CN109733598B - 飞行器涵道及涵道式飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种飞行器涵道及涵道式飞行器，其中，飞行器涵道，包括涵道壳体，涵道壳体内设置有多个货仓，各货仓的开口位于所述涵道壳体的外侧面。所公开的涵道式飞行器，包括上述的飞行器涵道，该飞行器涵道内固定连接有中心体，该中心体上固定连接有旋翼机构。上述方案，在涵道上设置多个货仓，不同收件人的快件可以存放于不同的货仓内，防止快件取错或丢失，此外，由于货仓的开口位于涵道壳体的外侧面，在取件的过程中，可以避免旋翼机构误伤收件人。

Description

飞行器涵道及涵道式飞行器

技术领域

本发明一般涉及飞行器技术领域，具体涉及一种飞行器涵道及涵道式飞行器。

背景技术

随着通用航天技术的发展和社会大众对物流配送服务的要求不断提高，一种操作简单，使用费用相对较低的物流无人飞行器逐渐成为了首选。这种物流无人飞行器能够解决物流配送中最后一公里的行业难题，能够快速高效地将货物运往消费者手中，越来越受到人们的青睐。

但是传统的旋翼类飞行器货仓布置在机身下方，所有货物存放在同一货箱内，消费者在收取货物时会受到旋翼的刺伤，同时也存在货品冒领错领的情况；另外，现有的飞行器由于电量的限制，很难实现长距离运输，或者只能在固定范围进行配送；与此同时，常规的飞行器在起飞和降落阶段以及水平移动的过程中不能很好的控制姿态，影响飞行器的安全。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供飞行器涵道及涵道式飞行器，用于解决收件人易被旋翼误伤，及快件存在被取错或丢失的问题。

第一方面本发明提供的飞行器涵道，包括涵道壳体，所述涵道壳体内设置有多个货仓，各所述货仓的开口位于所述涵道壳体的外侧面。

具体的，所述飞行器涵道的截面为翼型，前缘半径介于10％-20％弦长，涵道入口为连续光滑的曲面。

具体的，货仓的开口处均设置有舱门及控制舱门启闭的密码锁。

具体的，所述涵道壳体包括内侧面及外侧面，所述内侧面与外侧面之间形成货仓容纳空间，所述货仓容纳空间内沿涵道周向设置有多个隔板，多个所述隔板将所述货仓容纳空间分隔为多个所述货仓。

第二方面本发明提供的涵道式飞行器，包括上述的飞行器涵道，所述飞行器涵道内固定连接有中心体，所述中心体上固定连接有旋翼机构。

具体的，所述中心体的下端设置有充电系统，所述充电系统包括无线充电感应线圈或充电接口。

具体的，所述飞行器涵道与中心体之间设置有多个导流板，所述导流板沿所述飞行器涵道的中心轴圆周分布，各所述导流板上布置可偏转的气流舵面。

具体的，所述旋翼机构包括动力系统及至少两个上下层叠设置的共轴旋翼，所述动力系统用于驱动所述旋翼转动，且相邻所述旋翼的转动方向相反，相邻所述旋翼桨叶的安装角相反。

具体的，所述导流板的一侧与所述飞行器涵道的内侧面固定连接，另一侧与所述中心体的外侧面固定连接。

具体的，中心体内设置有安装空腔，所述安装空腔内固定连接有所述动力系统、控制系统以及飞行器传感设备。

所述飞行器传感设备包括图像采集单元，用于在该飞行器降落时，获取该飞行器下方的图像信息；

所述控制系统包括机载计算机处理器，用于根据所述图像信息获得飞行器自身的空间相对位置，并根据所述空间相对位置控制所述涵道式飞行器的降落路径；

所述动力系统包括桨毂和电机，用于提供推力辅助飞行器在空中停靠。

上述方案，在涵道上设置多个货仓，不同收件人的快件可以存放于不同的货仓内，防止快件取错或丢失，此外，由于货仓的开口位于涵道壳体的外侧面，在取件的过程中，可以避免旋翼机构误伤收件人。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的实施例的涵道式飞行器的立体图；

图2为本发明的实施例的涵道式飞行器中心体部位的立体图；

图3为本发明的实施例的涵道式飞行器另一角度的立体图；

图4为本发明的实施例的涵道式飞行器俯视图；

图5为本发明的实施例的涵道式飞行器又一角度的立体图。

图中，1-涵道壳体，2-旋翼，3-中心体，4-飞行器传感设备，5-充电口，6-货仓，7-包裹，8-密码锁，9-导流板，10-气流舵面，11-起落架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系是在附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另外规定和限定，术语“连接”、“相连”、应做广义理解，例如可以理解为固定连接，也可以理解为一体化的连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域技术人员而言，可以具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本申请实施例的飞行器涵道，包括涵道壳体1，涵道壳体1内设置有多个货仓6，各所述货仓6的开口位于涵道壳体的外侧面。

具体的，涵道壳体1可以采用复合材料中的碳纤维。通过激光切割碳纤维板材的方式进行加工为特定形状，此优选的材质主要目的在于加固涵道内部的强度。

具体的，这种设计利用涵道壁面作为货仓，充分利用了涵道的空间，周围布置的多个货仓可以同时配送多个包裹7，增加派件效率，用涵道将消费者和旋翼2隔离开，大大增加了运营的安全性和可靠性。

可选的，涵道壳体1的截面为翼型，前缘半径介于10％-20％弦长，涵道入口为连续光滑的曲面。

具体的，经过优化设计的涵道唇口能够提供相当一部分的拉力，增加飞行器的气动效率。

进一步的，涵道壳体本身对于提高飞行器整体拉力起着显著作用，唇口设计对单旋翼以及共轴双旋翼的气动特征会产生强烈的影响，单旋翼产生的拉力会随着唇口半径的逐渐增大而增大；对于共轴双旋翼，唇口半径的变化在一定程度上改变了旋翼拉力分配，使得上旋翼拉力逐渐增大，下旋翼拉力逐渐减少。

可选的，货仓的开口处均设置有舱门及控制舱门启闭的密码锁。

具体的，每个货舱都对应一个相应的解锁码，消费者可以凭借该解码锁准确打开货仓完成收件，在包裹领取完成后，该飞行器可自主选择返回。密码锁8位于涵道壳体壁内，可以采取多种方式进行设置，例如密码键开锁或者图像扫描的方式。

可选的，涵道壳体包括内侧面及外侧面，内侧面与外侧面之间形成货仓容纳空间，货仓容纳空间内沿涵道周向设置有多个隔板，多个隔板将所述货仓容纳空间分隔为多个所述货仓。

具体的，可以根据容纳货物的体积大小设计货仓隔板之间的距离，可以分布设计，也可以将几个货仓隔板移动从而改变货仓的大小。涵道壳体包括内侧面及外侧面，外侧面上设置货仓门。

另外一方面，如图1所示，根据本申请实施例的涵道式飞行器，包括上述实施例的涵道壳体1，涵道内固定连接有中心体3，在中心体上固定连接有旋翼机构。

具体的，因为消费者直接面对未经隔离防护的旋翼，容易发生危险，与此同时众多货物存放在同一货仓，自行取件时易出错。所以涵道壳体1的设计将旋翼2与消费者隔离开来，同时货仓6将货物分开存放，充分的利用了涵道的空间，周向布置的多个货仓可以同时配送多个包裹7，增加了派送效率，也大大增加了运行的安全性和可靠性。作为本申请实施例的另外一种改进，该货仓的设计可以根据物流作业来设计货仓的大小，确保不同大小件货物可以同时在一个飞行器进行配送。

可选的，中心体3的下端设置有充电系统，该充电系统包括无线充电感应线圈或充电接口。

具体的，目前无人机最大的缺点在于电池续航不足，目前大部分市面在售的无人机，单次充电在空中停留的时间不超过30分钟，之后便需要更换电池或连接电源充电。

中心体3的下端设置有充电系统，该充电系统包含有无线感应线圈，在飞行器降落时，能够与地面充电桩进行对接，或者信号感知设备获取飞行器系统发出地充电信号指令，进行无线充电。该充电系统可以为BMS(battery manage systems电池管理系统)主要对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车，电瓶车，机器人，无人机等。在接受到对接信号后，电池开始充电，电量充满后，系统自动切断电源。

进一步的，主流无线充电技术背后都采用感应的物理原理。通过线圈的交流电产生振动感应磁场，处于该磁场中，靠近初级的次级线圈中随之产生感应电流。如果两个线圈彼此贴近，同时保证电线缠绕方向一致，那么电磁感应的过程几乎不会丢失任何能量。这种感应方式允许能量发送/接收双方的距离保持在线圈直径左右，除能为无人机充电外，根据此原理打造的充电设备既可以做成碗型，也能够嵌入桌面下方。

作为本申请实施例的另外一种改进，可以在中心体3下部设计充电接口，与地面安置的充电桩进行对接，地面设充电桩的特征在于内壁面为凹型光滑曲面，当中心体3末端接近充电桩时，内壁面可导引中心体3末端地充电口5与充电桩底部的电源插座对接。完成飞行器的长距离运输物资。

如图2所示，飞行器涵道与中心体3之间设置有多个导流板9，导流板9沿飞行器涵道的中心轴呈现圆周分布，各导流板9上布置可偏转的气流舵面10。

具体的，该气流舵面10用于在飞行器飞行过程中对姿态进行控制，导流板9内部为中空结构，电源线路和控制线路从中间穿过。飞行器在飞行过程中，利用水平气流舵面10的上偏和小偏来控制俯仰姿态，通过竖直气流舵面10的左偏和右偏来控制偏航姿态。当该飞行器在起飞降落阶段，机体是垂直的，旋翼产生的拉力等于飞行器自身的重力，而在水平飞行过程中，机体呈前倾状态，旋翼2及涵道壳体1产生的拉力同时克服起飞时的阻力和自身重力。

进一步的，如附图3所示，气流舵面10即安转在螺旋桨尾流区的的一个可偏转舵面，当该舵面偏转时，由于舵面两侧收到的气流压力不一样，从而产生侧向力，合理布置气流舵面和合理的偏转控制，可以获得特定的侧力，从而实现对飞行器的控制，导流板9可以进行结构支撑，并且连接涵道壳体1和中心体3，进行姿态控制。由于普通的旋翼类飞行器的气动效率较低，本申请实施例中的飞机器可以垂直起降，具有方便灵活，经济适用、安全可控等优点。

可选的，如附图4所示，旋翼机构包括动力系统及至少两个上下层叠设置的共轴旋翼，该系统用于驱动旋翼转动，且相邻旋翼的转动方向相反，相邻旋翼桨叶的安装角也相反。

具体的，对转旋翼可以相互抵消反扭矩，有利于对飞行器进行状态控制。即通过螺旋桨高速旋转从而产生拉力，带动飞行器起飞。

进一步的，该旋翼2可以替换为螺旋桨或者扇叶，也可以为某新构型桨叶；其次该旋翼数量可以为至少为三片，上下旋翼之间错开一定的安全距离，保证旋翼在高速旋转的过程中不会碰撞到一起。

作为本本申请实施例的进一步改进，旋翼2也可以采用在同一轴线上布置上下两套旋转方向相反的磁悬浮装置，两套旋翼装置的反扭矩相互抵消，实现了自平衡的旋翼系统，利用扭矩差动来实现飞行器的偏航飞行。

作为本申请实施例的另外一种改进，旋翼机构，也可以设置为安装在涵道式飞行器前后相对或者左右相对地布置成组的两两旋转方向相反的磁悬浮旋翼装置，这样可以通过上下旋翼扭矩差动实现偏航操作。

可选的，导流板9包括骨架、该骨架外包覆蒙皮。

具体的，导流板9圆周均匀分布，截面为对称翼型，内部为中空结构包括骨架，该骨架外包覆蒙皮。无人机除机身的龙骨、梁和隔框、起落架11等结构采用铝合金外，机翼、尾翼及各种天线罩、护板、蒙皮等结构件均大量使用复合材料。蒙皮除了形成和维持机翼的气动外形之外，还能够承受局部气动力。早期低速飞机的蒙皮是布质的，而如今飞机的蒙皮多是用硬铝板材制成的金属蒙皮。

可选的，导流板9的一侧与飞行器涵道的内侧面固定连接，另一侧与中心体3的外侧面固定连接。

具体的，可以通过螺钉连接、粘连等方式来固定连接。

可选的，中心体3内设置有安装空腔，所述安装空腔内固定连接有动力系统、控制系统以及飞行器传感设备4。

其中，飞行器传感设备4包括图像采集单元，用于在该飞行器降落时，获取该飞行器下方的图像信息；控制系统包括机载计算机处理器，用于根据所述图像信息获得飞行器自身的空间相对位置，并根据空间相对位置控制涵道式飞行器的降落路径；动力系统包括桨毂和电机，用于提供推力辅助飞行器在空中停靠。

具体的，目前的无人机按照领域划分，可以为民用和军用两种类型。军用方面主要为侦察机和靶机，民用方面主要用于航拍、农业、快递运输等领域，随着无人机的应用范围越来越广泛，其使用过程中的缺点也日渐突显，比如传统无人机大部分采取油动驱动的方式，这样缺点很多。本申请实施例采取电动驱动的方式，具有质量轻、体积小、推重比高、飞行稳定、噪声低并且不容易产生空中提车的现象。

飞行器传感设备是利用传感器感知空间环境和地面情况，微型无人机的传感设备是定位系统GPS、惯性制导系统、声纳作为主要的传感器，但是仅靠这些传感器来降落会出现无法克服的缺陷，因此为了解决上述问题，本申请实施例中传感设备中添加了视觉传感系统作为辅助降落传感器的重要组成部分。

通过高精度辅助降落传感器，实现中心体3下端充电头与充电桩对接，使得飞行器在等待收派件的同时能进行充电，辅助降落传感器设置于中心体下方，通过视觉、红外方式对地面进行侦测定位，辅助飞行器可以实现起飞降落以及与地面充电桩的对接。

进一步的，如附图5所示，起落架11固定在飞行器的下部四个立柱式轴向均匀布置，主要用于承担整个涵道式飞行器的重力。起落架安装在涵道壳体1和导流板9相交的位置，从而可以增加整体的结构强度。

进一步的，起落架11为细圆柱，可以根据飞行器的型号大小来决定需要安装本起落架的数量，为保证无人机飞行和着陆的平衡问题，本机构数量最少为4个；安装起落架11时，可以通过螺钉连接、粘连等方式来固定连接，为了保证平衡问题，多个安装点之间应该构成正多边形。

进一步的，作为本申请实施例的另外一种改进，当本申请实施例中涵道式飞行器起飞时，该起落架11可以设置为自动回收至涵道壳体内，或者该支撑架的长度可以伸缩回涵道壳体内，因此该设计需要在涵道壳体内设置起落架11存放所需要的腔体空间。

进一步的，作为本申请实施例的优化方案，飞行器还可以包括推进系统，用于提高飞行器的飞行速度，推进系统是飞行器的重要组成部分，对飞行器的性能起到决定性的作用。可供飞行器利用的能源有化学能、太阳能和核能。化学能是飞行器工作时最常用的能源，因此本发明的飞行器可以为电动，也可以为油电混动。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种飞行器涵道，包括涵道壳体，其特征在于，所述飞行器涵道的截面为翼型，前缘半径介于10%-20%弦长，涵道入口为连续光滑的曲面，所述涵道壳体内设置有多个货仓，各所述货仓的开口位于所述涵道壳体的外侧面，各所述开口处均设置有舱门及控制所述舱门启闭的密码锁；

其中，所述涵道壳体包括内侧面及外侧面，所述内侧面与外侧面之间形成货仓容纳空间，所述货仓容纳空间内沿涵道周向设置有多个隔板，多个所述隔板将所述货仓容纳空间分隔为多个所述货仓。

2.一种涵道式飞行器，其特征在于，包括权利要求1所述的飞行器涵道，所述飞行器涵道内固定连接有中心体，所述中心体上固定连接有旋翼机构。

3.根据权利要求2所述的涵道式飞行器，其特征在于，所述中心体的下端设置有充电系统，所述充电系统包括无线充电感应线圈或充电接口。

4.根据权利要求3所述的涵道式飞行器，其特征在于，所述飞行器涵道与中心体之间设置有多个导流板，所述导流板沿所述飞行器涵道的中心轴圆周分布，各所述导流板上布置可偏转的气流舵面。

5.根据权利要求4所述的涵道式飞行器，其特征在于，所述旋翼机构包括动力系统及至少两个上下层叠设置的共轴旋翼，所述动力系统用于驱动所述旋翼转动，且相邻所述旋翼的转动方向相反，相邻所述旋翼桨叶的安装角相反。

6.根据权利要求5所述的涵道式飞行器，其特征在于，所述导流板的一侧与所述飞行器涵道的内侧面固定连接，另一侧与所述中心体的外侧面固定连接。

7.根据权利要求6所述的涵道式飞行器，其特征在于，所述中心体内设置有安装空腔，所述安装空腔内固定连接有所述动力系统、控制系统以及飞行器传感设备；

所述飞行器传感设备包括图像采集单元，用于在该飞行器降落时，获取该飞行器下方的图像信息；

所述控制系统包括机载计算机处理器，用于根据所述图像信息获得飞行器自身的空间相对位置，并根据所述空间相对位置控制所述涵道式飞行器的降落路径；

所述动力系统包括桨毂和电机，用于提供推力辅助飞行器在空中停靠。