CN109153442A - 可变螺距螺旋桨设备和使用该设备的可变推力飞行器 - Google Patents

Abstract

可变螺距螺旋桨设备使得螺旋桨能够在围绕驱动轴的一圈内具有不同的螺距角。螺旋桨联接到柔性的座圈并且通过座圈偏转器致动到不同的偏移距离。座圈连杆可以在座圈和螺旋桨或驱动轴联接器之间延伸，以使螺旋桨旋转到由到座圈的偏移距离确定的螺距角。座圈连杆可以包括一个或多个轮，所述轮与座圈接合并沿着座圈和绕驱动轴滚动。利用一个或多个可变螺距螺旋桨设备的飞行器可以产生用于垂直起飞、降落和过渡到前飞的向下推力。螺旋桨的螺距可以从起飞变为飞行以为飞行器提供所需的推进。

Description

可变螺距螺旋桨设备和使用该设备的可变推力飞行器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月18日提交的第62/392,019号美国临时专利申请的优先权权益，其全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及可变螺距螺旋桨设备和包括所述可变螺距螺旋桨设备的可变推力飞行器。

背景技术

固定翼飞行器需要起飞跑道，从而限制了它们起飞和降落的位置。由于低效率和燃料消耗，旋翼飞行器的航程比固定翼飞行器短。通过某些因素(包括“襟翼后倾”和“气流逆转”)，他们的最高速度限制在每小时约250英里。

发明内容

本发明涉及一种可变螺距螺旋桨设备和一种包括所述可变螺距螺旋桨设备、具有可变推力方向能力的飞行器。利用可变螺距螺旋桨的示例性可变推力飞行器使飞行器能够将固定翼飞行器的功能与旋翼飞行器的功能相结合，而没有与跑道、最高速度和航程相关的缺点。示例性可变螺距螺旋桨设备具有一个或多个螺旋桨，所述螺旋桨具有可调节的螺旋桨螺距角。示例性螺旋桨可以在起飞期间以初始螺距角操作以提供升力并在起飞后改变螺距角以提供更多的向前推进。示例性可变螺距螺旋桨可以围绕单圈改变螺距角，其中螺旋桨在旋转的一部分上具有第一螺距角并且在旋转的第二部分上具有第二螺距角。可变螺距螺旋桨因此可以在一圈中提供飞行器的向下推力或升力以及向前推进这两者。在示例性实施例中，可变推力飞行器包括一个或多个可变螺距螺旋桨设备以通过改变螺旋桨的螺距角提供不同方向的推力。示例性可变推力飞行器包括两个或更多个可变螺距螺旋桨设备，其可以同时以不同的螺距角操作或旋转，从而同时提供两个不同的推力。

示例性可变螺距螺旋桨设备包括绕驱动轴长度轴线或旋转轴线旋转的驱动轴以及由驱动轴旋转的一个或多个螺旋桨。示例性螺旋桨包括：联接端，其联接到所述驱动轴；伸出端，其与所述联接端相对；从联接端到伸出端的长度；长度轴线，其基本垂直于驱动轴的旋转轴线延伸；第一侧；以及第二侧。螺旋桨可以直接附连到驱动轴，但是在大多数情况下，螺旋桨附连到在螺旋桨和驱动轴之间延伸的驱动轴联接器。螺旋桨通过从柔性座圈延伸并且与螺旋桨联接(诸如与驱动轴联接器联接)的座圈连杆绕其长度轴线旋转。柔性座圈可被致动以改变座圈和螺旋桨之间的偏移距离，或者致动座圈连杆以旋转螺旋桨。座圈连杆可以与将座圈连杆的运动转换成旋转运动的凸轮联接。

柔性座圈可以是环或具有圆形内环，其围绕驱动轴延伸、允许座圈联接器(例如，一个轮或一对轮)围绕座圈滚动。在示例性实施例中，座圈联接器是一对轮，一个在座圈的顶表面上滚动，且一个在座圈的底表面上滚动。柔性座圈可以通过座圈偏转器弯曲或变形以产生第一座圈部分和第二座圈部分，二者具有不同的偏移距离以迫使座圈连杆移动并由此使螺旋桨绕长度轴线旋转。座圈可以通过座圈过渡部分从第一部分偏转到第二部分。座圈可以被偏转以具有任何数量的偏移形状，包括连续可变的偏移形状，其中座圈相对于偏移距离围绕一圈具有正弦曲线形状。座圈组件可在壳体中包括柔性座圈，且该壳体也可以是柔性的或者是刚性的并且是分段的，以允许座圈偏转以使螺旋桨旋转。壳体可以是不连贯的，在第一壳体部分和第二壳体部分之间具有间隙。座圈偏转器可以与座圈或座圈壳体联接并迫使座圈改变偏移距离。

在示例性实施例中，改变偏移距离，使得其围绕座圈的旋转基本上是均匀的。偏移距离可以从第一偏移距离改变到第二偏移距离，其中整个座圈或座圈组件沿着驱动轴的长度或旋转轴线向上或向下移动。根据权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中第一偏移距离和第二偏移距离是相同的。

示例性座圈偏转器包括延伸部，该延伸部致动以移动柔性座圈。偏转器可以与马达(例如伺服马达)联接，以提供对柔性座圈的位移的精确控制。在示例性实施例中，座圈偏转器是杆，其与座圈壳体联接以迫使其上下移动。

示例性可变螺距螺旋桨设备可包括一个、两个、三个、四个或更多个、或六个或更多个螺旋桨。螺旋桨具有从联接端到伸出端的长度，并且可以是平面形状或翼型，具有圆形前缘、波状表面和基本平坦的相对表面。螺旋桨的顶表面和底表面可以是波状的。例如，螺旋桨可以具有翼型形状，其顶表面是波状的，且底表面是平坦的。

示例性可变推力飞行器包括可变螺距螺旋桨设备，如本文所述。示例性可变推力飞行器包括一对机翼和至少一个可变螺距螺旋桨设备，例如联接到每个机翼的可变螺距螺旋桨设备。在示例性实施例中，每个机翼包括可变螺距螺旋桨设备，其可以都指向前方，其中驱动马达的长度轴线从机翼向前延伸，并且可以基本平行于飞行器的长度轴线，诸如在大约20度内。在另一实施例中，可变推力飞行器在每个机翼上包括两个可变螺距螺旋桨设备。每个机翼可以具有面向前方的可变螺距螺旋桨设备和面向后方的可变螺距螺旋桨设备。在又一实施例中，可变推力飞行器包括具有向上定向的可变螺距螺旋桨设备，其中驱动轴长度轴线从机翼向上延伸，或基本垂直于机翼平面或机翼长度轴线。在示例性实施例中，可变推力飞行器在每个机翼上包括诸如靠近机翼的伸出端的向上定向的可变螺距螺旋桨设备。

可变螺距螺旋桨设备可以操作以提供用于垂直起飞和降落的向上升力，并且然后可以被转换到向前推进模式，其中螺旋桨被旋转以从向上升力切换到向前推进或两者的组合。可以操作可变螺距螺旋桨设备中的一个以产生第一类型的力或推力，并且第二可变螺距螺旋桨设备可以用于产生第二类型的力或推力，例如升力和向前推进。另外，如本文所述，螺旋桨的螺距角可以围绕一圈改变，从而允许单个螺旋桨在一圈中提供一些升力和向前推进。

可变螺距螺旋桨设备的螺距角可以改变多达90度或更大，或甚至180度或更大。例如，螺距角可以从正90度变化到负90度。

提供本发明的发明内容作为本发明一些实施例的一般介绍，并不意图是限制性的。本文提供了包括本发明的变型和替代配置的另外的示例性实施例。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本说明书并构成本说明书的一部分，示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1示出了具有一对螺旋桨的示例性可变螺距螺旋桨设备的透视图，该一对螺旋桨通过从柔性座圈延伸并与螺旋桨联接的座圈连杆绕长度轴线旋转。第一螺旋桨向下旋转。

图2示出了具有正螺旋桨螺距角以产生向下推力的第一螺旋桨的端视图。

图3示出了基本没有螺旋桨螺距角以产生很小的阻力和没有推力的第二螺旋桨的端视图。

图4示出了具有一对螺旋桨的示例性可变螺距螺旋桨设备的透视图，该一对螺旋桨通过从柔性座圈延伸并与螺旋桨联接的座圈连杆绕长度轴线旋转。第一螺旋桨向下旋转。

图5示出了具有正螺旋桨螺距角以产生向下推力的第一螺旋桨的端视图。

图6示出了具有负螺旋桨螺距角以产生向后推力的第二螺旋桨的端视图。

图7示出了具有一对螺旋桨的示例性可变螺距螺旋桨设备的透视图，该一对螺旋桨通过从柔性座圈延伸并与螺旋桨联接的座圈连杆绕长度轴线旋转。两个螺旋桨都略微向下旋转。

图8示出了具有非常低的正螺旋桨螺距角以产生很小的向后推力的第一螺旋桨的端视图。

图9示出了具有非常低的正螺旋桨螺距角以产生很小的向后推力的第二螺旋桨的端视图。

图10示出了具有柔性座圈和一对座圈联接器轮的示例性可变螺距螺旋桨设备的一部分的透视俯视图，当所述座圈从第一偏移距离过渡到第二偏移距离时该一对座圈联接器轮沿着座圈滚动。

图11示出了具有柔性座圈组件的示例性可变螺距螺旋桨设备的一部分的透视俯视图。

图12示出了具有带有从第一偏移距离到第二偏移距离的过渡部分的柔性座圈以及与座圈连杆和螺旋桨联接以使螺旋桨绕长度轴线旋转的一对座圈联接器轮的示例性可变螺距螺旋桨设备的一部分的前视图。

图13示出了示例性座圈组件的俯视透视图。

图14示出了示例性座圈组件的侧视图。

图15示出了示例性座圈组件的仰视透视图。

图16示出了示例性座圈组件的仰视图。

图17示出了具有从机翼向前定向或驱动轴从机翼向前延伸的两个可变螺距螺旋桨设备的示例性可变推力飞行器的透视图。

图18示出了在每个机翼上具有两个可变螺距螺旋桨设备的示例性可变推力飞行器的透视图，一个可变螺距螺旋桨设备位于从机翼向前的方向上，一个可变螺距螺旋桨设备位于从机翼向后的方向上。

图19示出了具有从机翼向上定向或驱动轴从机翼向上或垂直延伸的两个可变螺距螺旋桨设备的示例性可变推力飞行器的透视图。

图20示出了具有铰接座圈和一对座圈联接器轮的示例性可变螺距螺旋桨设备的一部分的透视俯视图，当所述座圈从第一偏移距离向第二偏移距离过渡时该一对座圈联接器轮沿着座圈滚动。

图21示出了具有四个示例性可变螺距螺旋桨设备的示例性飞行器的透视图。

贯穿附图的若干视图，相应的附图标记表示相应的部分。附图代表本发明的一些实施例的说明，而不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。此外，附图不一定按比例绘制，可夸大某些特征以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

具体实施方式

如本文所使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性包含。例如，包括一系列要素的过程、方法、物品或设备不一定仅限于那些要素，而是可以包括这些过程、方法、物品或设备未明确列出或固有的其他元件。此外，使用“一个”或者“一种”用于描述本文所述的元件和部件。这仅仅是为了方便并且具有对本发明范围的一般意义。该描述应该被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非显而易见地另有所指。

本文描述了本发明的某些示例性实施例，并且在附图中示出了这些示例性实施例。所描述的实施例仅用于说明本发明的目的，而不应解释为限制本发明的范围。本领域技术人员将想到本发明的其他实施例以及所描述的实施例的某些修改、组合和改进，并且所有这些替代实施例、组合、修改、改进都在本发明的范围内。

定义

本文将柔性座圈定义为这样的座圈，该座圈可以围绕座圈的圆周从第一偏移距离移动到第二偏移距离并且具有从第一偏移距离处的第一座圈部分到第二偏移距离处的第二座圈部分的过渡部分。柔性座圈配置成在座圈的至少一部分上或者在围绕座圈的整个旋转上保持螺旋桨的螺距角。

如本文所定义的，与长度轴线基本对齐被定义为处于与长度轴线平行的20度内。例如，当可变螺距螺旋桨的驱动轴长度轴线处于与飞行器的长度轴线平行的约20度内时，可变螺距螺旋桨与飞行器的长度轴线基本对齐。

如图1所示，示例性可变螺距螺旋桨设备12具有一对螺旋桨20、20'，螺旋桨20、20'通过从柔性座圈50延伸并与螺旋桨联接的座圈连杆80绕长度轴线25旋转。螺旋桨具有从联接端22到伸出端24的长度23。螺旋桨具有沿着所述长度延伸并且大致垂直于驱动轴40的长度轴线45的长度轴线25。螺旋桨具有第一侧26和相对的第二侧28。第一螺旋桨20围绕螺旋桨的长度轴线旋转，以具有约90度的正螺距角，其中前缘27相对于后缘29升高。如图2所示，螺旋桨20基本上是垂直的，其中螺旋桨的平面与驱动轴的长度轴线垂直或对齐。第二螺旋桨20'基本上没有螺距角，其中前缘27'和后缘29'与旋转方向一致(in line with)。连杆80与螺旋桨联接，诸如直接与螺旋桨联接或与螺旋桨联接器21联接，螺旋桨联接器21将螺旋桨联接到驱动轴40。连杆与座圈50联接并围绕座圈旋转。座圈50不是平面的，因此，当连杆沿着座圈旋转时，座圈的位置变化会向连杆施加力。座圈具有第一座圈部分52和第二座圈部分54，第一座圈部分52具有第一偏移距离56，第二座圈部分54具有与第一偏移距离不同的第二偏移距离58。偏移距离是正交于螺旋桨的旋转平面或沿着驱动轴的长度轴线所测量的从座圈到螺旋桨的长度轴线的距离。当偏移距离改变时，座圈连杆被迫向上或向下，且因此使螺旋桨绕螺旋桨的长度轴线旋转。连杆具有从座圈端(在该处，连杆与座圈联接)到螺旋桨端的长度。连杆可以在螺旋桨端处具有销连接以允许枢转旋转。柔性座圈50由座圈偏转器70移动，座圈偏转器70与座圈和偏转器致动器75联接。如图1所示，座圈偏转器是从偏转器致动器延伸到移动座圈的座圈壳体60的杆。座圈可以是具有内孔、内边缘和圆周的形状。座圈偏转器可以在不干扰座圈连杆在座圈的内边缘附近接触的情况下移动座圈。座圈偏转器已产生小于第二偏移距离58的第一偏移距离56。

当可变螺距螺旋桨被定向为与飞行器的长度轴线基本一致时，图2所示的螺距角将产生向下推力或者飞行器的升力，并且图3所示的螺距角将在阶段1定向中产生很小推力或没有推力。阶段1定向将提升飞行器以准备起飞。如图1所示，驱动轴40由驱动马达(例如电动马达)44驱动。在图2中，第一螺旋桨20具有约90度的正螺距角30，其产生具有垂直于驱动轴长度轴线的推力方向32的推力。当可变螺距螺旋桨被定向为与飞行器的长度轴线基本一致时，图2中所示的螺距角将产生向下推力或飞行器的升力。这种向下推力将使飞行器能够垂直起飞和降落。运动方向用粗体水平箭头表示。如图3所示，第二螺旋桨没有螺距角，并且因此当旋转时，第二螺旋桨将产生很小的推力或阻力。同样，当可变螺距螺旋桨被定向为与飞行器的长度轴线基本一致时，图3中所示的螺距角将在向下或向上方向上产生很小的推力或没有推力。在阶段1中，在被定向为与飞行器的长度方向一致时，可变螺距螺旋桨主要产生升力。

如图4所示，示例性可变螺距螺旋桨设备12具有一对螺旋桨20、20'，该一对螺旋桨20、20'通过从柔性座圈50延伸并与螺旋桨联接的座圈连杆80分别绕长度轴线25、25'旋转。第一螺旋桨20旋转以具有正螺距角30，如图5所示，并且螺旋桨20'旋转以具有负螺距角30'，如图6所示。当可变螺距螺旋桨被定向为与飞行器的长度轴线基本一致时，图5所示的螺距角将产生向下推力或飞行器的升力，并且图6中所示的螺距角将在阶段2定向中产生向后推力。阶段2定向将使飞行器从悬停过渡到前飞。螺旋桨的运动方向由粗体水平箭头表示。前缘27和后缘29将如图5所示一致地向下移动以产生升力。图6示出了二螺旋桨的端视图，该第二螺旋桨具有负螺旋桨螺距角以在可变螺距螺旋桨被定向为与飞行器的长度轴线基本一致时产生向后推力以向前推进飞行器。运动方向用粗体水平箭头表示。螺旋桨20的前缘27低于螺旋桨的后缘29，这将产生负螺旋桨螺距角和向后推力32，如粗体向上箭头所示。

如图7所示，示例性可变螺距螺旋桨设备12具有一对螺旋桨20、20'，该一对螺旋桨20、20'通过从柔性座圈50延伸并与螺旋桨联接的座圈连杆80分别绕长度轴线25、25'旋转。座圈连杆联接到驱动轴联接器42，驱动轴联接器42将驱动轴40联接到螺旋桨。当可变螺距螺旋桨被定向为与飞行器的长度轴线基本一致时，图8和图9所示的螺距角将产生向后推力，以在阶段3定向中通过空气推进飞行器。阶段3定向将通过空气推进飞行器，并且当空气在机翼的翼型上方移动时，机翼将提供升力。图8示出了具有负螺旋桨螺距角30以产生向后推力32的第一螺旋桨20的端视图。运动方向用粗体水平箭头表示。螺旋桨20的前缘27高于螺旋桨的后缘29，这产生正螺旋桨螺距角30和向后推力。图9示出了具有负螺旋桨螺距角30以产生向后推力32的第二螺旋桨20的端视图。运动方向由粗体水平箭头表示。螺旋桨20的前缘27低于螺旋桨的后缘29，这产生负螺旋桨螺距角和推力，如粗体向上箭头所示。

现在参照图10至图12和图20，示例性可变螺距螺旋桨设备12具有座圈组件51，座圈组件51具有柔性座圈50，座圈50通过座圈过渡部分55从第一座圈部分52过渡到第二座圈部分54。当座圈从第一偏移距离56过渡到第二偏移距离58时，座圈联接器90、一对联接器轮92、94沿着座圈滚动。如图10所示，第一偏移距离小于第二偏移距离。座圈联接器轮92、94在内座圈边缘59上方延伸，其中第一联接器轮92位于座圈的顶表面57上，且第二联接器轮94位于座圈的底表面67上。当两个联接器轮围绕座圈、以及围绕驱动轴长度轴线45或驱动轴旋转轴线旋转时，两个联接器轮夹紧座圈。座圈连杆80、80'分别与螺旋桨20、20'联接，并使螺旋桨20、20'围绕它们的长度轴线25、25'旋转。座圈连杆具有凸轮88，凸轮88与螺旋桨联接器42联接以使螺旋桨绕长度轴线旋转。当偏移距离改变时，随着座圈联接器和座圈连杆围绕座圈移动，座圈连杆迫使凸轮移动，这迫使螺旋桨联接器42、42'并由此迫使螺旋桨20、20'绕其各自的长度轴线25、25'旋转。柔性座圈50具有壳体60，壳体60包括第一壳体部分62和第二壳体部分64。如图10所示，座圈连杆80的座圈端与座圈联接器连杆86联接，连杆86具有附连到其上的座圈联接器，并且轴承87使得座圈联接器连杆能够在轮92沿着座圈从第一部分52滚动到第二部分54时枢转或旋转。壳体具有偏转器联接器66，以用于与座圈偏转器70联接。当座圈偏转器沿着驱动轴的长度轴线向上或向下移动时，座圈偏转器移动座圈壳体并由此改变座圈连杆的偏移距离。如图20所示，柔性座圈是铰接的，在座圈过渡部分55的两侧包括一对铰链69、69'。铰链允许座圈在第一座圈部分52和第二座圈部分54之间弯曲。

现在参照图13至图16，示例性座圈组件51包括柔性座圈50，诸如环形金属带，其在座圈过渡部分55上弯曲以从第一座圈部分52过渡到第二座圈部分54。座圈壳体60具有第一壳体部分62和第二壳体部分，它们可以是刚性的，从而在与柔性座圈的附连半径上保持柔性座圈在偏移距离处。座圈组件可具有任何数量的座圈壳体部分。如该示例性实施例所示，座圈组件具有两个座圈壳体部分，从而能够在围绕座圈一圈内实现从第一偏移距离到第二偏移距离的单个过渡。座圈壳体60具有偏转器联接器66以用于与座圈偏转器(未示出)联接。

如图17所示，示例性可变推力飞行器100具有两个可变螺距螺旋桨12、12'，螺旋桨12、12'定向在从机翼(右翼120和左翼130)向前的方向，或者其驱动轴轴线45、45'从机翼向前延伸或者大致平行于可变推力飞行器的长度轴线105。飞行器主体101具有沿着长度轴线105从前部102到后部104的长度。螺旋桨螺距角随着螺旋桨的旋转而变化。螺旋桨20、20'在旋转时产生向下推力32、32'，如粗体向下箭头所示。螺旋桨在向下旋转时具有相对较大的正螺距角并且在旋转时具有小的螺距角，以产生向后推力并向前推进飞行器。利用可变螺距螺旋桨，飞行器可以向前和向上推进，从而使飞行器能够进行短跑道起飞。在示例性起飞方法中，需要按阶段2和3的顺序来进行起飞和前飞。

如图18所示，示例性可变推力飞行器100在每个机翼上具有两个可变螺距螺旋桨12。右翼120和左翼130中的每一个均具有从机翼12、12'向前方向的可变螺距螺旋桨设备和从机翼12”、12”'向后方向的一个可变螺距螺旋桨设备。每个可变螺距螺旋桨设备具有与飞行器的长度轴线105基本对齐的驱动轴长度轴线。该示例性可变推力飞行器可以通过两个前向可变螺距螺旋桨设备12、12'或机翼前方的可变螺距螺旋桨进行操作以产生向下推力和向上升力，并且通过两个后向可变螺距螺旋桨12”、12”'进行操作以产生向下推力和飞行器的向上升力。这种类型的布置对于垂直起飞和降落可能是理想的。可以通过可变螺距螺旋桨设备的动力输入来控制悬停。同时，向后推力可以推动飞行器前飞，直到速度足以使机翼接管。可变螺距螺旋桨设备的所有部分都为标准固定翼型的前飞产生向后推力。描述的阶段按顺序为1、2和3，

如图19所示，示例性可变推力飞行器100具有两个可变螺距螺旋桨12、12'，螺旋桨12、12'分别定向在从机翼120和130向上的方向，或者其驱动轴轴线45从机翼向上或垂直延伸。可变螺距螺旋桨配置在机翼的伸出端124处。机翼具有长度123和从连接端122延伸到伸出端124的长度轴线125。可变螺距螺旋桨配置成提供向下推力32、32”'和/或向后推力32”、32””，如粗体箭头所示。可变螺距螺旋桨可以沿着机翼的长度配置，而不是在伸出端处配置。该飞行器按顺序使用阶段3、2和1来垂直起飞和降落并过渡到前飞。

如图20所示，示例性可变螺距螺旋桨设备12具有铰接座圈，该铰接座圈包括在座圈过渡部分55两侧的一对铰链69、69'。铰链允许座圈在从第一座圈部分52到第二座圈部分54的过渡部分上弯曲。当座圈从第一偏移距离过渡到第二偏移距离或从第一座圈部分52过渡到第二座圈部分54时，一对联接器轮92和94夹紧座圈50并沿着座圈滚动。当旋转时，螺旋桨20、20'绕长度轴线25、25'旋转。

如图21所示，示例性飞行器100在螺旋桨延伸部109的伸出端上具有四个示例性可变螺距螺旋桨设备12、12'、12”、12”'。可变螺距螺旋桨设备的驱动轴的长度轴线45、45'、45”、45”'彼此在一个平面内，可变螺距螺旋桨设备12和12”'的长度轴线45、45”'彼此基本对齐，并且可变螺距螺旋桨设备12'和12”的长度轴线45'、45”彼此基本对齐。驱动轴长度轴线相对于飞行器主体101的顶部106和底部107基本上在水平平面中延伸。四个可变螺距螺旋桨设备配置成四角配置，其中可变螺距螺旋桨设备位于矩形或正方形的四个角中的每个角上。该飞行器利用阶段1进行起飞和降落，且利用阶段2进行前飞。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改、组合和变化。本文描述的具体实施例、特征和元件可以以任何合适的方式修改和/或组合。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改、组合和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (25)

1.一种可变螺距螺旋桨设备，其包括：

a)驱动轴，其绕驱动轴长度轴线旋转；

b)多个螺旋桨，每个螺旋桨包括：

i)联接端，其联接到所述驱动轴；

ii)伸出端；

iii)从所述联接端到所述伸出端的长度；

iv)长度轴线；

v)第一侧；和

vi)第二侧；

其中所述多个螺旋桨中的每一个具有长度轴线，所述长度轴线沿着所述螺旋桨的长度垂直于所述驱动轴的长度和旋转轴线延伸；

c)围绕所述驱动轴延伸的柔性座圈，其被致动以改变偏移距离，所述柔性座圈包括：

i)第一部分，其距所述螺旋桨长度轴线第一偏移距离；

ii)第二部分，其距所述螺旋桨长度轴线第二偏移距离；

d)座圈偏转器，其与所述柔性座圈联接以移动所述柔性座圈以改变所述偏移距离；

其中所述偏移距离是平行于所述驱动轴长度轴线从所述座圈延伸到所述螺旋桨中的一个的所述长度轴线的距离；

e)座圈连杆，其位于所述圆形座圈和所述螺旋桨之间，所述座圈连杆包括：

i)座圈端；和

ii)螺旋桨端；

其中所述座圈端与所述座圈联接并在所述螺旋桨旋转时沿着所述圆形座圈环越过；

其中所述螺旋桨端与所述螺旋桨联接并当所述偏移距离关于所述座圈变化时使所述螺旋桨绕所述螺旋桨长度轴线旋转。

2.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述第一偏移距离和所述第二偏移距离相同。

3.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述连杆的所述座圈端包括沿着所述座圈滚动的轮。

4.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述柔性座圈是具有内边缘、圆周、顶表面和底表面的环形，其中所述顶表面靠近所述多个螺旋桨。

5.如权利要求4所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述连杆的所述座圈端具有配置在所述座圈的顶表面上的第一轮和位于所述座圈的底表面上的第二轮。

6.如权利要求4所述的可变螺距螺旋桨设备，其包括围绕所述座圈环的圆周配置的至少三个座圈偏转器。

7.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述螺旋桨端附连到螺旋桨联接器并使所述螺旋桨联接器移动，然后所述螺旋桨联接器使所述螺旋桨绕所述螺旋桨长度轴线旋转。

8.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中当从所述圆形座圈环的所述第一部分移动到所述第二部分时，所述螺旋桨绕所述螺旋桨的所述长度轴线旋转至少90度。

9.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中当从所述圆形座圈环的所述第一部分移动到所述第二部分时，所述螺旋桨绕所述螺旋桨的所述长度轴线旋转至少180度。

10.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其包括围绕所述座圈环的周边配置的多个座圈偏转器。

11.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其包括围绕所述座圈环的周边配置的至少两个座圈偏转器。

12.如权利要求1所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述座圈偏转器包括从与座圈致动器联接的致动器端延伸到与所述柔性座圈联接的座圈端的座圈连杆构件。

13.如权利要求12所述的可变螺距螺旋桨设备，其中所述座圈致动器是伺服电机。

14.一种可变推力飞行器，其包括：

a)飞行器主体，其具有从所述飞行器主体的前部到后部的长度轴线；

其中所述飞行器主体的所述前部位于所述飞行器的前向位置；并且

其中所述飞行器主体的所述后部是所述飞行器的后向位置；

b)一对机翼，其从所述飞行器主体的相对两侧延伸伸出，每个机翼包括：

i)顶表面；

ii)底表面；和

iii)长度，其沿着从与所述飞行器主体连接的端延伸到伸出端的长度轴线延伸；

c)可变螺距螺旋桨设备，其联接到所述一对机翼中的每一个并且包括：

i)驱动轴，其绕驱动轴长度轴线旋转；

ii)多个螺旋桨，每个螺旋桨包括：

联接端，其联接到所述驱动轴；

伸出端；

从所述联接端到所述伸出端的长度；

长度轴线；

第一侧；和

第二侧；

其中所述多个螺旋桨中的每一个具有长度轴线，所述长度轴线沿着所述螺旋桨的长度垂直于所述驱动轴的长度和旋转轴线延伸；

iii)围绕所述驱动轴延伸的柔性座圈，其被致动以改变偏移距离，所述柔性座圈包括：

第一部分，其距所述螺旋桨长度轴线第一偏移距离；和

第二部分，其距所述螺旋桨长度轴线第二偏移距离；

iv)座圈偏转器，其与所述柔性座圈联接以移动所述柔性座圈以改变所述偏移距离；

其中所述偏移距离是平行于所述驱动轴长度轴线从所述座圈延伸到所述螺旋桨中的一个的所述长度轴线的距离；

v)座圈连杆，其位于所述圆形座圈和所述螺旋桨之间，所述座圈连杆包括：

座圈端；和

螺旋桨端；

其中所述座圈端与所述座圈联接并在所述螺旋桨旋转时沿着所述圆形座圈环越过；

其中所述螺旋桨端与所述螺旋桨联接并当所述偏移距离关于所述座圈变化时使所述螺旋桨绕所述螺旋桨长度轴线旋转。

15.如权利要求14所述的可变推力飞行器，其中所述可变螺距螺旋桨设备的所述驱动轴从所述机翼向前延伸。

16.如权利要求15所述的可变推力飞行器，其中所述第一偏移距离使所述多个螺旋桨旋转以围绕所述座圈的一部分产生向下推力和所述飞行器的向上升力，并且其中所述第二偏移距离使所述多个螺旋桨从处于所述第一偏移距离的旋转位置旋转至少90度。

17.如权利要求14所述的可变推力飞行器，其中所述可变螺距螺旋桨设备的所述驱动轴从所述机翼向上延伸。

18.如权利要求17所述的可变推力飞行器，其中所述第一偏移距离使所述多个螺旋桨旋转以围绕所述柔性座圈的一部分产生向下推力和所述飞行器的向上升力，并且其中所述第二偏移距离使所述多个螺旋桨从处于所述第一偏移距离的旋转位置旋转至少90度。

19.如权利要求14所述的可变推力飞行器，其包括联接到所述一对机翼中的每一个的一对可变螺距螺旋桨设备。

20.如权利要求19所述的可变推力飞行器，其中在所述一对机翼中的每一个上，第一可变螺距螺旋桨设备的所述驱动轴从所述机翼向前延伸，并且第二可变螺距螺旋桨设备从所述机翼向后延伸。

21.一种可变推力飞行器，其包括：

a)飞行器主体，其具有

b)可变螺距螺旋桨设备，其联接到所述飞行器主体并包括：

i)驱动轴，其绕驱动轴长度轴线旋转；

ii)多个螺旋桨，每个螺旋桨包括：

联接端，其联接到所述驱动轴；

伸出端；

从所述联接端到所述伸出端的长度；

长度轴线；

第一侧；和

第二侧；

其中所述多个螺旋桨中的每一个具有长度轴线，所述长度轴线沿着所述螺旋桨的长度垂直于所述驱动轴的长度和旋转轴线延伸；

iii)围绕所述驱动轴延伸的柔性座圈，其被致动以改变偏移距离，所述柔性座圈包括：

第一部分，其距所述螺旋桨长度轴线第一偏移距离；

第二部分，其距所述螺旋桨长度轴线第二偏移距离；

iv)座圈偏转器，其与所述柔性座圈联接以移动所述柔性座圈以改变所述偏移距离；

其中所述偏移距离是平行于所述驱动轴长度轴线从所述座圈延伸到所述螺旋桨中的一个的所述长度轴线的距离；

v)座圈连杆，其位于所述圆形座圈和所述螺旋桨之间，所述座圈连杆包括：

座圈端；和

螺旋桨端；

其中所述座圈端与所述座圈联接并在所述螺旋桨旋转时沿着所述圆形座圈环越过；

其中所述螺旋桨端与所述螺旋桨联接并当所述偏移距离关于所述座圈变化时使所述螺旋桨绕所述螺旋桨长度轴线旋转。

22.如权利要求21所述的可变推力飞行器，其中所述飞行器主体居中地位于多个可变螺距螺旋桨设备之间。

23.如权利要求22所述的可变推力飞行器，其中所述多个可变螺距螺旋桨设备通过螺旋桨延伸部联接到所述飞行器主体。

24.如权利要求23所述的可变推力飞行器，其包括四个可变螺距螺旋桨设备，其中所述多个可变螺距螺旋桨设备中的每一个的所述驱动轴长度轴线相对于所述飞行器主体的顶部和底部水平地延伸。

25.如权利要求24所述的可变推力飞行器，其中所述多个可变螺距螺旋桨设备配置成四角配置。