CN109263932A - 一种可垂直升降的多旋翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可垂直升降的多旋翼飞行器，包括机身、螺旋桨、雷达罩、座舱、机翼、旋翼、旋翼机架、水平尾翼、垂直尾翼、起落轮、起落折叠架、飞控设备、涡轮螺旋桨发动机；螺旋桨位于机头，围绕飞机的纵轴（E）旋转；本发明的飞行器至少包括六个旋翼，左侧机翼上的旋翼围绕第一轴线（A）相对于机翼倾斜，相对的，右侧机翼上的旋翼围绕第二轴线（B）；直升机模式中旋翼的旋转面与飞行器的纵轴（E）呈60°，稳定飞行状态中旋翼的第三轴线（C）和第四轴线（D）分别与飞行器的纵轴（E）保持平行。本发明的技术方案具有垂直升降、多旋翼提高升力、固定翼飞行效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及多旋翼飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种可垂直升降的多旋翼飞行器。
背景技术
螺旋桨飞机，是指用空气螺旋桨将发动机的功率转化为推进力的飞机。在现代飞机中除超音速飞机和高亚音速干线客机外，螺旋桨飞机仍占有重要地位。涡轮螺旋桨发动机比活塞式螺旋桨飞机的功率重量比小2-3倍。涡轮螺旋桨发动机是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。
直升机作为20世纪航空技术极具特色的创造之一，极大的拓展了飞行器的应用范围。直升机是典型的军民两用产品，可以广泛的应用在运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。当前实际应用的是机械驱动式的单旋翼直升机及双旋翼直升机，其中又以单旋翼直升机数量最多。直升机的技术优点是能够定点起飞、降落，因为是垂直升降，所说对起降场地的条件要求不高。
多旋翼飞行器的应用非常广泛，可以用于军事，也可以用于民用和科学研究。多旋翼飞行器的机动性通过改变不同旋翼的扭力和转速来实现。相比传统的普通螺旋桨飞行器，多旋翼飞行器的构造精简、飞行状态易于操控、响应速度快。
因此，结合上述问题，提供一种能实现垂直升降、多旋翼提高升力、固定翼飞行效率高的多旋翼飞行器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可垂直升降的多旋翼飞行器，本发明设计的的飞行器可以通过旋翼的旋转倾斜，使飞行器完成垂直方向上的升降的同时提升了飞行器的响应速度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可垂直升降的多旋翼飞行器，包括：机身、螺旋桨、雷达罩、座舱、机翼、旋翼、旋翼机架、水平尾翼、垂直尾翼、起落轮、起落折叠架、飞控设备、涡轮螺旋桨发动机。
经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的技术方案中采用涡轮螺旋桨发动机与驱动辅助旋翼的机电制动器配合使用，在固定翼上添加多个旋翼，提升了飞行器操控飞行姿态的响应速度；本发明的飞行器可以通过旋翼的旋转倾斜，使飞行器完成垂直方向上的升降；在飞行过程中通过调整旋翼的倾斜角度、旋翼和螺旋桨的转速，使螺旋桨的起推力和旋翼的升力方向不同或转速不同，便于快速调整飞行器的飞行方向和改变机身角度，提升了操控飞行姿态的反应速度。
优选的，所述飞行器至少包括六个旋翼。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：本发明的飞行器可以设计6、8、10个以上的多旋翼。
优选的，所述旋翼在直升机模式中的旋转面倾斜，旋转面与飞行器的纵轴（E）呈60°。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：通过在飞行器机翼的后部添置多个旋翼，增加了飞行器总的桨叶数量，意味着显著提升了飞行器的升力，由常识可知机头的螺旋桨产生推力，如果想要完成垂直升降，飞行器需要有较大的升力，本发明给出的在直升机模式中，旋翼的旋转面倾斜，旋转面与飞行器的纵轴（E）呈60°，可以达到飞行器垂直升降的目的。
优选的，所述机翼每侧上的旋翼置于机翼后部，两侧机翼不同轴，左侧机翼的旋翼同第一轴线（A），右侧机翼的旋翼同第二轴线（B）。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：由于机头螺旋桨的前桨面与后桨面的曲率不一样，在桨叶旋转时，气流对曲率大的前桨面压力小，而对曲线近于平直的后桨面压力大，因此形成了前后桨面的压力差，从而产生了向前拉螺旋桨叶的空气动力。机头的螺旋桨给飞行器提供了推力，但是当飞行器的飞行速度提升到一定值时会产生激波阻力，抵消掉了部分螺旋桨和空气的推力，推力就减小。速度进一步加快螺旋桨和机身进入音速，会产生正激波，阻力急剧增大，容易丧失飞行器的加速能力。
在飞行过程中通过调整旋翼的倾斜角度、旋翼和螺旋桨的转速，使螺旋桨的起推力和旋翼的升力方向不同或转速不同，便于快速调整飞行器的飞行方向和改变机身角度，提升了操控飞行姿态的反应速度。两侧机翼多旋翼不同轴倾斜，改进飞行时旋翼升力不平衡制约飞行速度的缺陷，可以令飞行器保持稳定飞行的同时提高飞行速度。
本发明将左侧机翼和右侧机翼都设计了多个旋翼，而两侧机翼的旋翼不同轴。通过旋翼倾斜，调整飞行器垂直方向上进行升降；在飞行过程中可通过改变两个旋翼的升力方向或改变旋翼叶片的转速，达到改变机身运行方向和速度的目的，进而灵活的操控无人机转动或是调整飞行的机身角度。
优选的，所述飞行器至少包括六个环状挡板，环状挡板围绕旋翼。
优选的，左侧机翼上的环状挡板与旋翼一起绕第一轴线（A）相对机翼倾斜，右侧机翼上的环状挡板与旋翼一起绕第二轴线（B）相对机翼倾斜。
优选的，所述机翼中位于左侧机翼中间的旋翼的叶片围绕第三轴线（C）旋转，右侧机翼中间的旋翼的叶片围绕第四轴线（D）旋转。
优选的，所述机翼中同侧机翼上的旋翼，除中间的旋翼，其他多个旋翼叶片旋转的轴线与中间的旋翼围绕的轴线平行。
优选的，所述旋翼的第三轴线（C）和第四轴线（D）在稳定飞行状态下分别与飞行器的纵轴（E）保持平行。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：在稳定飞行的条件下，机翼两侧多个旋翼的旋翼面与飞行器的纵轴（E）保持垂直状态，旋翼叶片旋转给飞行器提供平行于飞行器的纵轴（E）并且向前的推力，配合机头的螺旋桨使飞行器的运动状态更易改变。
优选的，所述旋翼机架与机翼通过机翼轴铰接连接，机翼轴受驱动带动机翼旋转。
优选的，所述旋翼包含3个叶片，叶片与机电制动器连接。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：轴铰接连接的方式更加灵活，使旋翼倾斜机翼的指令能有效、快速地实施；机电制动器控制每个旋翼，并且由驱动器统一支配执行飞行姿态的微调，电机驱动机翼上的旋翼与涡轮螺旋桨发动机驱动机头的螺旋桨，这种飞行模式应用于所述可垂直升降的多旋翼飞行器上构成最适合本发明飞行器的动力系统。
优选的，所述螺旋桨位于机头，螺旋桨包含三个螺旋桨叶。
优选的，所述飞控设备设置有综合处理控制系统、锂电池和超级电容，所述锂电池与所述超级电容连接。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：飞控设备执行程序，经过处理分析飞行控制器做出指令完成旋翼的倾斜并改变飞行状态，经由综合处理模块分析，对涡轮螺旋桨发动机、机电制动器、驱动器发出指令。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种可垂直升降的多旋翼飞行器，可以通过旋翼的旋转倾斜，使飞行器完成垂直方向上的升降；在飞行过程中通过调整旋翼的倾斜角度、旋翼和螺旋桨的转速，完成飞行状态的改变。本发明的技术方案具有垂直升降、多旋翼提高升力、固定翼飞行效率高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种可垂直升降的多旋翼飞行器的透视图；
图2附图为本发明提供的一种可垂直升降的多旋翼飞行器的俯视图；
图3附图为本发明提供的一种可垂直升降的多旋翼飞行器的主视图。
其中，各部件表示：
1、机身，2、螺旋桨，3、雷达罩，4、座舱，5、机翼，6、旋翼，7、旋翼机架，8、水平尾翼，9、垂直尾翼，10、起落轮，11、起落折叠架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种可垂直升降的多旋翼飞行器，具有垂直升降、多旋翼提高升力、固定翼飞行效率高的优点。
一种可垂直升降的多旋翼飞行器，包括：机身（1）、螺旋桨（2）、雷达罩（3）、座舱（4）、机翼（5）、旋翼（6）、旋翼机架（7）、水平尾翼（8）、垂直尾翼（9）、起落轮（10）、起落折叠架（11）、飞控设备（12）、涡轮螺旋桨发动机（13）。
为了进一步优化上述技术方案，飞行器包括六个旋翼（6）。
为了进一步优化上述技术方案，旋翼（6）在直升机模式中的旋转面倾斜，旋转面与飞行器的纵轴（E）呈60°。
为了进一步优化上述技术方案，机翼（5）每侧上的旋翼（6）置于机翼后部，两侧机翼（5）不同轴，左侧机翼（5）的旋翼（6）同第一轴线（A），右侧机翼（5）的旋翼（6）同第二轴线（B）。
为了进一步优化上述技术方案，飞行器至少包括六个环状挡板，环状挡板围绕旋翼（6）。
为了进一步优化上述技术方案，左侧机翼上的环状挡板与旋翼（6）一起绕第一轴线（A）相对机翼（5）倾斜，右侧机翼（5）上的环状挡板与旋翼（6）一起绕第二轴线（B）相对机翼（5）倾斜。
为了进一步优化上述技术方案，机翼（5）中位于左侧机翼（5）中间的旋翼（6）的叶片围绕第三轴线（C）旋转，右侧机翼（5）中间的旋翼（6）的叶片围绕第四轴线（D）旋转。
为了进一步优化上述技术方案，机翼（5）中同侧机翼（5）上的旋翼（6），除中间的旋翼（6），其他多个旋翼（6）叶片旋转的轴线与中间的旋翼（6）围绕的轴线平行。
为了进一步优化上述技术方案，旋翼（6）的第三轴线（C）和第四轴线（D）在稳定飞行状态下分别与飞行器的纵轴（E）保持平行。
为了进一步优化上述技术方案，旋翼机架（7）与机翼（5）通过机翼轴铰接连接，机翼轴受驱动带动机翼（5）旋转。
为了进一步优化上述技术方案，旋翼（6）包含3个叶片，叶片与机电制动器连接。
为了进一步优化上述技术方案，螺旋桨（2）位于机头，螺旋桨（2）包含三个螺旋桨叶。
为了进一步优化上述技术方案，飞控设备设置有综合处理控制系统、锂电池和超级电容，所述锂电池与所述超级电容连接。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，包括：机身（1）、螺旋桨（2）、雷达罩（3）、座舱（4）、机翼（5）、旋翼机身（1）、螺旋桨（2）、雷达罩（3）、座舱（4）、机翼（5）、旋翼（6）、旋翼机架（7）、水平尾翼（8）、垂直尾翼（9）、起落轮（10）、起落折叠架（11）、飞控设备（12）、涡轮螺旋桨发动机（13）、旋翼机架（7）、水平尾翼（8）、垂直尾翼（9）、起落轮（10）、起落折叠架（11）、飞控设备（12）、涡轮螺旋桨发动机（13）。
2.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器至少包括六个旋翼（6）。
3.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼（6）在直升机模式中的旋转面倾斜，旋转面与飞行器的纵轴（E）呈60°。
4.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机翼（5）每侧上的旋翼（6）置于机翼（5）后部，两侧机翼（5）不同轴，左侧机翼（5）的旋翼同第一轴线（A），右侧机翼（5）的旋翼同第二轴线（B）。
5.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器至少包括六个环状挡板，环状挡板围绕旋翼（6），左侧机翼（5）上的环状挡板与旋翼（6）一起绕第一轴线（A）相对机翼（5）倾斜，右侧机翼上的环状挡板与旋翼（6）一起绕第二轴线（B）相对机翼（5）倾斜。
6.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机翼（5）中位于左侧机翼（5）中间的旋翼（6）的叶片围绕第三轴线（C）旋转，右侧机翼（5）中间的旋翼（6）的叶片围绕第四轴线（D）旋转。
7.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼（6）的第三轴线（C）和第四轴线（D）在稳定飞行状态下分别与飞行器的纵轴（E）保持平行。
8.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼机架（7）与机翼（5）通过机翼轴铰接连接，机翼轴受驱动带动机翼旋转。
9.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述螺旋桨（2）位于机头，螺旋桨（2）包含三个螺旋桨叶。
10.根据权利要求1所述的一种可垂直升降的多旋翼飞行器，其特征在于，所述飞控设备设置有综合处理控制系统、锂电池和超级电容，所述锂电池与所述超级电容连接。
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