CN108502152A - 具有机体和推力产生单元装置的多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

具有机体2和推力产生单元装置17的多旋翼飞行器1，其中推力产生单元装置17包括用于产生沿预定方向的推力的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d，并且其中灵活悬挂单元9刚性地安装到机体2，其中灵活悬挂单元9包括至少一个支座，该至少一个支座将推力产生单元装置17机械联接到机体2，使得预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d能相对于机体2倾斜。

Description

具有机体和推力产生单元装置的多旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及具有机体和推力产生单元装置的多旋翼飞行器，推力产生单元装置包括用于产生沿预定方向的推力的预定数量的推力产生单元。

背景技术

已知各种传统的多旋翼飞行器，例如从文献EP 2 551 190 A1、EP 2 551 193 A1、EP 2 551 198 A1、EP 2 234 883 A1、WO 2015/028627 A1、US D678 169 S、US 6 568 630B2、US 8 393 564 B2、US 7 857 253 B2、US 7 946 528 B2、US 8 733 690 B2、US 2007/0034738 A1、US 2013/0118856 A1、DE 10 2013 108 207 A1、GB 905 911和CN 2013 06711U已知。从现有技术也已知其它多旋翼飞行器，诸如例如波音CH-47双旋翼直升机、贝尔XV-3倾斜式旋翼飞行器、贝尔XV-22倾斜式四涵道旋翼、以及所谓无人机(drones)并且更具体地是所谓四翼无人机(quad drones)，诸如例如在文献US 2015/0127209 A1、DE 10 2005 022706 A1和KR 101 451 646 B1中描述的。此外，也存在多旋翼飞行器研究和小说，诸如象例如来自天空飞客技术有限公司(Skyflyer Technology GmbH)的天空飞客SF MK II(skyflyer SF MKII)和在阿凡达(Avatar)电影中出现的多翼无人机(multicopter)。

这些常规的多旋翼飞行器中的每一个装备有设置用于在多旋翼飞行器运行期间产生沿预定方向的推力的两个或更多个推力产生单元。一般而言，每个推力产生单元包括一个或多个旋翼或螺旋桨，并且通常针对具体的飞行条件设计。举例来说，设计为飞机螺旋桨的推力产生单元在巡航条件下运行最佳，反之设计为复合式直升机的螺旋桨的推力产生单元则针对悬停或向前飞行的情况最优化，而实施为例如所谓尾部旋翼的推力产生单元特别设计为用于悬停情况。

在所有这些示例中，对应的推力产生单元对于在轴向空气流动情况中的运行即沿这样的空气流动方向，该方向至少大约沿着给定的一个或多个旋翼或螺旋桨的转动轴线或旋翼轴线定向，并且因此称作轴向空气流动方向。然而如果对应的推力产生单元在横向空气流动情况中运行，即，沿这样的空气流动方向，该方向横向于给定的一个或多个旋翼或螺旋桨的旋翼轴线定向，并且因此称作非轴向空气流动方向，推力产生单元的对应效率通常显著下降。

举例来说，具有两个或更多个推力产生单元的多旋翼飞行器的通常的飞行路径包括垂直起飞，进行向前飞行到给定目的地并且接着垂直着陆。垂直起飞和着陆阶段可例如与对应的悬停阶段组合。

在垂直起飞阶段期间，例如，多旋翼飞行器的推力产生单元将经受轴向空气流动情况。接着，在垂直起飞和/或对应的悬停阶段之后，多旋翼飞行器需要沿预定向前飞行方向加速以执行到给定目的地的向前飞行。

在向前飞行期间所需要的用于加速和用于补偿发生的振摆力的推进力通常通过将推力产生单元从垂直的起飞位置倾摆或倾斜到向前飞行位置中来产生。换言之，通过对应地转动推力产生单元来使由推力产生单元产生的对应的推力矢量沿预定方向倾斜，使得多旋翼飞行器获得速度并且离开先前的垂直起飞或悬停阶段，从而转换到向前飞行，其中，推力产生单元经受横向空气流动情况。

在到达给定目的地时，推力产生单元通常从向前飞行位置倾摆回到垂直起飞位置中。因此，可在给定目的地处进行着陆。

然而，由于需要控制和监视所需要的主动致动装置，可倾摆的推力产生单元的设置导致了较高的系统复杂性和系统重量。具体来说，这种所需要的主动致动装置的设置通常已经显著增加了基础的系统复杂性和重量，使得这种多旋翼飞行器的对应的维护成本一般非常高，因此，将这种多旋翼飞行器的使用至少主要限制于军事或政府应用场合。因此，目前的多旋翼飞行器主要设有用于将对应的推力产生单元刚性附连到相应的多旋翼飞行器机体的固定附连单元。

在这种将对应的推力产生单元刚性附连到给定多旋翼飞行器机体的固定附连单元的情况下，使推力产生单元中的一个或多个倾摆相对应于使全部机体即整个多旋翼飞行器倾斜。然而，特别对于近来出现的涉及快速飞行构思的多旋翼飞行器和/或载客多旋翼飞行器，这样的整个多旋翼飞行器的倾斜意味着如下所述的多个技术问题和缺点。

更具体地，当使用这种固定附连单元和给定的多旋翼飞行器时，整个多旋翼飞行器必须在向前飞行期间倾斜，从而可产生各自所需的推进力。然而，给定多旋翼飞行器打算飞得越快，则必须选择越高的根本倾斜程度，特别为了快速向前飞行。遗憾的是，更高的倾斜程度自动导致更高的阻力，阻力则限制了给定多旋翼飞行器的可实现的性能。

此外，关于乘客舒适性，相对于乘客的接受度和舒适性，机舱倾斜的典型的最大倾斜角范围在+/-5°之间。然而，在使用固定附连单元和给定的多旋翼飞行器时，该典型的最大倾斜角将会限制最大可实现的推进力的可实现量级，该推进力是对应产生的处于给定倾斜角的推力矢量的水平分量，因此显著限制给定的多旋翼飞行器总体可实现的性能。此外，该固定附连单元将会直接将推力产生单元的振动传播到给定的多旋翼飞行器对应的客舱中，这将进一步使乘客舒适性降低。

此外，在使用固定附连单元和给定的多旋翼飞行器时，后者要求用于使得能够操纵飞行的附加的操纵发动机过功率。该过功率必须根据整个多旋翼飞行器的重量和惯性来限定。换言之，必须根据给定的多旋翼飞行器的对应总质量来设计相对高的操纵过功率。

最后，在使用固定附连单元和给定的多旋翼飞行器时，整个多旋翼飞行器必须运动或转动以补偿在运行时阵风的任何影响。然而，这将导致相对高的动力消耗。

文献CN 105 539 829 A描述了具有用于产生沿预定方向的推力的四个推力产生单元的多旋翼飞行器。四个推力产生单元分成两对推力产生单元，每对包括借助长方体形载体粱连接到彼此的两个推力产生单元。每个长方体形载体粱借助在支承单元处的支架可转动地支承，支承单元刚性安装到多旋翼飞行器。支架和支承单元限定万向接头。类似地，每个推力产生单元借助在长方体形载体粱的叉形轴向端部处的支架可转动地支承，其中，支架和叉形端部限定万向接头。

然而，该多旋翼飞行器在飞行中是相对不稳定的，具体是在不同的飞行情况下，例如在发生风湍流和/或阵风时，因为每对推力产生单元在这种困难的飞行情况下会容易围绕在支承单元处的它的关联的支架转动，其限定容易运动的万向接头。换言之，该多旋翼飞行器是非常难以控制的，因为即便是较小的情况改变可能导致每对推力产生单元围绕在支承单元处的它的关联的支架转动。然而，在未受扰的飞行情况下，也必须持续控制每对推力产生单元以获得稳定的飞行姿态。

文献US 2016/0347443 A1描述了类似的多旋翼飞行器。然而，与上述多旋翼飞行器相反，每对推力产生单元现包括借助圆柱形载体粱连接到彼此的两个推力产生单元，该圆柱形载体粱可转动地容纳于环形支架中。

然而，推力产生单元围绕相应的由圆柱形载体粱限定的转动轴线的转动要求复杂的机械控制连接件和电子控制部件。此外，设置用于可转动地支承象这样的推力产生单元的对应的万向接头导致该多旋翼飞行器在飞行期间也相对不稳定，具体是在困难的飞行情况下，例如在发生风湍流和/或阵风时，因为每一个推力产生单元会在这种困难的飞行情况中容易借助它的万向接头转动，该万向接头限定容易运动的转动支承。

文献US 4,771,967描述了具有两个推力产生单元的多旋翼飞行器，两个推力产生单元形成铰接附连到该多旋翼飞行器机体的被遮蔽组件。具体地，该被遮蔽组件借助万向接头及齿轮传动和支承装置位于垂直驱动轴上，动力通过其传递到推力产生单元。该被遮蔽组件还连接到侧向枢转致动器，需要该侧向枢转致动器使被遮蔽组件相对于机体倾摆或倾斜。

然而，被遮蔽组件的构造和对使得能够将被遮蔽组件定位和铰接安装在机体上或安装到垂直驱动轴的万向接头以及齿轮传动和支承装置的需求是非常复杂的，并且意味着相对大量的组成部件。此外，侧向枢转致动器更增加了已经大量的组成部件以及构造的复杂性。此外，通过万向接头的动力传递导致对对应使用的材料相对高的要求。因此，就维护本身而言是困难和耗时的，并且维护成本高昂。

发明内容

因此，本发明的目的是提出具有机体和推力产生单元装置的新的多旋翼飞行器，该推力产生单元装置具有能相对于机体倾斜的预定数量的推力产生单元。

该目的由具有机体和推力产生单元装置的多旋翼飞行器实现，该多旋翼飞行器包括权利要求1的特征。更具体地，根据本发明，多旋翼飞行器包括机体和推力产生单元装置，其中，推力产生单元装置包括用于产生沿预定方向的推力的预定数量的推力产生单元。灵活悬挂单元刚性安装到机体。该灵活悬挂单元包括至少一个支座，至少一个支座将推力产生单元装置机械联接到机体，使得预定数量的推力产生单元的各推力产生单元能相对于机体倾斜。

有利地，预定数量的推力产生单元的各推力产生单元能为了向前飞行相对于机体倾斜，并且独立于机体以产生所需的推进力。由此，照这样机体的对应整体倾斜可保持得较小，因此，由于其理想的倾斜角而减小机体的阻力。有益地，更小的阻力导致所需动力减少。

此外，在操纵飞行时和在发生阵风时，有利地是仅推力产生单元需要倾斜或转动，而机体具有在灵活悬挂单元下方的自然摆稳定性。由于整体运动质块的惯性减小了，将会耗费还更少的动力并且可使用更小的发动机。

换言之，借助上述措施，本发明的多旋翼飞行器的动力消耗可显著减小。此外，通过减小动力消耗，可实现本发明的多旋翼飞行器的提升的耐久性、增大的动力可获得性和减小的声发射。

根据一方面，推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元包括至少两个并且较佳地是三个或更多个推力产生单元。这些推力产生单元较佳地在悬停时传递升力以及在向前飞行时传递升力和推进力。推进力较佳地通过使推力产生单元即分别产生的推力倾摆或倾斜到向前飞行方向中来实现。

较佳地，推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元借助本发明的灵活悬挂单元悬置在本发明的多旋翼飞行器的机体上，该灵活悬挂单元形成在推力产生单元与机体之间牢固并且灵活的悬挂。因此，在本发明的多旋翼飞行器运行时，机体借助该灵活悬挂单元悬置在推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元之下。由于摆稳定性，在推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元之下的机体的悬挂是自然稳定的。

有利地，该灵活悬挂单元适于将至少一个附加自由度(DoF)引入到在推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元与机体之间的连接中。更具体地，灵活悬挂单元将推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元从机体脱开，使得在向前飞行时机体的对应的俯仰姿态可显著减少。

换言之，在向前飞行时，推力产生单元可倾摆或倾斜而不增大机体对应的倾斜角，由此如果本发明的多旋翼飞行器用于客运，则提升了例如乘客舒适性。此外，借助灵活悬挂单元将推力产生单元从机体脱开也减小了振动，振动会从推力产生单元传播到机体中、即传播到设于其中的对应客舱上。

根据一方面，灵活悬挂单元包括具有至少一个DoF、较佳地具有两个DoF并且优选地具有三个DoF的至少一个支座。这种一到三个DoF的设置利用例如弹性体支座或转动支座是有利地可实现的。在任何情况下，可施加附加的阻尼器或机械限制器，以调节或限制在本发明的多旋翼飞行器运行时、机体相对于推力产生单元装置的预定数量的推力产生单元的对应转动位移。

有利地，通过使用具有至少一个支座的灵活悬挂单元，不需要附加引入主动倾摆或倾斜机构到本发明的多旋翼飞行器。因此，基础的飞行器系统可大大简化，并且对应的维护成本可显著减小。

根据较佳实施例，推力产生单元装置从灵活悬挂单元借助至少一个支座朝向机体悬置。较佳地，该至少一个支座是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

根据另一较佳实施例，预定数量的推力产生单元包括借助至少一个支座机械联接到机体的机械联接的至少两个推力产生单元。较佳地，该至少一个支座是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

根据另一较佳实施例，预定数量的推力产生单元包括以H形构造机械联接到彼此的四个推力产生单元。分别地，两个推力产生单元借助至少基本笔直的结构支承构件机械联接到彼此。该H形构造借助至少一个支座机械联接到机体。较佳地，该至少一个支座是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

根据另一较佳实施例，每个至少基本笔直的结构支承构件借助关联的支座机械联接到机体。较佳地，每个关联的支座是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

根据另一较佳实施例，预定数量的推力产生单元包括以X形构造机械联接到彼此的四个推力产生单元。该X形构造借助至少一个支座机械联接到机体。较佳地，该至少一个支座是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

根据另一较佳实施例，灵活悬挂单元包括至少一个机械运动限制器，用于限制预定数量的推力产生单元的各推力产生单元相对于机体的倾斜。

根据另一较佳实施例，灵活悬挂单元包括至少一个阻尼单元，用于缓冲预定数量的推力产生单元的各推力产生单元相对于机体的运动。

根据另一较佳实施例，灵活悬挂单元包括至少一个致动单元，用于控制预定数量的推力产生单元的各推力产生单元相对于机体的倾斜。

根据另一较佳实施例，灵活悬挂单元可拆除地安装到机体。

应注意的是，尽管此后参照具有多个旋翼组件的多旋翼结构描述本发明的多旋翼飞行器，但其同样可实施成具有多个螺旋桨组件的多螺旋桨结构或实施成多螺旋桨和多旋翼结构。更具体地，螺旋桨一般完全不铰接，而旋翼一般完全铰接。然而，两者均可用于产生推力并且因此用于实施根据本发明的推力产生单元。因此，在本描述中任何对旋翼或旋翼结构的参照应同样理解为对螺旋桨或螺旋桨结构的参照，从而本发明的多旋翼飞行器可同样实施成多螺旋桨和/或多螺旋桨和多旋翼飞行器。

根据一方面，本发明的多旋翼飞行器包括具有限定一个或多个旋翼/螺旋桨平面的一个或多个旋翼/螺旋桨的多推力构造，该一个或多个旋翼/螺旋桨平面可选取为独立地定位在彼此顶上、用于包封旋翼/螺旋桨中的至多一个的任何转动部分的罩壳、驱动旋翼/螺旋桨中的每一个的至少一个电气发动机，其中每个发动机可隔离，从而提高所提供的安全水平，并且其中较佳地在电池与电气发动机之间存在逻辑连接，该逻辑连接优选地包括提高在失效情况下的安全水平的冗余设计，并且其中较佳地设有具有合适的安全水平的电池冗余布局。

较佳地，本发明的多旋翼飞行器设计用于客运并且其具体适合并且适应于认证为用于在市区内运行。其较佳地易于飞行、具有多个冗余、满足官方的安全要求、在设计方面是节约成本的并且仅产生相对低的噪音。较佳地，本发明的多旋翼飞行器具有相对小的旋翼直径并具有较轻的重量设计和固定的入射角，并且尽管如此也适于完成紧急着陆，虽然这些旋翼特征导致相对低的惯性和在运行中不可调节的扭矩。

根据一方面，本发明的多旋翼飞行器能够悬停并且包括分布的推进系统。它还较佳地设计为具有自转能力，这在其它要求中是必需的以符合官方规定，诸如例如FAR和EASA规定，规定涉及安全失效模式，其对于整个多旋翼飞行器总计达到每个飞行小时约1*10^-9次失效。在航空部门中，这些安全水平通常由所谓的设计保障水平(DAL)定义为A至D。

较佳地，本发明的多旋翼飞行器满足客运所需的官方的规定安全水平。这优选地通过以下组合和关联实现：

·每个推力产生单元一个或多个独立的旋翼组件，

·冗余、隔离的电池布局，

·冗余电源和线束布局，

·基础动力管理的物理分开和隔离，

·冗余、隔离的电气发动机，以及

·对旋翼组件的桨距控制和/或RPM控制。

附图说明

在以下描述中参照附图借助示例来概括本发明的较佳实施例。在这些附图中，相同或相同地作用的部件和元件用相同的附图标记和字母标示，并且因此在以下描述中仅描述一次。

-图1示出多旋翼飞行器的立体图，具有根据一方面的一个灵活悬挂单元和呈X形构造的预定数量的示例性推力产生单元，

-图2示出沿图1中的剖线II-II观察的图1的多旋翼飞行器的剖视图，

-图3示出图1和图2的灵活悬挂单元的剖视图，

-图4示出图1至图3的灵活悬挂单元的立体图，具有根据一方面的球形支座，

-图5示出图1和图2的灵活悬挂单元的剖视图，具有根据一方面的机械运动限制器，

-图6示出图1和图2的灵活悬挂单元的剖视图，具有根据一方面的机械运动限制器和阻尼或致动单元，

-图7示出图1至图3的灵活悬挂单元的立体图，具有根据一方面的圆柱形支座，

-图8示出图1的多旋翼飞行器的俯视图，具有根据一方面的四个灵活悬挂单元，

-图9示出图1的多旋翼飞行器的俯视图，具有根据一方面的两个灵活悬挂单元和呈H形构造的预定数量的示例性推力产生单元，

-图10示出图1的多旋翼飞行器的俯视图，具有根据一方面的一个灵活悬挂单元和呈H形构造的预定数量的示例性推力产生单元，

-图11示出图1的多旋翼飞行器的剖视图，具有沿图1中的剖线II-II观察的、可拆除的灵活悬挂单元，

-图12示出具有拆除了的灵活悬挂单元的图11的多旋翼飞行器，

-图13示出图1的多旋翼飞行器的示意图，具有在运行中的具有灵活悬挂单元，以及

-图14示出在运行中的、具有固定附连单元的多旋翼飞行器的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的具有飞行器机体2的多旋翼飞行器1。机体2限定多旋翼飞行器1的支承结构。

机体2具有沿纵向方向1a的延伸量、沿侧向方向1b的延伸量以及沿垂直方向1c的延伸量，并且较佳地限定内部容积2a。根据一方面，该内部容积2a至少适于运送乘客，使得多旋翼飞行器1作为整体适于运送乘客。内部容积2a较佳地还适于容纳运行和电气设备，诸如例如多旋翼飞行器1运行需要的能量储存系统。

应注意的是，不仅适于客运而且适于容纳运行和电气设备的内部容积2a的示例性构造对本领域技术人员是容易获得的，而且通常实施为符合可适用的涉及客运的官方规定和认证要求。因此，由于象这样的内部容积2a的这些构造不是本发明的一部分，为了简洁明了不详细描述它们。

根据一方面，多旋翼飞行器1包括预定数量的推力产生单元3。较佳地，预定数量的推力产生单元3包括至少两个、较佳地至少三个并且说明性地是四个推力产生单元3a、3b、3c、3d。推力产生单元3a、3b、3c、3d实施为用于在运行时产生沿预定方向(图13中的19)的推力，使得多旋翼飞行器1能够在空中悬停以及能够沿任何向前或向后的方向飞行。

较佳地，推力产生单元3a、3b、3c、3d结构上连接到预定数量的结构支承件4，预定数量的结构支承件优选地包括至少两个结构支承构件4a、4b。说明性地，预定数量的结构支承件4和预定数量的推力产生单元3形成推力产生单元装置17。

更具体地，推力产生单元3a、3d较佳地连接到结构支承构件4a，而推力产生单元3b、3c较佳地连接到结构支承构件4b，其中，结构支承构件4a、4b限定了预定数量的结构支承件4。根据一方面，结构支承构件4a、4b将四个推力产生单元3a、3b、3c、3d以X形构造机械联接到彼此。

较佳地，推力产生单元3a、3b、3c、3d中的至少一个包括关联的罩壳，从而改善基础的空气动力学特性和提高操作安全性。举例来说，多个罩壳单元6示出为具有单独的四个罩壳6a、6b、6c、6d。说明性地，罩壳6a与推力产生单元3a关联，罩壳6b与推力产生单元3b关联，罩壳6c与推力产生单元3c关联而罩壳6d与推力产生单元3d关联。

罩壳6a、6b、6c、6d可由简单的金属薄板制成和/或具有复杂的几何形。较佳地，罩壳6a、6b、6c、6d连接到预定数量的结构支承件4。更具体地，罩壳6a、6d较佳地连接到结构支承构件4a，而罩壳6b、6c较佳地连接到结构支承构件4b。

根据一方面，推力产生单元3a、3b、3c、3d中的至少一个并且较佳地是每一个装备有至少一个旋翼组件。举例来说，推力产生单元3a装备有旋翼组件8a，推力产生单元3b装备有旋翼组件8b，推力产生单元3c装备有旋翼组件8c而推力产生单元3d装备有旋翼组件8d。旋翼组件8a、8b、8c、8d说明性地限定多个旋翼组件8，其较佳地借助多个齿轮箱整流罩5和关联的多个支承结构7安装到多个罩壳6。说明性地，旋翼组件8a借助齿轮箱整流罩5a和支承结构7a安装到罩壳6a，旋翼组件8b借助齿轮箱整流罩5b和支承结构7b安装到罩壳6b，旋翼组件8c借助齿轮箱整流罩5c和支承结构7c安装到罩壳6c，而旋翼组件8d借助齿轮箱整流罩5d和支承结构7d安装到罩壳6d。

在多旋翼飞行器1运行时，对借助用于产生沿预定方向(图13中的19)的推力的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d中的各推力产生单元3a、3b、3c、3d的推力产生的控制可以或借助可选的桨距变化、或借助RPM变化或借助桨距和RPM变化的组合来实现。如果多个旋翼组件8的各旋翼组件8a、8b、8c、8d未设有可选的桨距变化，例如如果旋翼组件8a、8b、8c、8d的对应的旋翼桨叶实施为固定桨距桨叶，则不能借助桨距变化而对推力产生进行控制。在这种情况下，仅RPM变化可用于对推力产生的控制。

根据一方面，设有灵活悬挂单元9。灵活悬挂单元9较佳地刚性安装到机体2并且将推力产生单元装置17机械联接到机体2，使得预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d可相对于机体2倾斜。较佳地，应至少能够在约+/-30°之间的预定范围中倾斜。

应注意的是，术语“灵活”是指预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d相对于机体2倾斜的能力，而不是指象参照图2在下文中更详细阐释的那样的悬挂单元本身。

说明性地，灵活悬挂单元9连接到结构支承构件4a、4b用于将推力产生单元装置17联接到机体2。在下文中参照图2至图7更详细地描述灵活悬挂单元9。

图2示出图1的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17。然而，由于多旋翼飞行器1以剖视图示出，仅示出连接到结构支承构件4a的推力产生单元3a和连接到结构支承构件4b的推力产生单元3b。

如上文参照图1所述的，推力产生单元装置17借助图1的灵活悬挂单元9机械联接到机体2，该灵活悬挂单元刚性安装到多旋翼飞行器1的机体2。因此，灵活悬挂单元9较佳地设有将推力产生单元装置17机械联接到机体2的至少一个支座11。该至少一个支座11较佳地是弹性体支座并且优选地是球形弹性体支座。

然而，应注意的是弹性体支座并且更具体是球形弹性体支座的构造和实现，以及如根据图2所要求那样的支座的安装对本领域的技术人员是已知的并且不是本发明的一部分。因此，为了简洁明了不更详细地描述这些方面。

根据一方面，推力产生单元装置17从灵活悬挂单元9借助至少一个支座11朝向机体2悬置。换言之，灵活悬挂单元9借助至少一个支座11机械联接到推力产生单元装置17，使得推力产生单元装置17悬挂在机体2上。

举例来说，这通过设置具有连接结构10的灵活悬挂单元9来实现，推力产生单元装置17从该连接结构悬置，即推力产生单元装置17从该连接结构悬挂。连接结构10较佳地包括说明性的是板状或盘状的连接元件10e。

根据一方面，该板状或盘状的连接单元10e借助预定数量的支承构件与机体2隔开，预定数量的支承构件较佳地包括至少两个并且优选地是四个支承构件，其中仅三个支承构件10a、10b、10d在图2中是可见的。举例来说，支承构件10a、10b、10d(和图4中的10c)形成刚性安装到机体2的台状构造。

根据一方面，至少一个支座11设置在板状或盘状的连接元件10e与推力产生单元装置17之间。更具体地，至少一个支座11设置在板状或盘状的连接元件10e的面向机体2的一侧与推力产生单元装置17的结构支承构件4a、4b之间。较佳地，该至少一个支座11的更宽的一侧附连到板状或盘状的连接元件10e。

图3示出图2的灵活悬挂单元9，具有至少一个支座11，该至少一个支座将连接结构10的板状或盘状的连接元件10e联接到结构支承构件4a、4b。根据一方面，结构支承构件4a、4b设有盘状或板状的连接基部元件4e，该连接基部元件优选地设置在结构支承构件4a、4b的相交部处。

较佳地，盘状或板状的连接基部元件4e连接到联接构件4d，该联接构件连接到至少一个支座11。联接构件4d可刚性地安装到盘状或板状的连接基部元件4e，或与其成一体地形成一件。

至少一个支座11较佳地限定转动中心12，用于使结构支承构件4a、4b转动、即倾斜或倾摆并且因此用于使图1和图2的推力产生单元17转动、即倾斜或倾摆。因此，至少一个支座11提供给结构支承构件4a、4b并且因此给图1和图2的推力产生单元装置17提供转动DoF13。

根据一方面，至少一个支座11包括与多个弹性体层11b交错的多个金属层11a。然而，出于附图简化和清晰的目的，仅一个金属层标有附图标记11a，并且仅一个弹性体层标有附图标记11b。

图4示出具有至少一个图2和图3的支座的灵活悬挂单元9，图1和图2的推力产生单元装置17从该灵活悬挂单元悬置。该灵活悬挂单元9设有图3的连接结构10。

在图4(A)部分中，更详细地示出连接结构10，连接结构较佳地不仅包括图3的支承构件10a、10b、10d，而且此外包括附加的支承构件10c。(A)部分也还示出了连接结构10的台状构造。

在图4(B)部分中，为了进一步示出至少一个支座11而省略了连接结构10的台状构造的示意图，该支座说明性地实施为球形支座、具体是球形弹性体支座。

图5示出图3的灵活悬挂单元9，具有至少一个支座11，该至少一个支座将连接结构10的板状或盘状的连接元件10e联接到结构支承构件4a、4b。然而，与图3相反，现在灵活悬挂单元9设有至少一个并且示例性地是两个机械运动限制器14，用于限制结构支承构件4a、4b并且进而限制图1和图2的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d相对于图1和图2的机体2的倾斜。

说明性地，机械运动限制器14设置在板状或盘状的连接元件10e的面向结构支承构件4a、4b的一侧上。较佳地，机械运动限制器14设置为用于将结构支承构件4a、4b的图3的转动DoF 13限制于说明性的运动自由15。运动自由可以应用场合特定的方式基于对应的实现要求来确定，这是本领域技术人员已知的，并且因此不会更详细地阐释。

图6示出图5的灵活悬挂单元9，具有两个机械运动限制器14和至少一个支座11，该至少一个支座将连接结构10的板状或盘状的连接元件10e联接到结构支承构件4a、4b，该连接结构包括支承构件10a、10b、10d(和图4中的10c)。然而，与图5相反，现在灵活悬挂单元9设有至少一个阻尼单元16，用于缓冲结构支承构件4a、4b并且进而缓冲图1和图2的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d相对于图1和图2的机体2的运动。

较佳地，阻尼单元16安装到支承构件10a、10b、10d(和图4中的10c)中的每一个。举例来说，两个说明性的阻尼器16a、16b分别安装到支承构件10a、10d。

应注意的是，至少一个阻尼单元16有利地有助于提高乘客舒适性和减小振动，振动会从图1和图2的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d传播到图1和图2的机体2中。此外，应注意的是，根据一方面，具有至少一个支座11的灵活悬挂单元9是被动系统。换言之，结构支承构件4a、4b并且因此图1和图2的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d的相对于图1和图2的机体2的倾摆或倾斜较佳地不是主动控制的。然而，主动控制结构支承构件4a、4b并且进而主动控制图1和图2的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d相对于图1和图2的机体2的倾摆或倾斜仍然是可能的，如下文所述。

更具体地，根据一方面，灵活悬挂单元9设有用于控制图1和图2的预定数量的推力产生单元3a、3b、3c、3d的各推力产生单元3a、3b、3c、3d相对于图1和图2的机体2的倾斜或倾摆的至少一个致动单元。较佳地，致动单元安装到支承构件10a、10b、10d(和图4中的10c)中的每一个。举例来说，两个说明性的致动器分别安装到支承构件10a、10d。因此，灵活悬挂单元9可适于主动的倾摆或倾斜控制。

应注意的是，出于附图简化和清晰的目的，该至少一个致动单元用与阻尼单元16相同的附图部件示出，并且因此同样标有附图标记16。这类似地相对于阻尼器16a、16b应用到致动器，使得致动器同样标有附图标记16a、16b。

例如，阻尼器和/或致动器16a、16b可借助液压阻尼器、气动致动器等来实施。例如，通过调节在气动致动器中的空气压力，可改变图1和图2的机体2的俯仰姿态；在下文中，气动缸的阻尼特性是可调节的。相反地，使用液压阻尼器将主要仅影响灵活悬挂单元9的相应的阻尼特性。根据基础的系统设计，可能需要该附加的缓冲。然而，使用其它调节原理的致动器和/或阻尼器也是可能的。

根据一方面，设有阻尼单元或致动单元。然而，替代地设有组合的阻尼和致动单元16，可控制该组合的阻尼和致动单元用于如需要地致动灵活悬挂单元9即结构支承构件4a、4b，并且否则可用于缓冲在运行时结构支承构件4a、4b的运动。也会需要阻尼和/或致动单元16用于限制图1和图2的机体2的对应的俯仰运动。

图7示出推力产生单元装置17，具有图2和图3的、与图4(B)部分类似的至少一个支座11推力产生单元装置17。然而，与图4(B)部分相反，该至少一个支座11现在说明性地实施为圆柱形支座，具体是圆柱形弹性体支座。然而，与图4(B)部分的球形弹性体支座相比，该圆柱形弹性体支座少了一个DoF并且因此仅具有一个DoF。

然而，应注意的是，本发明不限于这种圆柱形支座或球形支座，如图4(B)部分所示的。相反的，同样设想诸如例如转动支座的其它支座类型。

图8示出图1的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17和机体2。预定数量的推力产生单元3包括四个推力产生单元3a、3b、3c、3d，而预定数量的结构支承件4包括结构支承构件4a、4b，结构支承构件将四个推力产生单元3a、3b、3c、3d以X形构造机械联接到彼此。

然而，与图4相反，现在较佳地设有四个灵活悬挂单元9a、9b、9c、9d而不是单一的图1的灵活悬挂单元9。然而，根据一方面，该四个灵活悬挂单元9a、9b、9c、9d中的每一个构造为与如上所述的灵活悬挂单元9类似，至少在预定的制造公差内。

较佳地，灵活悬挂单元9a、9b、9c、9d中的每一个刚性安装到机体2。因此，四个推力产生单元3a、3b、3c、3d中的每一个能相对于机体2单独倾斜。

应注意的是，基于预定的实施要求，可以应用场合特定的方式确定灵活悬挂单元9a、9b、9c、9d相对于机体2的具体布置。例如，灵活悬挂单元9a、9c相对于机体2轻微移位，而灵活悬挂单元9b、9d示例性地布置在机体2的顶部上。然而，灵活悬挂单元9a、9c也可布置在机体2的顶部上，并且只要灵活悬挂单元9a、9c安装为使得结构支承构件4a、4b从其悬置，则侧向移位较佳地是可接受的。通过如所示地布置灵活悬挂单元9a、9c，它们可有利地放置为分别接近推力产生单元3a、3c。

图9示出图1的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17和机体2。预定数量的推力产生单元3包括四个推力产生单元3a、3b、3c、3d，而预定数量的结构支承件4包括结构支承构件4a、4b。

然而，与图1相反，预定数量的结构支承构件4现在还包括附加的结构支承构件4c。根据一方面，结构支承构件4a、4b、4c将四个推力产生单元3a、3b、3c、3d以H形构造机械联接到彼此。

更具体地，在该H形构造中两个推力产生单元3a、3c；3b、3d分别借助结构支承构件4a、4b中的一个机械联接到彼此。结构支承构件4c示例性连接结构支承构件4a、4b并且因此限定H形构造。

说明性地，结构支承构件4a、4b中的每一个实施为至少基本笔直的粱，该梁借助关联的灵活悬挂单元、例如图8的灵活悬挂单元9a、9b分别联接到机体2。换言之，机械联接的至少两个推力产生单元3a、3c和3b、3d现在分别借助支座11机械联接到机体2。

因此，与图4相反，现在较佳地设有两个灵活悬挂单元9a、9b而不是单一的图1的灵活悬挂单元9。结构支承构件4c较佳地也实施为至少基本笔直的粱。

图10示出图9的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17和机体2。预定数量的推力产生单元3包括四个推力产生单元3a、3b、3c、3d，而预定数量的结构支承件4包括结构支承构件4a、4b、4C，结构支承构件以H形构造将四个推力产生单元3a、3b、3c、3d机械联接到彼此。然而，与图9相反，仅结构支承构件4c并且因此推力产生单元装置17借助关联的灵活悬挂单元机械联接到机体2，说明性地是图1的灵活悬挂单元9。

图11示出图10的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17和机体2。预定数量的结构支承件4包括结构支承构件4a、4b、4c，仅结构支承构件4c从其借助关联的灵活悬挂单元、说明性地是图1的灵活悬挂单元9机械联接到机体2。更具体地，灵活悬挂单元9设有至少一个图2的支座11，推力产生单元装置17从其经由结构支承构件4c悬置。

然而，与图10相反，灵活悬挂单元9现在较佳地刚性安装到联接结构17a。根据一方面，联接结构17a允许推力产生单元装置17从机体2拆除和移除，如下文中参照图12描述的。

图12示出图11的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17、灵活悬挂单元9和机体2。该灵活悬挂单元9刚性安装到图11的联接结构17a，从而允许推力产生单元装置17从机体2拆除和移除。

更具体地，根据一方面，联接结构17a装备有两个附连板17b、17c。较佳地，附连板17b刚性安装到灵活悬挂单元9，而附连板17c刚性安装到机体2。此外，附连板17b能可拆除地安装到附连板17c，使得灵活悬挂单元9可拆除地安装到机体2。

应注意的是，在图12中推力产生单元装置17示为处于拆下的状态。该拆下的状态可对于维护或替换是有利的，而且也例如对于推力产生单元装置17的电力源充电等是有利的。

图13示出图1的多旋翼飞行器1，具有包括预定数量的推力产生单元3和预定数量的结构支承件4的推力产生单元装置17、灵活悬挂单元9和机体2。推力产生单元装置17借助灵活悬挂单元9悬挂在机体2上，该悬挂单元仅示例性地包括图6的阻尼和/或致动单元16。

应注意的是，多旋翼飞行器1仅示意示出用于阐释在其向前飞行时的示例性运行。然而，该示意图不是多旋翼飞行器1的较佳实现的说明，并且具体地不是在图2至图7中示出的灵活悬挂单元9的具体实现的说明。

更具体地，在多旋翼飞行器1向前飞行时，多旋翼飞行器在具有自由空气流方向18的自由空气流中运行。为了沿与自由空气流方向18相反的方向运动，预定数量的推力产生单元3产生沿预定方向的推力，预定方向以推力矢量19标示。推力或推力矢量19分别包括升力分量19a和推进力分量19b。

升力分量19a用于抵抗多旋翼飞行器1所受的重力，维持多旋翼飞行器1在空中、即处于飞行状态，并且重力以箭头19c示出。推进力分量19b用于使多旋翼飞行器1运动或推动其到向前飞行的方向中，即说明性地是到与自由空气流方向18相反的方向中，自由空气流产生在多旋翼飞行器1上的空气动力学阻力19d。

应注意的是，仅当预定数量的推力产生单元3是倾斜的时，产生推力矢量19的推进力分量19b。根据本发明，这通过使预定数量的推力产生单元3、即推力产生单元装置17相对于机体2倾摆或倾斜关联的倾斜角20来实现。

图14示出多旋翼飞行器21，具有图1的机体2和图1的推力产生单元装置17，该推力产生单元装置包括预定数量的图1的推力产生单元3和预定数量的图1的结构支承件4。然而，设有固定附连单元22而不是图1的灵活悬挂单元9，该固定附连单元以不允许推力产生单元装置17相对于机体2倾摆或倾斜的方式将推力产生单元装置17固定地附连到机体2。

应注意的是，多旋翼飞行器21仅示意示出用于阐释在其向前飞行时的运行。然而，该示意图不是多旋翼飞行器21的可能的实现的说明，并且具体地不是固定附连单元22的具体实现的说明。

举例来说，多旋翼飞行器21在向前飞行时在具有图13的自由空气流方向18的自由空气流中运行，并且预定数量的推力产生单元3产生沿在用图13的推力矢量19标示的预定方向的推力。推力或推力矢量19分别包括图13的升力分量19a和图13的推进力分量19b。升力分量19a用于抵抗多旋翼飞行器21所受的重力、维持多旋翼飞行器21在空中、即处于飞行状态，并且重力以图13的箭头19c示出。推进力分量19b用于使多旋翼飞行器21运动或推动其到向前飞行方向中，即说明性地是到与自由空气流方向18相反的方向中，这产生了在多旋翼飞行器21上的空气动力学阻力19e。

如上参照图13所阐释的，仅当预定数量的推力产生单元3是倾斜的时，产生推力矢量19的推进力分量19b。由于推力产生单元装置17固定地附连到机体2，这通过如需要地使整个多旋翼飞行器21倾斜来实现。举例来说，整个多旋翼飞行器21倾斜为图13的关联的倾斜角20。

换言之，推力产生单元装置17的倾斜与图13和图14中的示例性相同。然而，虽然机体2在图13中不是倾斜的，在图14中整个多旋翼飞行器21是倾斜的，并且因此产生的空气动力学阻力19e因此比图13的空气动力学阻力19d大得多。因此，用于多旋翼飞行器21的运行相应需要的动力供应比用于根据图13的多旋翼飞行器1的运行相应需要的动力供应大得多。

最后，应注意的是，对本发明的上述各方面的变形也是本领域技术人员的公知常识，并且因此也被认为是本发明的一部分。例如，同样设想其它构造，而不是上述X形和H形构造。例如，如果只使用三个推力产生单元，则可实现T形构造。此外，灵活悬挂单元的布置可适用于较宽的范围。例如，与如图8所示的、将灵活悬挂单元布置为接近推力产生单元不同，它们可代替安装为相对接近彼此。此外，单一的灵活悬挂单元可设有多于一个支座，以及等等。

附图标记列表

1 多旋翼飞行器

1a 飞行器纵向方向

1b 飞行器侧向方向

1c 飞行器垂直方向

2 飞行器机体

2a 飞行器机体内部容积

3 推力产生单元

3a,3b,3c,3d 推力产生单元

4 推力产生单元支承结构

4a,4b,4c 推力产生单元支承结构构件

4d 支承结构联接构件

4e 连接基部元件

5 齿轮箱整流罩

5a,5b,5c,5d 齿轮箱整流罩

6 罩壳单元

6a,6b,6c,6d 罩壳

7 罩壳支承结构

7a,7b,7c,7d 罩壳支承结构

8 旋翼组件

8a,8b,8c,8d 旋翼组件

9 灵活悬挂单元

9a,9b,9c,9d 灵活悬挂单元

10 连接结构

10a,10b,10c,10d 连接结构支承构件

10e 支承构件连接元件

11 弹性体支座

11a 金属层

11b 弹性体层

12 推力产生单元支承结构转动中心

13 转动自由度

14 机械运动限制器

15 运动自由

16 阻尼和/或致动单元

16a,16b 阻尼器和/或致动器

17 推力产生单元装置

17a 推力产生单元装置联接结构

17b,17c 附连板

18 自由空气流动方向

19 推力矢量

19a 升力分量

19b 推进力分量

19c 重力

19d 在灵活悬挂单元情况下产生的阻力

19e 在固定悬挂单元情况下产生的阻力

20 倾斜角

21 具有固定附连单元的多旋翼飞行器

22 固定附连单元

Claims (15)

1.一种多旋翼飞行器(1)，所述多旋翼飞行器具有机体(2)和推力产生单元装置(17)，其中所述推力产生单元装置(17)包括用于产生沿预定方向(19)的推力的预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)，其特征在于，灵活悬挂单元(9)刚性地安装到所述机体(2)，其中所述灵活悬挂单元(9)包括至少一个支座(11)，所述至少一个支座将所述推力产生单元装置(17)机械联接到所述机体(2)，使得所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)的各推力产生单元(3a、3b、3c、3d)能相对于所述机体(2)倾斜。

2.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述推力产生单元装置(17)从所述灵活悬挂单元(9)借助所述至少一个支座(11)朝向所述机体(2)悬置。

3.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述至少一个支座(11)是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

4.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)包括机械联接的至少两个推力产生单元(3a、3c；3b、3d)，该至少两个推力产生单元借助所述至少一个支座(11)机械联接到所述机体(2)。

5.如权利要求4所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述至少一个支座(11)是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

6.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)包括以H形构造机械联接到彼此的四个推力产生单元(3a、3b、3c、3d)，其中，分别地，两个推力产生单元(3a、3c；3b、3d)借助至少基本笔直的结构支承构件(4a；4b)机械联接到彼此，并且其中所述H形构造借助所述至少一个支座(11)机械联接到所述机体(2)。

7.如权利要求6所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述至少一个支座(11)是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

8.如权利要求6所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，每个所述至少基本笔直的结构支承构件(4a；4b)借助关联的支座(11)机械联接到所述机体(2)。

9.如权利要求8所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，每个所述关联的支座(11)是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

10.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)包括以X形构造机械联接到彼此的四个推力产生单元(3a、3b、3c、3d)，其中所述X形构造借助所述至少一个支座(11)机械联接到所述机体(2)。

11.如权利要求10所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述至少一个支座(11)是弹性体支座，具体是球形弹性体支座或圆柱形弹性体支座。

12.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述灵活悬挂单元(9)包括至少一个机械运动限制器(14)，所述至少一个机械运动限制器用于限制所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)的各所述推力产生单元(3a、3b、3c、3d)相对于所述机体(2)的倾斜。

13.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述灵活悬挂单元(9)包括至少一个阻尼单元(16)，所述至少一个阻尼单元用于缓冲所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)的各所述推力产生单元(3a、3b、3c、3d)相对于所述机体(2)的运动。

14.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述灵活悬挂单元(9)包括至少一个致动单元(16)，所述至少一个致动单元用于控制所述预定数量的推力产生单元(3a、3b、3c、3d)的各所述推力产生单元(3a、3b、3c、3d)相对于所述机体(2)的倾斜。

15.如权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述灵活悬挂单元(9)能拆除地安装到所述机体(2)。