CN110217384A - 用于旋翼飞行器的推进系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于旋翼飞行器的推进系统，该推进系统包括第一桨组件、第二桨组件以及驱动系统，第一桨组件包括多个第一桨叶，第二桨组件包括多个第二桨叶，驱动系统适于为第一桨叶和第二桨叶提供扭矩。第一桨叶具有比第二桨叶的旋转惯量大的旋转惯量。与第一桨叶相比，第二桨叶适于响应于来自驱动系统的扭矩而经历更大的角加速度，由此提供用于旋翼飞行器的响应性推力控制。

Description

用于旋翼飞行器的推进系统

技术领域

本公开总体上涉及能够操作用在旋翼飞行器上的推进系统，并且特别地涉及包括两个或更多个桨的推进系统，所述两个或更多个桨具有不同旋转惯量桨以满足旋翼飞行器的推力、响应性、操控性和其他要求。

背景技术

直升机的主桨或旋翼产生用于飞行所必需的竖向升力。关于主桨的性能的一个考虑因素是主桨输出足够的推进推力以在所有的操作条件下保持飞行的能力。例如，主桨可能需要在起飞期间或当执行特定操纵时输出较高的推力。在这些情况下，主桨可能需要以其最大能力或接近其最大能力输出推力。关于主桨的性能的另一个考虑因素是主桨在改变或校正直升机的推进推力时的响应性。理论上，主桨应该能够迅速地改变速度以快速地或准确地控制直升机的推力，由此满足直升机的操控性要求。当前的桨——包括固定的和可变的旋转速度系统两者——面临着满足上面提及的推力和响应性两者要求的困难。例如，尽管大型主桨能够容易地满足用于飞行的最大推进推力要求，但是主桨的相应的较大旋转惯量可能在快速推力调节为必需时阻碍其响应性。与之相反，具有较低旋转惯量的较小主桨可能更容易满足响应性要求，但是较小的主桨不能够输出直升机在所有操作条件下所需的推力。因此，已经产生对能够满足旋翼飞行器的推力、响应性、操控性、成本及其他要求的改进的推进系统的需求。

发明内容

在第一方面，本公开涉及一种用于旋翼飞行器的推进系统，该推进系统包括第一桨组件、第二桨组件以及驱动系统，第一桨组件包括多个第一桨叶，第二桨组件包括多个第二桨叶，驱动系统适用于为第一桨叶和第二桨叶提供扭矩。第一桨叶的旋转惯量大于第二桨叶的旋转惯量。与第一桨叶相比，第二桨叶适于响应于来自驱动系统的扭矩而经历较大的角加速度，由此提供用于旋翼飞行器的响应性推力控制。

在一些实施方式中，第一桨叶和第二桨叶可以包括定桨距桨叶。在某些实施方式中，第一桨叶可以比第二桨叶长。在一些实施方式中，第一桨叶可以由与第二桨叶的材料不同的材料形成。在某些实施方式中，多个第一桨叶的桨叶数目可以比多个第二桨叶的桨叶数目大。在一些实施方式中，第一桨叶可以比第二桨叶宽。在某些实施方式中，第一桨叶可以包括周向梢端环。在一些实施方式中，第一桨组件和/或第二桨组件可以是敞开或带罩的。在某些实施方式中，第一桨组件可以适于提供比第二桨组件的最大推力大的最大推力。在一些实施方式中，第一桨组件和第二桨组件可以提供用于旋翼飞行器的竖向提升推力。在某些实施方式中，第一桨组件可以适于在驱动系统提供零扭矩时响应于旋翼飞行器的下降而自动旋转。在一些实施方式中，驱动系统可以包括第一马达和第二马达。在这些实施方式中，第一桨组件可以包括第一马达而第二桨组件可以包括第二马达。在某些实施方式中，驱动系统可以包括发动机和马达。在这些实施方式中，发动机可以为第一桨组件提供旋转能，而马达可以为第二桨组件提供旋转能。在一些实施方式中，驱动系统可以包括电动马达、液压马达或变速马达。

在第二方面，本公开涉及一种旋翼飞行器，该旋翼飞行器包括机身和联接至机身的推进系统。推进系统包括第一桨组件、第二桨组件和驱动系统，第一桨组件包括多个第一桨叶，第二桨组件包括多个第二桨叶，驱动系统适于为第一桨叶和第二桨叶提供扭矩。第一桨叶具有比第二桨叶的旋转惯量大的旋转惯量。与第一桨叶相比，第二桨叶适于响应于来自驱动系统的扭矩而经历较大的角加速度，由此提供用于旋翼飞行器的响应性推力。

在一些实施方式中，第二桨组件可以包括多个桨组件，比如包括四个或更多个桨组件。在某些实施方式中，第一桨组件可以包括具有杆柱的中央桨组件，并且第二桨组件可以关于中央桨组件的杆柱径向对称。在一些实施方式中，中央桨组件可以形成旋翼盘，并且第二桨组件可以设置在中央桨组件的旋翼盘的外侧或下面。在某些实施方式中，中央桨组件的第一桨叶可以包括可变桨距桨叶，并且第二桨组件的第二桨叶可以包括定桨距桨叶。在一些实施方式中，驱动系统可以包括发动机和马达。在这些实施方式中，发动机可以为中央桨组件提供旋转能，而马达可以为第二桨组件提供旋转能。而且，在这些实施方式中，第二桨组件可以各自包括相应的马达。在某些实施方式中，旋翼飞行器可以包括由机身支撑的第一翼和第二翼，第一翼和第二翼各自具有外侧端部。在这些实施方式中，第一桨组件可以包括各自联接至第一翼或第二翼中的相应一者的外侧端部的多个第一桨组件，并且多个第一桨组件各自可以是能够相对于机身倾斜的。在一些实施方式中，多个第一桨组件可以包括多个第一带罩的桨组件。在某些实施方式中，旋翼飞行器可以包括关于机身设置的封闭翼。在这些实施方式中，第一桨组件可旋转地联接至机身，而第二桨组件可以包括各自可旋转地联接至封闭翼的多个第二桨组件。在一些实施方式中，旋转飞行器可以包括飞行控制计算机，该飞行控制计算机具有与第一桨组件和第二桨组件通信的推力控制器。推力控制器能够操作成使用第一桨组件和第二桨组件来控制旋翼飞行器的推力。在某些实施方式中，推力控制器可以包括推力确定模块和桨控制模块，推力确定模块能够操作成确定用于旋翼飞行器的推力调节，桨控制模块能够操作成使用第一桨组件和第二桨组件来修正旋翼飞行器的推力。

附图说明

为了更完整理解本公开的特征和优点，现在参照详细描述以及附图，在附图中，不同附图中的对应的附图标记指代对应的部分并且在附图中：

图1A至图1D是根据本公开的实施方式的包括推进系统的旋翼飞行器的示意性图示；

图2A至图2B是根据本公开的实施方式的包括推进系统的旋翼飞行器的俯视图；

图3A至图3F是根据本公开的实施方式的包括推进系统的旋翼飞行器的各种视图。

具体实施方式

尽管在下面对本公开的各种实施方式的实施以及使用进行了详细地讨论，但应当理解的是，本公开提供了许多可应用的创造性构思，这些构思可以在很多种具体的环境下实施。本文中讨论的具体的实施方式仅是说明性的并且不限于本公开的范围。出于清楚的目的，实际的实现形式的所有特征可以不在本说明书中描述。当然，应当理解的是，在任何这种实际的实施方式的开发中，必须做出许多针对具体实现形式的决策以实现开发人员的具体目标，比如符合系统相关的约束和业务相关的约束，这些目标可能因实现形式不同而不同。另外，应当理解的是，这些开发工作可能是复杂并且耗时的，然而这对于受益于本公开的本领域技术人员来说不过是常规工作。

在说明书中，可以对如附图中所描绘的各个部件之间的空间关系和部件的各方面的空间取向进行参照。然而，如本领域技术人员在完全阅读完本公开之后将意识到的，本文中描述的装置、构件、设备等可以以任何期望的取向定位。因此，由于本文中描述的装置可以以任何期望的方向取向，因而使用术语比如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”或其他类似术语来描述各部件之间的空间关系或描述这些部件各方面的空间取向应当被理解为相应地描述这些部件之间的相对关系或这些部件各方面的空间取向。如本文中所使用的，术语“联接”可以包括通过任何装置的直接或间接的联接，包括通过仅接触或通过移动和/或非移动的机械连接。

参照附图中的图1A至图1D，旋翼飞行器被示意性地图示并且总体上标示为10。旋翼飞行器10包括机身12，尾梁(tailboom)14从机身12延伸。可旋转地联接至尾梁14的尾部部分的尾部旋翼16控制旋翼飞行器10的偏航。起落架系统18为旋翼飞行器10提供地面支撑。直升机通常依赖于位于机身12的顶部的单个主桨、或旋翼以提供推进。如本文中所使用的——包括在权利要求中的所使用的——桨可以包括定桨距且旋转速度可变的旋翼系统和/或可变桨距的且旋转速度固定的旋翼系统。然而单个桨折衷了直升机的最大推力和响应性要求。特别地，虽然大型桨能够在所有操作环境下提供足够的推进推力，但是大型桨由于桨的高旋转惯量而不能够以充分响应的方式管理旋翼飞行器10的推进推力或取向，由此对旋翼飞行器10的操控性与机动性造成不利的影响。与之相反，虽然具有低旋转惯量的小型桨是具有充分响应性的，但是在一些操作环境下——比如起飞期间——不能满足直升机的推力需求。

为了解决当前直升机的这些和其他缺陷，旋翼飞行器10包括联接至机身12的推进系统20。推进系统20包括中央桨组件22和设置在中央桨组件22的旋翼盘26外部并且与中央桨组件22的旋翼盘26大致在相同平面上的四个桨组件24a、24b、24c、24d。中央桨组件22和桨组件24a、24b、24c、24d可以为旋翼飞行器10提供竖向升力或其他方向的推力。中央桨组件22包括为桨叶30提供扭矩的马达28。桨组件24a、24b、24c、24d各自包括分别为桨叶34a、34b、34c、34d提供扭矩的马达32a、32b、32c、32d。桨叶30、34a、34b、34c、34d可以是定桨距桨叶并且马达28、32a、32b、32c、32d可以是能够产生宽范围的每分钟转数(RPM)的变速马达。桨组件24a、24b、24c、24d关于中央桨组件22的杆柱36径向对称，但非对称的构型也落在该图示的说明性的实施方式的范围内。

中央桨组件22的桨叶30具有的旋转惯量或惯性矩或角质量大于桨组件24a、24b、24c、24d的桨叶34a、34b、34c、34d的旋转惯量或惯性矩或角质量。在图示的实施方式中，桨叶30由于比桨叶34a、34b、34c、34d长而具有更大的旋转惯量。桨叶30因此就面积和直径而言形成比桨叶34a、34b、34c、34d的旋翼盘38a、38b、38c、38d中的每一者大的旋翼盘26。由于桨叶34a、34b、34c、34d比桨叶30短，因此与桨叶30响应于来自马达28的扭矩而经历的角加速度相比，桨叶34a、34b、34c、34d适于响应于来自马达32a、32b、32c、32d的扭矩经历更大的角加速度。另一方面，桨叶30能够产生比桨叶34a、34b、34c、34d的中每一组产生的最大推力大的最大推力。以这种方式，推进系统20使用桨组件24a、24b、24c、24d提供用于旋翼飞行器10的响应性的控制、操控性和机动性，同时仍能够使用中央桨组件22产生在所有操作环境下所需的推进推力。中央桨组件22由于具有较大的惯量而能够使更大的空气体积移动和/或在输出推力方面可以是更高效的。然而，桨组件24a、24b、24c、24d可以更快地响应来自飞行员或其他地方的控制输入40，并且能够迅速地改变速度以用于旋翼飞行器10的更精准控制。桨组件24a、24b、24c、24d的较小的直径也降低了旋转桨叶34a、34b、34c、34d的梢端速度并且因此降低了桨叶34a、34b、34c、34d的旋转噪音。因此，在减少噪音环境是优选的情况下、比如在空中侦查或秘密操作期间，可以利用桨组件24a、24b、24c、24d。推进系统20还通过例如允许在中央桨组件22故障的情况下利用桨组件24a、24b、24c、24d提供推进推力而提供额外优势。桨组件24a、24b、24c、24d实现了更灵活的旋翼飞行器10，而较高惯量的中央桨组件22有助于高效地提供用于最大有效载荷承载能力的高推力。通过利用桨组件24a、24b、24c、24提供更快和/或更精准的推力或推进调节以及利用中央桨组件22实现较高的最大推力，推进系统20能够利用两个或更多个桨——比如图示的实施方式中的五个桨——来实现旋翼飞行器10的最大推力、最佳的响应性和推力管理的成本。

马达28、32a、32b、32c、32d是旋翼飞行器10的为推进系统20提供旋转能的驱动系统的一部分。尽管马达28、32a、32b、32c、32d是能够具有较大RPM设定范围的变速马达，但是在其他实施方式中马达28、32a、32b、32c、32d可以是定速马达或其他类型的马达。例如，马达28、32a、32b、32c、32d中的任一者或更多者可以是堆叠的马达组件，在堆叠的马达组件中，两个或更多个马达端部对端部地堆叠并且驱动单个驱动轴以为相应的桨组件提供扭矩。马达28、32a、32b、32c、32d中的任一者或更多者可以是电动马达、液压马达或机械驱动马达。在其他实施方式中，旋翼飞行器10的驱动系统可以包括为中央桨组件22提供旋转能的发动机(未示出)，并且马达32a、32b、32c、32d可以是为桨组件24a、24b、24c、24d提供旋转能的电动马达或液压马达。在这些实施方式中，中央桨组件22可以以大致固定的速度旋转并且桨叶30可以是可变桨距桨叶，而桨组件24a、24b、24c、24d可以以可变的速度旋转并且桨叶34a、34b、34c、34d可以是定桨距桨叶。推进系统20可以利用任何数目的马达或发动机来驱动包括在推进系统20中的桨组件。例如，推进系统20可以包括驱动所有桨组件22、24a、24b、24c、24d的单个马达或发动机。

桨组件22、24a、24b、24c、24d均为开放式桨组件。在其他实施方式中，桨组件22、24a、24b、24c、24d中的任一者或更多者可以是带罩的或位于管道中的桨组件。中央桨组件22的桨叶30的旋转惯量可以足够大以允许桨叶30在马达28提供零扭矩或小扭矩时响应于旋翼飞行器10的高速、低功率或不受控制的下降而自动旋转。旋翼飞行器10可以因此保持传统直升机的自动旋转能力。在其他实施方式中，桨组件24a、24b、24c、24d可以是高惯量桨组件并且中央桨组件22可以是低惯量桨组件。在其他实施方式中，桨组件22可以不相对于桨组件24a、24b、24c、24d居中定位，而是关于桨组件24a、24b、24c、24d形成对称或不对称的不同构型。此外，尽管桨组件24a、24b、24c、24d各自均被联接至机身12的顶部的相应的伸杆42a、42b、42c、42d支撑，但桨组件24a、24b、24c、24d可以以任何方式联接至机身12或中央桨组件22。在一些实施方式中，伸杆42a、42b、42c、42d可以是可移动地、可旋转地或可伸缩地联接至机身12以允许桨组件24a、24b、24c、24d相对于机身12的运动。

旋翼飞行器10包括飞行控制计算机44。在一些实施方式中，飞行控制计算机44包括使用桨组件22、24a、24b、24c、24d来控制旋翼飞行器10的推力的推力控制器46。推力控制器46可以与桨组件22、24a、24b、24c、24d进行机械的、电的、无线的、计算机的或任何其他类型的通信48。推力控制器46包括推力确定模块50，推力确定模块50用于确定用以改变或校正旋翼飞行器10的推力——包括取向——的量。在确定用于旋翼飞行器10的推力调节中，推力确定模块50可以包括并利用任何数目的下述传感器或组合：冲压空气传感器、下冲传感器、空速传感器、高度传感器、姿态传感器、风速传感器、循环控制位置传感器、集中控制位置传感器、侧倾率传感器、偏航率传感器、俯仰率传感器、加速度传感器——比如法向、横向和/或纵向加速度传感器——、斜盘倾角传感器、旋翼拍动传感器、机械故障传感器、健康监测系统、下降率传感器、交通警报传感器或适合于执行本文中公开的说明性实施方式的任何其他传感器。推力控制器46还包括桨控制模块52，该桨控制模块52用于使用桨组件22、24a、24b、24c、24d来修正旋翼飞行器10的推力。桨控制模块52可以确定每个桨组件22、24a、24b、24c、24d的用以实现由推力确定模块50确定的旋翼飞行器10的期望取向或推力所需的推力幅值。桨控制模块52还可以确定必须以多快的速度实施推力才能及时地实现期望的取向或推力。因此，桨控制模块52可以在考虑中央桨组件22具有比桨组件24a、24b、24c、24d的旋转惯量高的旋转惯量并因而具有比桨组件24a、24b、24c、24d的角加速度低的角加速度的情况下，确定是否使每个桨组件22、24a、24b、24c、24d旋转以及使每个桨组件22、24a、24b、24c、24d旋转的速度。在一个非限制性示例中，推力确定模块50可以确定需要推力快速平衡旋翼飞行器10的侧倾，并且桨控制模块52可以激活桨组件24c和24d以快速调节旋翼飞行器10的侧倾。在另一示例中，推力确定模块50可以确定需要推力来调平旋翼飞行器10的俯仰，并且桨控制模块52可以激活桨组件24a和24d以快速调节旋翼飞行器10的俯仰。推力控制器46因此通过根据操作环境的推力和响应性要求选择性地激活桨组件22、24a、24b、24c、24d而增强旋翼飞行器10的操控性、机动性和控制性。

应当理解的是，旋翼飞行器10仅是可能实现本文中公开的实施方式的各种飞行器的示例。实际上，推进系统20可以在具有两个或更多个桨或旋翼的任何飞行器上实现。其他飞行器实现形式可包括混合动力飞行器、倾转旋翼飞行器、倾转翼飞行器、四倾转旋翼飞行器、无人驾驶飞行器、旋翼机、固定翼飞机、直升机等。推进系统20还可以应用在具有分布式推进系统的任何旋翼飞行器上，该分布式推进系统具有两个或更多个由电的、液压的、机械的或其他能量源提供动力的旋翼。因此，这些本领域技术人员将意识到的是，推进系统20可以一体地形成为各种飞行器构型。应当理解的是，尽管飞行器特别适合于实现本公开的实施方式，但非飞行器的交通工具和装置也可能实现这些实施方式。

参照附图中的图2A至图2B，各种推进系统构型被示出，通过这些推进系统构型可以区分其中的桨组件的旋转惯量。参照图2A，旋翼飞行器100包括高惯量桨组件102，该高惯量桨组件102在低惯量桨组件104a、104b、104c、104d之间居中定位。低惯量桨组件104a、104b、104c、104d关于高惯量桨组件102径向对称。每个桨组件102、104a、104b、104c、104d分别包括马达106、108a、108b、108c、108d并且分别包括桨叶110、112a、112b、112c、112d。高惯量桨组件102具有比低惯量桨组件104a、104b、104c、104d的旋转惯量高的旋转惯量。尽管桨叶110和桨叶112a、112b、112c、112d均具有相同的长度，但是高惯量桨组件102包括数目较多的桨叶110。高惯量桨组件102包括八个桨叶，而低惯量桨组件104a、104b、104c、104d均包括两个桨叶，但桨叶的精确数目可以根据实施方式而不同。由于高惯量桨组件102包括较大数目的桨叶，因此，与每个低惯量桨组件104a、104b、104c、104d的桨叶112a、112b、112c、112d相比，桨叶110总体上具有较高的旋转惯量、具有较低的角加速度并且能够产生较高的最大推力。还有助于高惯量桨组件102的较高旋转惯量的是周向梢端环114，该周向梢端环114联接至桨叶110的外梢端并且能够与高惯量桨组件102一起旋转。周向梢端环114可以有助于降低梢端和效率损失，增加推力性能并且降低由高惯量桨组件102产生的噪音。周向梢端环114还可以有助于降低飞行期间桨叶110上的边流，边流可能产生不期望的力作用在旋翼飞行器100上。

参照图2B，旋翼飞行器116包括高惯量桨组件118，该高惯量桨组件118居中地定位在低惯量桨组件120a、120b、120c、120d之间。低惯量桨组件120a、120b、120c、120d关于高惯量桨组件118径向对称。每个桨组件118、120a、120b、120c、120d分别包括马达122、124a、124b、124c、124d并且分别包括桨叶126、128a、128b、128c、128d。高惯量桨组件118具有比低惯量桨组件120a、120b、120c、120d的旋转惯量高的旋转惯量。尽管桨叶126、128a、128b、128c、128d均具有相同的长度，但是高惯量桨组件118由于桨叶126由不同于桨叶128a、128b、128c、128d的材料形成而实现比低惯量桨组件120a、120b、120c、120d的旋转惯量高的旋转惯量。特别地，桨叶128a、128b、128c、128d由比桨叶126的材料轻的材料形成。在一个非限制性示例中，桨叶126可以由铝或铝合金材料形成，而桨叶128a、128b、128c、128d可以由更轻的复合材料或碳基材料形成。这些复合材料或碳基材料可能比形成桨叶126的材料更昂贵。如果成本是不可避免的设计约束，那么复合材料、碳基材料或其他更昂贵的材料可能更谨慎地使用在旋翼飞行器116的整个桨组件中。在一些实施方式中，桨叶128a、128b、128c、128d可以由低惯量且低强度的材料形成，而桨叶126可以由高惯量且高强度的材料形成。

在一些实施方式中，高惯量桨组件118的桨叶126可以包括梢端重量以增加桨叶126的旋转惯量，这还可以辅助高惯量桨组件118执行自动旋转操纵。桨组件118、120a、120b、120c、120d的旋转惯量还可以通过使桨叶128a、128b、128c、128d的宽度与桨叶126的宽度不同而彼此区分。例如，桨叶128a、128b、128c、128d的宽度130可以比桨叶126的宽度132小。桨组件118、120a、120b、120c、120d的旋转惯量还可以通过使桨叶128a、128b、128c、128d的表面面积与桨叶126的表面面积不同而彼此区分。不论桨叶126、128a、128b、128c、128d是否由相同的材料形成，桨叶126、128a、128b、128c、128d的宽度和表面面积可以不同。在图示的实施方式中，高惯量桨组件的桨叶由于更长、更宽、更多、较大或较重或由于任何其他的物理属性而可以具有比低惯量桨组件的总体质量高的总体质量。

参照附图中的图3A至图3F，示意性地图示了用于旋翼飞行器的各种推进系统构型。参照图3A至图3B，旋翼飞行器200包括四个低惯量桨组件202a、202b、202c、202d和居中定位的高惯量桨组件204，这些桨组件各自具有通过相应的马达旋转的相应桨叶。低惯量桨组件202a、202b、202c、202d关于高惯量桨组件204的杆柱206径向对称。高惯量桨组件204具有比低惯量桨组件202a、202b、202c、202d的旋转惯量高的旋转惯量。低惯量桨组件202a、202b、202c、202d设置在高惯量桨组件204的旋翼盘208的下面。因此，低惯量桨组件202a、202b、202c、202d位于高惯量桨组件204的旋翼洗流(rotor wash)内。尽管低惯量桨组件202a、202b、202c、202d被图示出为在旋翼盘208的外圆周的内侧，但低惯量桨组件202a、202b、202c、202d也可以部分地或完全地位于旋翼盘208的外圆周的外侧。低惯量桨组件202a、202b、202c、202d可以设置在高惯量桨组件204下方的任何距离210处。在其他实施方式中，高惯量桨组件204与每个低惯量桨组件202a、202b、202c、202d之间的距离可以是不一致的。

参照图3C，旋翼飞行器214包括六个低惯量桨组件216a、216b、216c、216d、216e、216f和居中定位的高惯量桨组件218，这些桨组件各自具有通过相应马达旋转的相应桨叶。低惯量桨组件216a、216b、216c、216d、216e、216f关于旋翼飞行器214的等分纵向轴线220对称。高惯量桨组件218具有比低惯量桨组件216a、216b、216c、216d、216e、216f的旋转惯量高的旋转惯量。旋翼飞行器214的高惯量桨组件与低惯量桨组件比例可以是任意的，比如2:1、3:1、4:1、4:2、6:1、3:2、9:1、1:2、1:3、1:4、2:4、1:6、2:3、9:1或任何其他比率。伸杆222a、222b、222c、222d、222e、222f各自支撑单个相应的低惯量桨组件216a、216b、216c、216d、216e、216f，但是在其他实施方式中，每个伸杆222a、222b、222c、222d、222e、222f可以支撑不止一个桨组件。

参照图3D，旋翼飞行器226包括由机身232支撑的翼228、230。高惯量桨组件234a、234b可旋转地联接至翼228、230的外侧端部，并且桨组件234a、234b各自分别包括罩或管236a、236b。低惯量桨组件238a、238b、238c、238d也包括相应的罩或管240a、240b、240c、240d。低惯量桨组件238a、238b的罩240a、240b分别通过连接构件242a、242b联接至高惯量桨组件234a的罩236a。低惯量桨组件238a、238b可以根据实施方式相对于高惯量桨组件234a是固定或是能够倾斜的。低惯量桨组件238c、238d的罩240c、240d分别通过连接构件242c、242d联接至高惯量桨组件234b的罩236b。低惯量桨组件238c、238d可以根据实施方式相对于高惯量桨组件234b是固定或是能够倾斜的。桨组件234a、234b、238a、238b、238c、238d各自均具有通过相应的马达旋转的相应桨叶。桨组件234a、234b、238a、238b、238c、238d关于旋翼飞行器226的等分纵向轴线244对称。高惯量桨组件234a、234b具有比低惯量桨组件238a、238b、238c、238d的旋转惯量高的旋转惯量。高惯量桨组件234a、234b可以是能够相对于机身232关于倾斜轴线246倾斜的，从而允许桨组件234a、234b、238a、238b、238c、238d在多个方向上提供推力。至少在该方面，旋翼飞行器226可以是倾转旋翼飞行器，其中，桨组件234a、234b、238a、238b、238c、238d根据桨组件234a、234b、238a、238b、238c、238d的倾斜取向来提供用于竖向起飞和降落(VTOL)以及向前飞行两者的推力。尽管所有的桨组件234a、234b、238a、238b、238c、238d在图示的实施方式中是带罩的，但是旋翼飞行器226可以包括开放式桨组件与带罩的桨组件之间的任何比例。例如，低惯量桨组件238a、238b、238c、238d反而可以是开放式桨组件。而且，尽管低惯量桨组件238a、238b、238c、238d联接至罩236a、236b，但是低惯量桨组件238a、238b、238c、238d可以反而直接联接至机身232或是旋翼飞行器226的其他部分。

参照图3E至图3F，无人旋翼飞行器250包括由封闭的翼254环绕的机身252。高惯量桨组件256可旋转地联接至机身252，并且低惯量桨组件258可旋转地联接至封闭的翼254。封闭的翼254通过辐条260联接至机身252。桨组件256、258各自为开放式桨组件并且具有通过相应的电动马达或液压马达旋转的相应桨叶。高惯量桨组件256具有比低惯量桨组件258的旋转惯量高的旋转惯量。尽管在图示的实施方式中示出了九个低惯量桨组件258和单个高惯量桨组件256，但是旋翼飞行器250可以根据旋翼飞行器的要求和期望的特征而包括任何数目的低惯量桨组件或高惯量桨组件。在一些实施方式中，高惯量桨组件256可以包括可变桨距桨叶。此外，任何数目的桨组件256、258可以是带罩的而不是开放式的。在其他实施方式中，辐条260还可以包括可旋转地联接至辐条260的桨组件。

本实施方式的飞行控制计算机优选地包括计算元件、比如非暂时性计算机可读存储媒介，计算元件包括能够由处理器执行的用以控制飞行操作的计算机指令。计算元件可以被实现为一个或更多个通用计算机、专用计算机或其他具有记忆和处理能力的机器。计算元件可以包括一个或更多个记忆存储模块，所述一个或更多个记忆存储模块包括但是不限于内部存储存储器，比如随机存取存储器、非易失性存储器比如只读存储器、可移动存储器比如磁存储器、光存储器、固态存储存储器或其他合适的存储器存储实体。计算元件可以实现为基于微处理器的系统，该系统能够操作成执行机器可执行指令形式的程序代码。计算元件可以经由可以包括有线和无线连接两者的专有加密网、公共加密网络、因特网或其他合适的通信网络而能够选择性地连接至其他计算机系统。

已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的实施方式的前述描述。并非旨在详尽的或将本公开限制于所公开的精确形式，并且根据上述教示可以进行修改和变化，或者可以从本公开的实践中获得改型和变型。对实施方式进行选择并描述是为了解释本公开的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够在各种实施方式中利用本公开并且通过适于预期的特定用途的各种改型利用本公开。在不脱离本公开的范围的情况下，可以在实施方式的设计、操作条件和布置中进行其他替换、改型、变化和省略。对本领域技术人员来说，当参照说明书，这些说明性的实施方式以及其他实施方式的这种改型和组合将是明显的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何这种改型或实施方式。

Claims (20)

1.一种用于旋翼飞行器的推进系统，所述推进系统包括：

第一桨组件，所述第一桨组件包括多个第一桨叶；

第二桨组件，所述第二桨组件包括多个第二桨叶；以及

驱动系统，所述驱动系统适于为所述第一桨叶和所述第二桨叶提供扭矩；

其中，所述第一桨叶的旋转惯量大于所述第二桨叶的旋转惯量；以及

其中，与所述第一桨叶相比，所述第二桨叶适于响应于来自所述驱动系统的扭矩而经历更大的角加速度，由此提供用于所述旋翼飞行器的响应性推力控制。

2.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨叶和所述第二桨叶还包括定桨距桨叶。

3.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨叶比所述第二桨叶长。

4.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨叶由与所述第二桨叶不同的材料形成。

5.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述多个第一桨叶的桨叶数目比所述多个第二桨叶的桨叶数目大。

6.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨叶比所述第二桨叶宽。

7.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨叶还包括周向梢端环。

8.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨组件和所述第二桨组件中的至少一者还包括带罩的桨组件。

9.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨组件和所述第二桨组件中的至少一者还包括开放式桨组件。

10.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述第一桨叶适用于提供比所述第二桨叶的最大推力大的最大推力。

11.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述驱动系统还包括电动马达。

12.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述驱动系统还包括液压马达。

13.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述驱动系统还包括变速马达。

14.一种旋翼飞行器，包括：

机身；以及

联接至所述机身的推进系统，所述推进系统包括：

第一桨组件，所述第一桨组件包括多个第一桨叶；

第二桨组件，所述第二桨组件包括多个第二桨叶；以及

驱动系统，所述驱动系统适于为所述第一桨叶和所述第二桨叶提供扭矩；

其中，所述第一桨叶的旋转惯量大于所述第二桨叶的旋转惯量；以及

其中，与所述第一桨叶相比，所述第二桨叶适于响应于来自所述驱动系统的扭矩经历更大的角加速度，由此提供用于所述旋翼飞行器的响应性推力控制。

15.根据权利要求14所述的旋翼飞行器，其中，所述第二桨组件还包括多个第二桨组件。

16.根据权利要求15所述的旋翼飞行器，其中，所述多个第二桨组件还包括至少四个第二桨组件。

17.根据权利要求15所述的旋翼飞行器，其中，所述第一桨组件还包括具有杆柱的中央桨组件；并且

其中，所述第二桨组件关于所述中央桨组件的所述杆柱径向对称。

18.根据权利要求17所述的旋翼飞行器，其中，所述中央桨组件形成旋翼盘并且所述第二桨组件设置在所述中央桨组件的所述旋翼盘的外侧。

19.根据权利要求17所述的旋翼飞行器，其中，所述中央桨组件形成旋翼盘，并且所述第二桨组件设置在所述中央桨组件的所述旋翼盘的下面。

20.根据权利要求17所述的旋翼飞行器，其中，所述中央桨组件的所述第一桨叶还包括可变桨距桨叶；并且

其中，所述第二桨组件的所述第二桨叶还包括定桨距桨叶。