CN106628209A - 一种多轴载人飞行器 - Google Patents

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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/04—Landing aids; Safety measures to prevent collision with earth's surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64C17/00—Aircraft stabilisation not otherwise provided for

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Abstract

本发明涉及一种多轴载人飞行器，对多轴飞行器进行适当的改进，将四轴旋翼外延，中间设置有底座，旋翼通过四根支轴与底座连接，飞控装置设置在底座上，并在底座上设置气泵，底座上方固连气囊，驾驶舱设置在气囊的顶部，驾驶舱四周设置感应式气囊；本发明在底座上方设置气囊，驾驶舱设置在气囊的顶部，当飞行器发生故障或失去动力坠机时，驾驶舱保持在最上方，将危险降到最低，具体结构合理，安全可靠的特点。

Description

一种多轴载人飞行器
技术领域
本发明涉及一种多轴飞行器，具体是一种多轴载人飞行器。
背景技术
目前多轴飞行器如图1所示，其四个电机呈十字状地分布在水平面中相互垂直的X与Y轴上，并把X轴正方向视为机头方向。电机1位于X轴正半轴，电机3位于X轴负半轴；电机2位于Y轴正半轴，电机4位于Y轴负半轴；Z轴竖直。
升降运动：四个电机同时提高转速，四轴飞行器200获得的拉力增加而沿Z轴正方向移动；四个电机同时降低转速，四轴飞行器200获得的拉力减少而沿Z轴负方向移动。
仰俯运动：电机1提速，电机3降速，四轴飞行器200绕Y轴转动并抬起机头而上仰，同时沿X轴负方向移动；反之，四轴飞行器200绕Y轴转动并下探机头而下俯，同时沿X轴正方向移动。
横滚运动：电机4提速，电机2降速，四轴飞行器200绕X轴转动而右倾，并沿Y轴正方向移动；反之，四轴飞行器200绕X轴转动而左倾，并沿Y轴负方向移动。当电机4和电机2转速差足够大时，四轴飞行器200便会发生完整的横向滚动，即横滚运动。
偏航运动：旋翼5转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩。为了克服反扭矩影响，四个旋翼的布置方式采用两个正转两个反转，且对置旋翼的转向相同。每个旋翼5产生反扭矩的大小与旋翼5的转速有关，旋翼5转速越高，产生的反扭矩越大。
当四个旋翼5转速相同时，四个旋翼5对四轴飞行器200产生的反扭矩相互抵消，四轴飞行器200相对Z轴不发生转动；当四个旋翼的转速不完全相同，反扭矩不能完全相互抵消时，反扭矩会引起四轴飞行器200相对Z轴转动，从而实现偏航运动。电机1和3转速提高（正转），电机2和4转速降低（反转），四轴飞行器200就会绕Z轴旋转向右偏转，即向右偏航。由于电机1和3转速提高，电机2和4转速降低，总体的拉力不变，所以四轴飞行器200不会上升或下降。
通常多轴飞行器的主机架被设计得比较扁平，即水平方向具有较大的尺寸，高度尺寸较小，这样能够减少水平方向风阻，降低横风的影响。
目前，多轴飞行器均利用惯性测量模块（IMU）控制飞行姿态。惯性测量模块包括加速度计和陀螺仪,又称惯性导航组合。参考空间直角坐标系，在X、Y、Z轴方向上，分别布置一个陀螺仪，用于测量多轴飞行器在上述三个方向上的旋转运动；在X、Y、Z轴方向上，分别布置一个加速度计，用于测量多轴飞行器在上述三个方向上平移运动的加速度。惯性测量模块能够检测到飞行器前后俯仰、左右倾斜、偏航等姿态，并将相应的信号反馈给多轴飞行器的控制电路，多轴飞行器根据预设在控制电路中的存储器中的姿态控制规则或遥控器输入的控制信号控制电机转速来调整飞行姿态。
但目前这种多轴飞行器主要还是无人机，一旦载人后，安全性就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多轴载人飞行器，对多轴飞行器进行适当的改进，将四轴旋翼外延，中间设置有底座，旋翼通过四根支轴与底座连接，飞控装置设置在底座上，并在底座上设置气泵，底座上方固连气囊，驾驶舱设置在气囊的顶部，驾驶舱四周设置感应式气囊；本发明在底座上方设置气囊，驾驶舱设置在气囊的顶部，当飞行器发生故障或失去动力坠机时，驾驶舱保持在最上方，将危险降到最低，具体结构合理，安全可靠的特点。
为实现上述目的采用以下技术方案：
一种多轴载人飞行器，包括底座，底座上设置四根对称分布的支轴，支轴的端设置旋翼，底座上设置飞控装置、蓄电池和发电机，其特征在于：在底座的上方设置有气囊，所述的气囊包括中间的高压气囊和外围的膨胀气囊，膨胀气囊对应的旋翼的位置上设置有旋翼风道，底座上设置有气泵，气泵与高压气囊连通，所述的膨胀气囊通过电子阀与高压气囊连通，在所述的高压气囊顶部设置有驾驶舱，驾驶舱内设置飞控装置控制器和气囊控制器，驾驶舱外侧的四周设置有感应式气囊，感应式气囊的触发感应器设置在膨胀气囊外侧部，触发感应器与气囊控制器电连接，感应式气囊通过气管和电子阀与高压气囊连通，电子阀和气泵由气囊控制器控制工作，发电机为蓄电池和旋翼提供电能。
所述的驾驶舱包括舱体和舱盖，舱盖为上掀式结构，舱盖为全透明材料制成，舱盖的顶部设置有容室，容室内设置有感应式气囊。
在膨胀气囊外缘设置若干对称分布的触发式降落伞，在驾驶舱内设置降落伞触发控制器，降落伞触发控制器通过导线与触发式降落伞内部触发器电连接。
本发明将驾驶舱设置在气囊的顶部，在飞行器中部设置气囊的使得飞行器的底部较重，上部较轻，在飞行器发生故障或失去动力坠机时，能保持驾驶舱飞行姿态，驾驶舱始终处于气囊的顶部，发生坠机由于气囊缓冲作用，本发明还在驾驶舱顶部和四周设置了感应式气囊，当发生碰撞事故时，感应式气囊会自动充气膨胀，最大限度保护驾驶舱内人员的安全，由于采用气囊式结构，那怕发生坠机掉落在湖泊或江河中，气囊能够提供足够的浮力，确保人员等待救援的到来。
附图说明
图1为现有多轴飞行器的结构示意图；
图2为本发明的侧部结构示意图；
图3为本发明的俯视图；
图4为本发明气囊的内部结构示意图；
图5为本发明的各部件之间的连接框图。
具体实施方式
如图2-5所示，一种多轴载人飞行器，包括底座11，底座11上设置四根对称分布的支轴，支轴的端设置旋翼12，底座11上设置飞控装置和蓄电池，其特征在于：在底座11的上方设置有气囊13，所述的气囊13包括中间的高压气囊131和外围的膨胀气囊132，膨胀气囊对应的旋翼的位置上设置有旋翼风道136，旋翼风道136包括风道套19，风道套19底部与底座11固连，膨胀气囊132将风道套19包裹在内部并且底部和顶部留出风口，底座11上设置有气泵，气泵与高压气囊131连通，所述的膨胀气囊132通过控制阀133与高压气囊131连通，在所述的高压气囊131顶部设置有驾驶舱15，驾驶舱15设置飞控装置和气囊的控制器，驾驶舱15的四周设置有感应式气囊16，感应式气囊16的触发感应器17设置在膨胀气囊132外侧部，触发感应器17与囊控制器电连接，感应式气囊16通过气管和电子阀与高压气囊131连通，电子阀和气泵由气囊控制器控制工作；所述的驾驶舱15包括舱151体和舱盖152，舱盖152为上掀式结构，舱盖为全透明材料制成，舱盖152的顶部设置有容室，容室内设置有感应式气囊16；在膨胀气囊132外缘设置若干对称分布的触发式降落伞18，在驾驶舱15内设置降落伞触发控制器，降落伞触发控制器通过导线与触发式降落伞18内部触发器电连接。
本发明高压气囊131与气泵连通，主要为储气和缓冲功能，高压气囊131主要为膨胀气囊132和感应式气囊16供气，膨胀气囊132与高压气囊131之间设置有控制阀133，控制阀133由驾驶舱内的气囊控制器控制，通过气囊控制器可实现对膨胀气囊132的充气或放气；膨胀气囊132和高压气囊131组成了本发明驾驶舱底部的主气囊，若干膨胀气囊132位于高压气囊131的外围增加安全性，感应式气囊16可由气囊控制器手动控制，也可由设置在膨胀气囊132外侧部的触发感应器17自动触发充气。
本发明在舱盖的顶部设置有容室，容室内设置有感应式气囊，主要在遇到恶劣气候天气时，飞行器遇到气流等情况，飞行器无法保持飞行姿态而失控时，舱盖顶部的感应式气囊和驾驶舱四周的感应式气囊打开将驾驶舱包裹起来，增加了飞行器的体积，增加空气中的阻力，减缓飞行器的速度，遇到碰撞时起到全方位的缓冲作用，从而保护驾驶舱内的人身安全。
本发明还在在膨胀气囊外缘设置若干对称分布的触发式降落伞，在驾驶舱内设置降落伞触发控制器，降落伞触发控制器通过导线与触发式降落伞内部触发器电连接，在飞行器发生故障或失去动力坠机时，可通过降落伞触发控制器手动或自动打开触发式降落伞，降落伞打开后飞行器能更好保持姿态，并起到减缓下降速度，最大程度确保驾驶舱内的人员安全。

Claims (3)

1.一种多轴载人飞行器，包括底座，底座上设置四根对称分布的支轴，支轴的端设置旋翼，底座上设置飞控装置、蓄电池和发电机，其特征在于：在底座的上方设置有气囊，所述的气囊包括中间的高压气囊和外围的膨胀气囊，膨胀气囊对应的旋翼的位置上设置有旋翼风道，底座上设置有气泵，气泵与高压气囊连通，所述的膨胀气囊通过电子阀与高压气囊连通，在所述的高压气囊顶部设置有驾驶舱，驾驶舱内设置飞控装置控制器和气囊控制器，驾驶舱外侧的四周设置有感应式气囊，感应式气囊的触发感应器设置在膨胀气囊外侧部，触发感应器与气囊控制器电连接，感应式气囊通过气管和电子阀与高压气囊连通，电子阀和气泵由气囊控制器控制工作，发电机为蓄电池和旋翼提供电能。
2.如权利要求1所述的一种多轴载人飞行器，其特征在于：所述的驾驶舱包括舱体和舱盖，舱盖为上掀式结构，舱盖为全透明材料制成，舱盖的顶部设置有容室，容室内设置有感应式气囊。
3.如权利要求1所述的一种多轴载人飞行器，其特征在于：在所述的膨胀气囊外缘设置若干对称分布的触发式降落伞，在驾驶舱内设置降落伞触发控制器，降落伞触发控制器通过导线与触发式降落伞内部触发器电连接。
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