主螺旋桨12与轮毂翼片22的感生阻力特性(induced drag characteristics)以提供期望的体旋转速度。
旋转飞行器5具有在旋转过程中的自稳定能力。将该自稳定分类如下:当旋转飞行器5以某种方式移动时,它倾斜至一个方向,并开始在该方向内移动。在旋转飞行器5的前侧上的多个轮毂翼片22的轮毂翼片将获得比后侧上的翼片更大的提升力。这是因为前翼片将呈现比后翼片更多的气体流入。根据旋转方向,提升力将变成在一侧上或者另一侧上。该动作提供了与飞行方向成90度的提升力。由于陀螺旋进,反作用力出现与提升力的90度异相。该反作用力抵抗飞行器移动,因而旋转飞行器5将自稳定。因而,通过陀螺旋进和在前翼片上的附加提升力,导致自稳定效果。
重力中心的定位也可以是自稳定的贡献因素。相信当CG以预定距离位于外环24的底部24a之上时,自稳定效果将增加。进一步发现在外环24底部24a之上的预定距离将是实质上等于外环内径大约10%至40%的距离,更优选地,实质上等于外环内径的大约15%至25%。此外,因为整体重量贡献CG位置,当用轻型材料制造轮毂翼片22和外环24时,易于控制CG位置。
旋转飞行器5还可以是特别稳定的,因为存在由轮毂翼片22的大截面积导致的大量空气动力学缓冲。
在操作过程中,主螺旋桨12旋转,从而吸取空气自旋转飞行器上部向下通过外环24内的抗旋转轮毂翼片22。因而,空气在击打(hit)主螺旋桨12之前由轮毂翼片调节。通过调节空气,这意味着离开轮毂翼片22的空气是在一角度上和在加速,与将主螺旋桨12置于静止空气内和必需将空气自零或接近零加速相反。相信提高了主螺旋桨12的效率,只要特别倾斜主螺旋桨12以考虑加速的空气。
为了定向控制旋转飞行器5,意味着在向上/向下、向前/向后和左/右方向上控制旋转飞行器,主螺旋桨12包括新的螺旋桨结构,其控制螺旋桨翼片的斜度和高度,以便尖端路径平面实质上不改变。如上所述,美国专利5259729使用稍微类似的概念,然而美国专利5259729要求尖端路径平面倾斜。如果尖端路径平面实质上改变,如美国专利5259729所教导的,则螺旋桨翼片的尖端将接触翼片22的下侧,这将是不希望的。
现在参见图2a至2d,图示在螺旋桨结构50的各种视图以及近距视图内的主螺旋桨12。主螺旋桨12包括自中心区域56向外延伸的一对螺旋桨翼片52和54。中心区域56包括连接至转子结构的驱动轴的螺旋桨轴58。自螺旋桨轴58延伸的是控制螺旋桨翼片的斜度和高度的一对连接。
称作斜度控制连接60的第一连接连接至临近螺旋桨翼片52和54平面的螺旋桨轴58。斜度控制连接60自螺旋桨轴58延伸,并连接至螺旋桨翼片52之一。螺旋桨翼片52包括围绕斜度控制连接60的中空部分62。中空部分62开放至进一步围绕螺旋桨轴58的缝隙64。提供中空部分62和缝隙64以允许如图所示和下文讨论的斜度控制连接60的移动。
称作高度控制连接70的第二连接在一端72上固定至螺旋桨轴58,并在另一端74上固定至主螺旋桨12的区域76。高度控制连接70也可以是L形状的,以便固定至螺旋桨轴的一端72定位在固定至主螺旋桨12的区域76的一端74之上。在其它实施例中,可以进一步将该区域76定义为主螺旋桨12的边缘。
第一和第二连接60和70可以是弹性的,可以将包括螺旋桨结构50的整个主螺旋桨模制成单一部件。
在飞行器5的操作过程中,操作者将具有远程控制单元(未图示),其允许用户输入飞行器5的方向。输入将改变螺旋桨轴58的驱动扭矩。随着驱动扭矩增加,斜度控制连接60扭转,导致一个螺旋桨翼片的斜度增加,而另一个螺旋桨翼片的斜度降低。而常规上在翼片上斜度的改变致使尖端路径平面倾斜,抵消尖端路径平面倾斜,高度控制连接70以增加的斜度向下推动螺旋桨翼片。这抵消了在更高斜度翼片上增加的提升力,在倾斜过程中实质上保持尖端路径平面不改变。
如图3a至3c和图3d至3f所示,更清楚地图示螺旋桨结构50。在图3a至3c中,图示向下看螺旋桨结构的底部;然而,下文描述当将螺旋桨结构50连接至飞行器时,因而描述与所图示的相反。
在图3a和相应的图3d中,主螺旋桨12处于较低扭矩状态内或者不运转。翼片A略微下偏,和在比翼片B更高的斜度上。高度控制连接70使翼片A向下偏转,从而抵消增加的斜度,而使翼片B向上偏转,从而抵消降低的斜度。如此以便在常规扭矩上,两个翼片在斜度和高度上实质上相等,从而提供飞行器的悬浮状态。
在图3b和相应的图3f中图示常规的扭矩状态。在常规扭矩状态中,高度和斜度控制连接将相同的高度和扭矩提供给两个翼片。
在图3c和相应的图3e中,主螺旋桨12处于更高的扭矩状态中,翼片A具有与翼片B相比较低的斜度和较高的高度。
如图3a至3c中图示的,可以看出斜度控制连接60自一个位置扭转到另一位置。因此,围绕斜度控制连接60的开放区域有助于允许扭转运动。
当螺旋桨旋转时,螺旋桨翼片改变位置,螺旋桨结构循环通过位置以在特定方向上控制飞行器。本发明还包括循环改变扭矩,其引导提升力远离中心线,而不实质性倾斜尖端路径平面。通过改变循环改变扭矩的幅度和相位,控制该引导的幅度和方向。通过将正弦波叠加在馈送给马达结构的电压上,建立循环改变扭矩。该正弦波与螺旋桨的旋转速度同步。控制相位和幅度以实现期望的推力矢量方向和幅度。
通常在用于定向飞行器的循环斜度输入过程中,翼片之一斜度的增加使该翼片的尖端由于增加提升力而提高,同时导致相对的翼片由于降低提升力而降低,导致尖端路径平面倾斜。在在此所述的一个或多个实施例中,驱动扭矩使高度和斜度控制连接协同工作以控制斜度,同时使用提高的斜度(通过将其向下推)抵消在螺旋桨翼片上的提升力,而同时抵消相对的翼片(通过将其向上推)的降低,产生在循环扭矩控制输入过程中实质上未改变的尖端路径平面。
在诸如直升机的具有非旋转体的飞行器内,将相对于直升机本体控制驱动相位。在这种情况下,该系统将执行与标准直升机内的旋转斜盘(swash plate)相同的功能。然而,在旋转飞行器内,如图1所示,相位角的参照将非常复杂。包括若干实施例以描述这些参照系统。
现在参见图4a,在第一种方法中,将镜子100固定至旋转主螺旋桨12的驱动轴105。还倾斜镜子100以与主螺旋桨12同步的径向扫描方式偏转自红外(IR)发射器110发射的红外波束。该波束发射通过透明穹顶115,并由控制器检测,参照该波束直接控制相位。驱动轴105由接收来自电源组125的功率的马达120驱动,所述电源组由电路板130控制。红外传感器和马达电压驱动在图4b中图示。
现在参见图5a,在第二种方法中,将轴编码器200置于驱动轴105上。将红外发射器固定至自中心线向外辐射的旋转飞行器5。控制器将三马达驱动信号发 送至飞行器5。使用马达驱动值控制三个虚段(virtual segment)的幅度。通过将在轴编码器脉冲之间的时间划分成三个相同时隙建立这些虚段。这建立了具有正确相位和幅度的伪正弦波以在各个方向内驱动飞行器。图5b图示三马达驱动信号和轴编码器时隙以及相应的马达值。
现在参见图6a,在第三种方法中,将定向红外传感器300固定在飞行器顶部,并与飞行器5一起旋转。将轴编码器200置于驱动轴105上。使用轴编码器信号建立驱动正弦波。还使用旋转传感器建立与正弦波相同数量步幅的斜坡。使用该斜坡控制正弦波相位,其建立正确的相位参考正弦波以驱动飞行器。图6b图示IR传感器和IR索引斜坡、轴编码器时隙和轴编码器索引以及马达驱动信号。
应当进一步指出通过简单阅读附图可以确定在附图中图示但是上文并未具体陈述的具体信息,并可以将其读入说明书。而且,本发明并不必需由附图或说明书限制,因为结构和功能等同物可以预期和并入本发明,而不脱离本发明新颖概念的精神和范围。将理解没有或者应当推断与在此图示的具体方法和设备的相关限制。当然,将由权利要求书覆盖落入权利要求书保护范围之内的全部此类修改。
Claims (20)
1.一种旋转飞行器,包括:
具有外周界的轮毂;
直径大于由该轮毂定义的所述外周界的外环;
多个向外和向下延伸将轮毂连接至外环的翼片;
主螺旋桨,其具有用于连接至自轮毂延伸的驱动轴的中心轴,该主螺旋桨具有自中心轴延伸和定位在所述多个轮毂翼片之下的第一和第二螺旋桨翼片,当旋转时,该主螺旋桨将使飞行器充分旋转,使得飞行器将飞行;
用于当飞行器旋转时确定主螺旋桨方向参照点的系统;和
螺旋桨控制机构,其使用循环驱动扭矩以在相对于远程用户的特定方向上使飞行器飞行,该螺旋桨控制机构还包括将中心轴连接至第一螺旋桨翼片的第一连接和将中心轴连接至在主螺旋桨上定义的临近中心轴区域的第二连接,该主螺旋桨包含有围绕中心轴和第一连接的开放区域,其特征在于螺旋桨控制机构的驱动扭矩的改变使第一连接和第二连接协同工作,从而改变螺旋桨翼片的斜度和高度,而实质上不改变螺旋桨翼片的尖端路径平面。
2.根据权利要求1所述的飞行器,其特征在于该第二连接具有实质上L形的设计,并包括连接至中心轴的第一末端和在第一末端的下面的间距上连接至主螺旋桨的区域的第二末端。
3.根据权利要求2所述的飞行器,其特征在于进一步将该主螺旋桨的区域定义为该主螺旋桨的边缘。
4.根据权利要求2所述的飞行器,其特征在于该第一和第二连接是弹性的。
5.根据权利要求4所述的飞行器,其特征在于该第一连接具有其位于一部分开放区域内的一部分,该第一连接具有连接至中心轴的第一末端和连接至第一翼片上的区域的第二末端。
6.一种在规定方向上使物体飞行的螺旋桨控制机构,其具有用于旋转驱动轴的马达,包括:
具有用于连接至驱动轴的中心轴的螺旋桨;
自中心轴延伸的第一和第二螺旋桨翼片;和
控制机构,包括将中心轴连接至第一螺旋桨翼片的第一连接和将中心轴连接至在螺旋桨上定义的临近中心轴区域的第二连接,该螺旋桨包含有围绕中心轴和第一连接的开放区域,其特征在于驱动轴的驱动扭矩的改变使第一连接和第二连接协同工作,从而改变螺旋桨翼片的斜度和高度,而本质上不改变螺旋桨翼片的尖端路径平面。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该第一连接具有其位于一部分该开放区域内的一部分,该第一连接具有连接至该中心轴的第一末端和连接至该第一翼片上的区域的第二末端。
8.根据权利要求7所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该第二连接具有实质上L形的设计,并包括连接至该中心轴的第一末端和在第一末端之下的间距上连接至螺旋桨的区域的第二末端。
9.根据权利要求8所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该第一和第二连接是弹性的。
10.根据权利要求6所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该螺旋桨是一体的。
11.一种用于在规定方向上使物体飞行的螺旋桨控制机构,其具有用于旋转驱动轴的马达,包括:
具有用于连接至驱动轴的中心轴的螺旋桨,和自该中心轴延伸的第一和第二螺旋桨翼片;
围绕该中心轴和延伸至在该第一螺旋桨翼片上的区域的开放区域;和
控制机构,包括将该中心轴连接至该第一螺旋桨翼片和具有其位于该开放区域内的一部分的第一连接,该控制机构还包括将该中心轴连接至在该螺旋桨上定义的临近中心轴区域的第二连接,其特征在于该驱动轴的驱动扭矩的改变使该第一连接和第二连接协同工作,从而改变螺旋桨翼片的斜度和高度,而实质上不改变螺旋桨翼片的尖端路径平面。
12.根据权利要求11所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该第一连接具有连接至该中心轴的第一末端和连接至该第一翼片上的区域的第二末端。
13.根据权利要求11所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该第二连接具有实质上L形的设计,并包括连接至该中心轴的第一末端和在第一末端之下的间距上连接至螺旋桨的区域的第二末端。
14.根据权利要求11所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该第一和第二连接是弹性的。
15.根据权利要求13所述的螺旋桨控制机构,其特征在于该螺旋桨的区域进一步定义为螺旋桨边缘。
16.一种旋转飞行器,包括:
具有外周界的轮毂;
直径大于由该轮毂定义的所述外周界的外环;
多个向外和向下延伸将轮毂连接至外环的翼片;
主螺旋桨,其具有用于连接至自轮毂延伸的驱动轴的中心轴,该主螺旋桨具有自中心轴延伸和定位在所述多个轮毂翼片之下的处于在外环之内的第一和第二螺旋桨翼片,该第一和第二螺旋桨翼片具有设定的长度使得由该第一和第二螺旋桨翼片定义的末端在所述多个轮毂翼片之下延伸,当旋转时,该主螺旋桨将使飞行器在反向旋转的方向上充分旋转,使得飞行器将飞行;
用于当飞行器旋转时确定主螺旋桨方向参照点的系统;和
螺旋桨控制机构,其使用循环驱动扭矩以在相对于远程用户的特定方向上使飞行器飞行,该螺旋桨控制机构还包括将中心轴连接至第一螺旋桨翼片的第一连接和将中心轴连接至在主螺旋桨上定义的临近中心轴区域的第二连接,该主螺旋桨包含围绕中心轴和第一连接的开放区域,其特征在于螺旋桨控制机构的驱动扭矩的改变使该中心轴上面的驱动扭矩减小或增加,使该第一连接和第二连接协同推动和拉动该第一和第二螺旋桨翼片以改变该第一和第二螺旋桨翼片的斜度和高度,而实质上不改变该第一和第二螺旋桨翼片的尖端路径平面。
17.根据权利要求16所述的飞行器,其特征在于该第二连接具有实质上L形的设计,并包括连接至中心轴的第一末端和在第一末端的下面的间距上连接至主螺旋桨的区域的第二末端。
18.根据权利要求17所述的飞行器,其特征在于进一步将该主螺旋桨的区域定义为该主螺旋桨的边缘。
19.根据权利要求17所述的飞行器,其特征在于该第一和第二连接是弹性的。
20.根据权利要求19所述的飞行器,其特征在于该第一连接具有其位于一部分开放区域内的一部分,该第一连接具有连接至中心轴的第一末端和连接至第一翼片上的区域的第二末端。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/098,853 | 2008-04-07 | ||
US12/098,853 US8113905B2 (en) | 2001-03-28 | 2008-04-07 | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
PCT/US2009/038798 WO2009126469A1 (en) | 2008-04-07 | 2009-03-30 | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101990452A CN101990452A (zh) | 2011-03-23 |
CN101990452B true CN101990452B (zh) | 2013-09-04 |
Family
ID=41162198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009801121956A Active CN101990452B (zh) | 2008-04-07 | 2009-03-30 | 方向可控的飞行器和用于实现其的螺旋桨结构 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8113905B2 (zh) |
EP (1) | EP2285460B1 (zh) |
CN (1) | CN101990452B (zh) |
CA (1) | CA2719052C (zh) |
WO (1) | WO2009126469A1 (zh) |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2804810C (en) | 2013-02-08 | 2013-09-10 | Spin Master Ltd. | Flying toy figurine |
WO2014160526A2 (en) | 2013-03-14 | 2014-10-02 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Passive rotor control mechanism for micro air vehicles |
US20140323009A1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-10-30 | Top Notch Toys Limited | Protective ring for toy helicopter |
WO2014198642A1 (en) * | 2013-06-09 | 2014-12-18 | Eth Zurich | Controlled flight of a multicopter experiencing a failure affecting an effector |
US20150182871A1 (en) * | 2014-01-02 | 2015-07-02 | Kun Yuan Tong | Flying disc equipped with V-shaped lifting blades |
CN104436682A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 长沙湘毅田信息咨询有限公司 | 一种自动感应飞碟 |
CN104548613A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-29 | 长沙湘毅田信息咨询有限公司 | 一种遥控飞球 |
CN106492465A (zh) * | 2015-09-06 | 2017-03-15 | 吕杨玉 | 直升陀螺 |
CN106621383A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 许美兰 | 航空飞行器平稳飞行系统 |
NO341222B1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-09-18 | FLIR Unmanned Aerial Systems AS | Resonant Operating Rotor Assembly |
US9993738B2 (en) * | 2016-07-26 | 2018-06-12 | YOYOdrone, LLC | Yoyo with propeller blades |
USD803327S1 (en) * | 2016-08-19 | 2017-11-21 | Innovation In Mind, Llc | Ninja flyer toy |
USD822296S1 (en) * | 2016-11-10 | 2018-07-03 | Hyper Pet Llc | Pet toy |
USD836260S1 (en) * | 2016-11-10 | 2018-12-18 | Hyper Pet Llc | Pet toy |
US10780979B2 (en) * | 2016-11-14 | 2020-09-22 | Intel IP Corporation | Drone rotor cage |
US20180200642A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | William J. Warren | Recreational Disk with Blade Members |
CN106965923A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-21 | 苏州科伊嘉航空科技有限公司 | 直升飞行器 |
CN107399429B (zh) * | 2017-07-27 | 2019-07-09 | 安徽工业大学 | 一种双旋翼碟形无人机 |
DE102017123536B4 (de) | 2017-10-10 | 2021-08-19 | Danfoss Power Solutions Aps | Luftfahrzeug |
US11712637B1 (en) | 2018-03-23 | 2023-08-01 | Steven M. Hoffberg | Steerable disk or ball |
WO2020033277A1 (en) * | 2018-08-06 | 2020-02-13 | Mark Fuller | Flying gyroscope system and method |
US10399000B1 (en) * | 2018-11-30 | 2019-09-03 | Myles A Fisher | Flying disk with airfoils |
US11851178B2 (en) * | 2020-02-14 | 2023-12-26 | The Aerospace Corporation | Long range endurance aero platform system |
US11834164B2 (en) | 2020-05-18 | 2023-12-05 | Iqinetics Technologies Inc. | Pulse-induced cyclic control lift propeller |
US11612828B2 (en) * | 2020-09-09 | 2023-03-28 | Evans Walter Abarzua Kocking | Flying disk(s) with handle |
US11766623B1 (en) * | 2022-11-22 | 2023-09-26 | Huasheng Chen | Frisbee |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5259729A (en) * | 1991-05-31 | 1993-11-09 | Keyence Corporation | Propeller blade tip path plane inclining device |
CN1370615A (zh) * | 2001-03-28 | 2002-09-25 | 史提夫·戴维斯(StevenDavis) | 红外线控擎飞碟 |
US20040162001A1 (en) * | 2001-03-28 | 2004-08-19 | Steven Davis | Ornamental design for a flying toy |
CN2708977Y (zh) * | 2004-06-03 | 2005-07-13 | 杨良杰 | 遥控飞碟玩具 |
JP2006511399A (ja) * | 2003-05-20 | 2006-04-06 | プロックスフライヤー エーエス | ホバリング中に受動的に安定なローターと飛行体 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2598349A (en) * | 1946-09-17 | 1952-05-27 | Roy R Carrington | Toy helicopter |
US3394906A (en) * | 1966-05-24 | 1968-07-30 | Rogers Lester | Flying saucer structure |
US3568358A (en) | 1968-10-04 | 1971-03-09 | Joel T Bruce | Flying saucer toy |
JPS6326355A (ja) | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 表面に絶縁皮膜を有する珪素鉄板の製造方法 |
US5058824A (en) * | 1989-12-21 | 1991-10-22 | United Technologies Corporation | Servo control system for a co-axial rotary winged aircraft |
US5152478A (en) * | 1990-05-18 | 1992-10-06 | United Technologies Corporation | Unmanned flight vehicle including counter rotating rotors positioned within a toroidal shroud and operable to provide all required vehicle flight controls |
US5297759A (en) | 1992-04-06 | 1994-03-29 | Neil Tilbor | Rotary aircraft passively stable in hover |
US5429542A (en) | 1994-04-29 | 1995-07-04 | Britt, Jr.; Harold D. | Helium-filled remote-controlled saucer toy |
US5672086A (en) | 1994-11-23 | 1997-09-30 | Dixon; Don | Aircraft having improved auto rotation and method for remotely controlling same |
US5634839A (en) | 1994-11-23 | 1997-06-03 | Donald Dixon | Toy aircraft and method for remotely controlling same |
US5971320A (en) | 1997-08-26 | 1999-10-26 | Jermyn; Phillip Matthew | Helicopter with a gyroscopic rotor and rotor propellers to provide vectored thrust |
FR2809026B1 (fr) * | 2000-05-18 | 2003-05-16 | Philippe Louvel | Soucoupe volante electrique, pilotee et alimentee a distance |
US6886777B2 (en) * | 2001-02-14 | 2005-05-03 | Airscooter Corporation | Coaxial helicopter |
US7497759B1 (en) * | 2001-03-28 | 2009-03-03 | Steven Davis | Directionally controllable, self-stabilizing, rotating flying vehicle |
US7255623B2 (en) * | 2001-03-28 | 2007-08-14 | Steven Davis | Self-stabilizing rotating toy |
KR200352279Y1 (ko) | 2004-02-27 | 2004-06-04 | 주식회사 톱파이브 | 원격조종 비행완구 |
EP2799332A3 (en) * | 2004-04-14 | 2015-03-25 | Paul E. Arlton | Rotary wing vehicle |
US7900869B2 (en) * | 2004-05-06 | 2011-03-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Helicopter rotor control system with individual blade control |
JP2006158612A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Taiyo Kogyo Kk | 飛行玩具 |
-
2008
- 2008-04-07 US US12/098,853 patent/US8113905B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-03-30 WO PCT/US2009/038798 patent/WO2009126469A1/en active Application Filing
- 2009-03-30 EP EP09730710.2A patent/EP2285460B1/en not_active Not-in-force
- 2009-03-30 CN CN2009801121956A patent/CN101990452B/zh active Active
- 2009-03-30 CA CA2719052A patent/CA2719052C/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-02-10 US US13/024,517 patent/US8272917B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5259729A (en) * | 1991-05-31 | 1993-11-09 | Keyence Corporation | Propeller blade tip path plane inclining device |
CN1370615A (zh) * | 2001-03-28 | 2002-09-25 | 史提夫·戴维斯(StevenDavis) | 红外线控擎飞碟 |
US20040162001A1 (en) * | 2001-03-28 | 2004-08-19 | Steven Davis | Ornamental design for a flying toy |
CN1618501A (zh) * | 2003-03-11 | 2005-05-25 | 史提夫·戴维斯 | 自稳定旋转玩具 |
JP2006511399A (ja) * | 2003-05-20 | 2006-04-06 | プロックスフライヤー エーエス | ホバリング中に受動的に安定なローターと飛行体 |
CN2708977Y (zh) * | 2004-06-03 | 2005-07-13 | 杨良杰 | 遥控飞碟玩具 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110143628A1 (en) | 2011-06-16 |
EP2285460B1 (en) | 2013-07-03 |
US8113905B2 (en) | 2012-02-14 |
EP2285460A1 (en) | 2011-02-23 |
CN101990452A (zh) | 2011-03-23 |
CA2719052C (en) | 2013-05-21 |
EP2285460A4 (en) | 2012-06-06 |
US20110059672A1 (en) | 2011-03-10 |
WO2009126469A1 (en) | 2009-10-15 |
CA2719052A1 (en) | 2009-10-15 |
US8272917B2 (en) | 2012-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101990452B (zh) | 方向可控的飞行器和用于实现其的螺旋桨结构 | |
US7794302B2 (en) | Directionally controllable, self-stabilizing, rotating flying vehicle | |
KR101767943B1 (ko) | 추력의 방향 설정이 가능한 멀티로터 타입의 무인 비행체 | |
US20100224723A1 (en) | Aerial vehicle | |
US8302901B2 (en) | Craft having a rotatable fluid propulsion device | |
AU2006201845B2 (en) | Rotary-wing vehicle system | |
CN106477032B (zh) | 多轴飞行器 | |
JP2002292153A (ja) | 方向合成推力を制御可能な回転する玩具 | |
US8500507B2 (en) | Directionally controllable flying vehicle and a propeller mechanism for accomplishing the same | |
CN1618501A (zh) | 自稳定旋转玩具 | |
KR102077291B1 (ko) | 비행체 및 그 제어 방법 | |
JP7076873B1 (ja) | Focパワーシステムに基づいたティルト回転可能な6つのローター付きの水陸両用無人機 | |
KR20170114354A (ko) | 드론 | |
CN110329497A (zh) | 一种桨面角度可变的多旋翼无人机及其控制方法 | |
EP2233397A1 (en) | Helicopter, rotor thereof, and method for controlling helicopter | |
CN204776020U (zh) | 具有主副多旋翼结构的无人飞行器 | |
CN104973241A (zh) | 具有主副多旋翼结构的无人飞行器 | |
CN109455295B (zh) | 旋翼控制装置及旋翼飞行器 | |
KR20240007898A (ko) | 드론 | |
KR100672978B1 (ko) | 무인 동축반전 수직 이착륙 비행체의 로터헤드 | |
CN107261523B (zh) | 发射机 | |
US20220363381A1 (en) | An Umanned Aerial Vehicle | |
CN112644701A (zh) | 一种横列式双旋翼无人机 | |
CN110626494A (zh) | 纵列式三旋翼直升机 | |
CN218839754U (zh) | 一种倾转式固定翼飞行器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |