CN106945826B - 一种飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器，包括机身、安装于所述机身顶部的旋翼及连接于所述旋翼的动力系统；所述机身上开设有对应于所述旋翼下方的多个可收缩的气孔结构，所述旋翼旋转时产生的气流流过相应的所述气孔结构以调节所述机身的飞行方向和飞行速率。本发明通过在机身上开设多个气孔结构，多个气孔结构对应于机身行驶的各个方位而设置于旋翼下方，使旋翼旋转时产生的气流流过相应的气孔结构以调节所述机身的飞行方向和飞行速率，代替通过设置多个旋翼来控制飞行器飞行方向和飞行速率的方案，实现仅一部旋翼便可完成飞行器的正常飞行，减少了机身荷载，更有利于飞行器的长时间续航。

Description

一种飞行器

技术领域

本发明涉及一种飞行器。

背景技术

大多数小型飞行器采用锂电池为动力，存在航时短、航程近的缺陷；而采用汽油、甲醇等燃料的发动机质量较大，对于多旋翼的飞行器，需要设置多个发动机，增加了飞行器的荷载，不利于小型飞行器的飞行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够延长续航时间，且不会造成荷载加大的飞行器。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种飞行器，包括机身、安装于所述机身顶部的旋翼及连接于所述旋翼的动力系统；所述机身上开设有对应于所述旋翼下方的多个可收缩的气孔结构，所述旋翼旋转时产生的气流流过相应的所述气孔结构以调节所述机身的飞行方向和飞行速率。

所述无人机进一步的改进在于，多个所述气孔结构的设置位置至少包括对应于机身前行方向的第一方位、对应于机身后行方向的第二方位、对应于机身左行方向的第三方位、以及对应于机身右行方向的第四方位。

所述飞行器进一步的改进在于，多个所述气孔结构的设置位置还包括位于所述第一方位和所述第三方位之间的第一过渡方位、位于所述第一方位和所述第四方位之间的第二过渡方位、位于所述第二方位和所述第三方位之间的第三过渡方位、以及位于所述第二方位和所述第四方位之间的第四过渡方位。

所述飞行器进一步的改进在于，所述气孔结构包括贯穿于所述机身的顶部和底部的通气孔、以及开合于所述通气孔中的调风组件。

所述飞行器进一步的改进在于，所述调风组件为光圈调风门。

所述飞行器进一步的改进在于，所述调风组件包括舵机及安装于所述舵机上的第一旋杆和第二旋杆，所述第一旋杆与所述第二旋杆之间张设有柔性密封层，所述第一旋杆和所述第二旋杆的端部滑设于所述通气孔的孔壁。

所述飞行器进一步的改进在于，所述通气孔的孔壁上设有滑槽，所述第一旋杆和所述第二旋杆的端部滑设于所述滑槽中。

所述飞行器进一步的改进在于，所述机身的四周设有自上而下向所述气孔结构方向收拢的导流结构。

所述飞行器进一步的改进在于，所述旋翼设于所述机身的中心位置，所述机身的顶部四周向上延伸形成隔挡结构。

所述飞行器进一步的改进在于，所述机身上设有遮盖于所述旋翼上方的网状防护盖。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：通过在机身上开设多个气孔结构，多个气孔结构对应于机身行驶的各个方位而设置于旋翼下方，使旋翼旋转时产生的气流流过相应的气孔结构以调节所述机身的飞行方向和飞行速率，代替通过设置多个旋翼来控制飞行器飞行方向和飞行速率的方案，实现仅一部旋翼便可完成飞行器的正常飞行，减少旋翼，减轻机身质量，减少机身荷载，有利于飞行器的长时间续航；同时，采用续航时间长的燃料驱动系统代替原来的电力驱动系统，为飞行器提供飞行动力，进一步延长飞行器的续航时间，增大航行距离，增加了负载重量。

附图说明

图1为现有的多旋翼飞行器的结构示意图。

图2为本发明一种飞行器的第一种实施例的结构示意图。

图3为本发明一种飞行器的第一种实施例的底部结构示意图。

图4为本发明一种飞行器的第二种实施例的底部结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

参阅图1所示，图1为现有的多旋翼飞行器的结构示意图，目前飞行器普遍采用图1所示的多旋翼飞行器结构，由机架20及设于机架20四周的多个螺旋桨21组成，机架20主要由中心板、力臂和脚架组成，每台螺旋桨上安装有一个电机22，为对应的螺旋桨提供旋转动力，电机22常采用可充电电池，如锂电池等。通过螺旋桨21转速的不同而实现上升下降、左右旋转、前进后退等等动作。多旋翼飞行器的螺旋桨数，从两部开始，到十多部都有，但常见的还是以3、4、6、8部为主。螺旋桨越多、机架的负载就越大，但相对地结构也就变得越复杂，电机的数目也越多，导致飞行器的质量较大，且采用锂电池为动力，存在航时短、航程近的缺陷。

本发明针对目前多旋翼飞行器负载量小、航时短的缺陷，提供了一种新的续航时间长且负载量大的飞行器结构。

参阅图2和图3所示，图2为本发明飞行器的第一种实施例的结构示意图，图3为本发明飞行器的第一种实施例的底部结构示意图。本发明飞行器主要由机身11、旋翼12及动力系统13组成，旋翼12可采用同轴式旋翼，安装于机身11的顶部，动力系统13连接于旋翼12，用于为旋翼12提供旋转动力。机身11上开设有对应于旋翼12下方的多个可收缩的气孔结构14，旋翼12旋转时产生的气流流过相应的气孔结构14以调节机身11的飞行方向和飞行速率，从而利用气孔结构14代替多旋翼飞行器中通过设置多个螺旋桨来控制飞行方向和飞行速率的方案，可大大减少旋翼的配置数量，同时也相应减少了原电机的配置数量，达到简化飞行器结构、减轻飞行器重量的有益效果。

如图3所示，本发明本实施例中，飞行器的机身采用规则的圆盘形形状，仅采用一台旋翼12，且该台旋翼12的旋转中心设置于机身11顶部的中心位置，以确保机身的平稳性。当然，机身也可采用规则的方形或者其他不规则形状，本发明并不限制机身的形状，也不限制旋翼的设置位置，本实施例中所采用的机身形状和旋翼设置方式仅为表达较佳的实施效果而已，不作为飞行器结构的实质性限定。

在本实施例中，多个气孔结构14以旋翼12的旋转中心为圆心呈圆形矩阵排布。其中，多个气孔结构14的设置位置至少包括对应于机身前行方向的第一方位A、对应于机身后行方向的第二方位B、对应于机身左行方向的第三方位C、以及对应于机身右行方向的第四方位D。通过气孔结构14的收缩，调节气孔结构14的开合尺寸，从而控制旋翼12旋转产生的气流向下流过气孔结构14的流速，气孔结构14的打开尺寸越大，气流的流速就越大，就能提高飞行器的飞行速率。

比如，在飞行器飞行过程中，若同时放大位于各个方位(第一方位A、第二方位B、第三方位C和第四方位D)的气孔结构14的打开尺寸，加大旋翼12旋转产生的气流流过各个气孔结构14的流速且流速加大的程度相对一致，此时，飞行器便会向上飞行；相反，若同时缩小位于各个方位(第一方位A、第二方位B、第三方位C和第四方位D)的气孔结构14的打开尺寸，减小旋翼12旋转产生的气流流过各个气孔结构14的流速且流速减小的程度相对一致，此时，飞行器便会向下飞行。

又比如，在飞行器飞行过程中，若仅放大位于一个方位的气孔结构14的打开尺寸，如第一方位A，那么旋翼12旋转产生的气流流过机身前行方向的气孔结构14的流速增大，形成气流差，可驱使飞行器向机身前行方向加速飞行；相反，若仅缩小位于一个方位的气孔结构14的打开尺寸，如第一方位A，那么旋翼12旋转产生的气流流过机身前行方向的气孔结构14的流速减小，形成气流差，可驱使飞行器向机身前行方向减速飞行。

因此，当仅放大位于某个方位的气孔结构时，可增大该方位的气流流速，从而提升该方位所对应的机身飞行方向上的飞行速率；相反，当仅缩小位于某个方位的气孔结构时，可减小该方位的气流流速，从而降低该方位所对应的机身飞行方向上的飞行速率；飞行器机身的飞行方向可由飞行速率最大的那个方位决定，如当经气孔结构调节后，当前气流流速最大的那个气孔结构位于第三方位C，则飞行器向机身左行方向飞行；当前气流流速最大的那个气孔结构位于第四方位D，则飞行器向机身右行方向飞行。从而起到调节飞行器机身的飞行方向的作用。

进一步的，多个气孔结构14的设置位置还包括位于第一方位A和第三方位C之间的第一过渡方位AC、位于第一方位A和第四方位D之间的第二过渡方位AD、位于第二方位B和第三方位C之间的第三过渡方位BC、以及位于第二方位B和第四方位D之间的第四过渡方位BD。

其中，第一过渡方位AC作为第一方位A和第三方位C之间的过渡，可设置一处或多处；第二过渡方位AD作为第一方位A和第四方位D之间的过渡，可设置一处或多处；第三过渡方位BC作为第二方位B和第三方位C之间的过渡，可设置一处或多处；第四过渡方位BD作为第二方位B和第四方位D之间的过渡，可设置一处或多处；各个过渡方位处的气孔结构的运作原理与第一方位A、第二方位B、第三方位C和第四方位D相同，都是配合旋翼旋转时产生的气流，控制飞行器机身的飞行方向和飞行速率，对应位置的气流流速越大，则该位置的飞行速率越大，当气流流速为最大时，机身向该位置所在方位飞行。

位于过渡位的第一过渡方位AC、第二过渡方位AD、第三过渡方位BC和第四过渡方位BD处的气孔结构的整体尺寸可略小于位于正位的第一方位A、第二方位B、第三方位C和第四方位D处的气孔结构的整体尺寸。不仅外形美观，还能提高机身的整体性和承载能力。

本发明飞行器中的动力系统13可采用燃料驱动系统，设置于旋翼12的底部。燃料驱动系统主要由燃料储存装置和发动机两部分组成，燃料储存装置中的燃料可为汽油、乙醇或者乙醇汽油等，发动机连接于燃料储存装置与旋翼之间，由燃料为发动机提供动力源，再由发动机驱动旋翼旋转。本发明飞行器的动力系统也可采用电力驱动系统，如锂电池电机；或者电机与燃料相结合的动力系统，或者其他形式的动力系统。本发明通过在飞行器的机身11上设置多个气孔结构12，多个气孔结构12对应于机身11行驶的各个方位而设置于旋翼12下方，使旋翼12旋转时产生的气流流过相应的气孔结构12以调节机身11的飞行方向和飞行速率，代替通过设置多个旋翼来控制飞行器飞行方向和飞行速率的方案，实现仅凭一台旋翼便可完成飞行器的正常飞行，减少旋翼，减轻机身质量，减少机身荷载，更有利于飞行器的长时间续航。同时，能够允许采用续航时间长但质量较大的燃料驱动系统代替原来的电力驱动系统，为飞行器提供飞行动力，进一步延长飞行器的续航时间，增大航行距离，增加了负载重量。

本发明飞行器中的气孔结构14主要包括贯穿于机身11的顶部和底部的通气孔141、以及旋转开合于通气孔141中的调风组件142。调风组件142采用逐渐旋转开启或逐渐旋转闭合的方式控制通气孔141的打开大小，从而控制旋翼12旋转产生的气流流过通气孔141的流速。除采用上述可旋转开合的调风组件142来实现通气孔141的打开尺寸外，还可采用滑设于通气孔142的端部或中部的盖板代替上述调风组件，以滑动盖板来改变盖板盖住通气孔的尺寸，以达到调节通气孔的打开尺寸的效果，同样可以实现本发明中的可收缩的气孔结构。因此，本发明中的可收缩的气孔结构不限于旋转收缩或滑盖的方式，任何可以逐渐调节开孔大小的结构，都可作为本发明中的可收缩的气孔结构的实施方案。

下面结合附图例举了两种采用旋转开合方式的气孔结构，具体如下：

例1：

参阅图3所示，气孔结构14的通气孔141上下贯穿于机身11的顶部和底部，调风组件142为旋转开合于通气孔141中的光圈调风门，该光圈调风门通过围绕通气孔141的中心转动来改变通气孔141的开合尺寸。其中，光圈调风门是一种现有技术，其是安装于管道结构中的风量调节阀的一种，结构与照相机中的光圈结构相似，通过均匀开有多个径向孔槽的环状拨盘转动，带动通过销与之连接的多个弧形板以各自连接于壳体上的销为圆心进行旋转移动，从而控制调节由上述多个弧形板所形成的风门的开启大小。本实施例中将上述光圈调节门安装在通气孔中，借助光圈调节门旋转以调节风门的开启大小的功能，实现对通气孔的开合尺寸的调节。本实施例中的光圈调风门还可采用如日本专利JP-A-6-265972中公开了一种虹膜式光阑装置、以及中国专利CN 102207599 A中公开了一种具有虹膜式光阑装置。另外，在美国专利US3727531 A、US2465578 A、US3055282A等多篇现有文件中都记载有“虹膜式光阑装置”的结构和功能。将上述多篇专利中公开的虹膜式光阑装置安装于本发明的通气孔中，便可利用该虹膜式光阑装置来调节通气孔的开启大小，调节气流流过通气孔的流速。

因此，采用光圈调风门作为本发明飞行器中的调风组件142，配合开设在机身11上的通气孔141，并根据光圈调风门的装配要求，对通气孔141的构造做出一定适配改造后，便可构成本发明中的可收缩的气孔结构14，通过光圈调风门围绕通气孔141的中心转动来改变通气孔141的开合尺寸。

例2：

参阅图4所示，为本发明飞行器中的气孔结构的另一实施方式的结构示意图。气孔结构14的通气孔141上下贯穿于机身11的顶部和底部，调风组件142包括舵机(未标号)、第一旋杆1421及第二旋杆1422。其中，舵机安装于飞行器的机身并设置于通气孔141的中心位置，第一旋杆1421和第二旋杆1422采用小支杆，安装于舵机上并在舵机的驱动下而转动。图中，舵机安装在第一旋杆1421和第二旋杆1422的中间位置，第一旋杆1421和第二旋杆1422在舵机的驱动下相对转动。第一旋杆1421和第二旋杆1422之间张设有用于封堵通气孔141的柔性密封层1423。该柔性密封层1423可采用橡胶帷幕或塑料帷幕等。第一旋杆1421和第二旋杆1422的端部抵顶于通气孔141的孔壁上并在舵机的驱动下滑设于通气孔141的孔壁上。图中，第一旋杆1421和第二旋杆1422的两端均抵顶于通气孔141的孔壁，并且在舵机两侧的第一旋杆1421和第二旋杆1422之间分别张设有柔性密封层1423，为保证柔性密封层1423的封堵效果，使柔性密封层1423的外侧也抵靠于通气孔141的孔壁。进一步的，可沿通气孔141的孔壁设置滑槽(图中未显示滑槽)，使第一旋杆1421、第二旋杆1422的端部滑设于该滑槽中，以确保第一旋杆1421和第二旋杆1422在转动时其端部可平稳地沿滑槽移动，也利于通过滑槽来控制第一旋杆1421和第二旋杆1422的旋转面，可确保该旋转面与通气孔141的中心轴相垂直，提高第二旋杆1422的旋转稳定性，也便于监控柔性密封层1423对通气孔141的遮蔽尺寸。进一步的，为确保柔性密封层1423与通气孔141的孔壁之间的有效抵靠，可适当扩大设置在通气孔孔壁上的滑槽的宽度，使柔性密封层1423也滑设于滑槽内。

因此，采用舵机、第一旋杆1421、第二旋杆1422以及柔性密封层1423构成本发明实施例2飞行器中的调风组件142，配合开设在机身11上的通气孔141，便可构成本发明中的可收缩的气孔结构14，通过舵机驱动第一旋杆1421和第二旋杆1422转动，以张拉第一旋杆1421和第二旋杆1422之间的柔性密封层1423，以调节通气孔141被柔性密封层所封堵的封堵面积，从而达到调节通气孔141的开合尺寸，控制通气孔141中的空气流通量的效果。

本发明中的多个气孔结构还可采用部分为上述实施例1中的光圈调风门，部分采用上述实施例2中的旋杆和柔性密封层的组合结构。

另外，除上述两种气孔结构的旋转开合方式外，还可采用两块圆心相枢接的半圆形转板作为调风组件，配合开设在机身上的通气孔，并在通气孔的孔壁设置一圈滑槽，使两块半圆形转板的圆周侧滑设于通气孔滑槽中，以两块半圆形转板旋转时产生的缺口大小来调节通气孔的打开尺寸。其中的半圆形转板可为刚性的，也可为柔性的，以飞行器的实际要求而定。

参阅图2所示，本发明飞行器的机身11的四周设有自上而下向气孔结构14方向收拢的导流结构，用于引导旋翼12旋转产生的气流流入气孔结构14中，起到加速气流流通速率、提高飞行器作动速率的作用。如图2所示，机身11为机架结构或壳体结构，当为壳体结构时，包括底板111及设于底板111四周的侧板112，气孔结构14设置于底板111上，侧板112延伸出底板111的顶面四周。导流结构为连接于侧板112与底板111之间的异形环板15，该异形环板15具有相对的一上环口和一下环口，上环口的口径大于下环口的口径，且异形环板15的环径自上环口向下环口逐渐减小。异形环板15的上环口固定于机身侧板112的上部，异形环板15的下环口固定于机身底板111上的气孔结构14的外侧边沿处，从而在机身11的四周形成自上而下向气孔结构14方向收拢的导流结构。

旋翼12通过转轴121设置于机身底板111的中心位置，转轴121连接于动力系统的发动机。设于机身11顶部四周的侧板112的高度适配于旋翼12的设置高度，构成隔挡结构，隔挡于机身的顶部四周，可用于防止旋翼12旋转时产生的气流向四周外侧消散，进而确保气流可以更多的向下流经气孔结构，更好的来实现以气孔结构来调节飞行器的飞行方向和飞行速率的效果。

上述隔挡结构也可直接由导流结构代替，甚至以导流结构直接代替掉机身的侧板，这样机身就由底板及设于底板顶部四周的异形环板15两部分组成，此时异形环板15代替侧板，下端固定在底板上，上端超出旋翼的设置高度或者至少齐平于旋翼的设置高度，既起到导流作用，又起到隔挡作用，而且简化飞行器的机身结构，进一步减轻机身质量，从而有利于延迟飞行器的续航时间、延迟航线。

进一步的，为了防止飞行器的旋翼12在旋转时损伤周边物体或人员，在飞行器的机身11上设置有网状防护盖16，该网状防护盖16遮盖于旋翼12的上方，防护盖为网状，不会影响空气流通，还能起到避免旋翼12的高速旋转而损伤到周边物体或人员的威胁，同时也可以阻挡一定噪音。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种飞行器，其特征在于：包括机身、安装于所述机身顶部的旋翼及连接于所述旋翼的动力系统；所述机身上开设有对应于所述旋翼下方的多个可收缩的气孔结构，所述旋翼旋转时产生的气流流过相应的所述气孔结构以调节所述机身的飞行方向和飞行速率；所述机身包括底板及围设于所述底板四周的侧板，所述气孔结构设置于所述底板上，所述侧板延伸出所述底板的顶面四周；所述机身的四周设有自上而下向所述气孔结构方向收拢的导流结构，所述导流结构为连接于所述侧板与所述底板之间的异形环板，该异形环板具有相对的一上环口和一下环口，上环口的口径大于下环口的口径，且异形环板的环径自上环口向下环口逐渐减小；异形环板的上环口固定于机身侧板的上部，异形环板的下环口固定于机身底板上的气孔结构的外侧边沿处，从而在机身的四周形成自上而下向气孔结构方向收拢的导流结构。

2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：多个所述气孔结构的设置位置至少包括对应于机身前行方向的第一方位、对应于机身后行方向的第二方位、对应于机身左行方向的第三方位、以及对应于机身右行方向的第四方位。

3.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：多个所述气孔结构的设置位置还包括位于所述第一方位和所述第三方位之间的第一过渡方位、位于所述第一方位和所述第四方位之间的第二过渡方位、位于所述第二方位和所述第三方位之间的第三过渡方位、以及位于所述第二方位和所述第四方位之间的第四过渡方位。

4.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述气孔结构包括贯穿于所述机身的顶部和底部的通气孔、以及开合于所述通气孔中的调风组件。

5.如权利要求4所述的飞行器，其特征在于：所述调风组件为光圈调风门。

6.如权利要求4所述的飞行器，其特征在于：所述调风组件包括舵机及安装于所述舵机上的第一旋杆和第二旋杆，所述第一旋杆与所述第二旋杆之间张设有柔性密封层，所述第一旋杆和所述第二旋杆的端部滑设于所述通气孔的孔壁。

7.如权利要求6所述的飞行器，其特征在于：所述通气孔的孔壁上设有滑槽，所述第一旋杆和所述第二旋杆的端部滑设于所述滑槽中。

8.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述旋翼设于所述机身的中心位置，所述机身的顶部四周向上延伸形成隔挡结构。

9.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述机身上设有遮盖于所述旋翼上方的网状防护盖。

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