CN113247244A - 一种垂直起降飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明申请所提出的一种垂直起降飞行器，通过将垂直起降飞行动力装置与旋翼相结合，突破性的实现了让飞行器既能在较小的场地垂直起降，又能在空中快速、低耗油、长距离飞行，且具有良好的安全性。垂直起降飞行动力装置和被动式旋翼相组合，互相配合，互相支持，增强各自的优势，弥补各自的缺点，产生了一加一大于二的效果。垂直起降飞行动力装置只需在起飞降落时提供升力，而在平飞时旋翼提供升力，大大降低了能耗，使垂直起降飞行动力装置进行垂直起降或悬停的时间大大增加，同时能够更加适应不同的起降场地；垂直起降飞行动力装置也可以增强旋翼平飞时飞行器的安全性、机动性和灵活性。旋翼为可折叠设计，更便于在地面上行驶和停放。

Description

一种垂直起降飞行器

技术领域

本申请涉及一种航空领域的一种垂直起降飞行器。

背景技术

目前有电动式或油动式垂直起降飞行器，包括多轴飞行器，我们比较了解的有电动无人机、亿航载人飞行器等等，其由多个风扇或螺旋桨提供垂直起降的升力和平飞的动力，优点是起飞所需场地小、可垂直起降。缺点是航行速度慢、航行时间和距离短、安全性低、空气动力学效率相对较低等，造成其缺点的主要原因之一是其动力装置要始终为飞行器提供升力，这会消耗大量能量，并且会分走大量的用于平飞的推进功率；同时，由于其动力装置多为小型螺旋桨或风扇，其桨叶与空气作用面积小，排气速度高，因此推进效率低，能耗高。

目前还有旋翼机，其由设置在机身上部的被动式旋转旋翼和机身后部的平飞推力装置组成，平飞推力装置多为螺旋桨，升力由旋翼提供，优点是结构简单、安全性高、续航时间长、空气动力学效率高，其优点主要是来自于，由于旋翼所提供的升力是由于前进时与空气作用被动旋转产生的，因此不需要额外付出升力功率，大大降低了能耗；同时，旋翼与空气作用面积大，效率很高，可以实现长距离航行；而且，其可以自旋，在完全失去动力时可以缓慢下坠，因此安全性很高。但是其缺点是旋翼太大，在地面上起降受到场地空间、安全性等方面的限制，而且大多数旋翼机需要起飞跑道，因此对起降场地要求较高，很不方便。

发明内容

本发明申请通过将垂直起降飞行动力装置（包括多轴飞行动力装置）和旋翼组合起来，让飞行器在起飞和降落阶段使用垂直起降飞行动力装置，在平飞时使用旋翼，且二者紧密配合、互相促进，使功能得到加倍增强，比如：旋翼增强了垂直起降飞行器的飞行安全性、平飞距离、提升了续航时间，降低了能耗，从而增加了可悬停时间；而垂直起降飞行动力装置则增强了旋翼机的场地适应性、机动灵活性和悬停性能，二者融合从而打造出一种全新的飞行装置，实现了让飞行器更小巧、更便捷、更安全、更实用、飞行距离和续航时间更长的技术目标。

一种垂直起降飞行器，其特征在于，机身上设有垂直起降飞行动力装置，机身上部还设有一副旋翼，机身上还设有平飞推力装置，所述平飞推力装置为单独设置的飞行动力装置或由所述垂直起降飞行动力装置转变方向而成。

所述垂直起降飞行动力装置和平飞推力装置为喷气发动机、风扇或螺旋桨。

所述风扇或螺旋桨的动力装置为燃气涡轮、内燃机或电动机。

所述旋翼为被动式自转旋翼、或主动式旋翼，被动式自转旋翼或主动式旋翼的叶片本身为可折叠或伸缩式结构。

在所述旋翼叶片为可折叠式的结构中，所述旋翼的叶片包括互相铰接的数段叶片，且通过机械动力装置实现以铰接轴为轴转动，实现折叠或伸展，或者需折叠的翼片与桨榖之间通过铰链连接，以桨榖为轴可转动于另一侧叠放；

在所述旋翼叶片为伸缩式的结构中，旋翼叶片为多个空心叶片相套可抽拉的结构，并通过机械动力装置使其相套缩回或抽拉伸出（包括利用离心力伸出）；

在所述旋翼为主动式旋翼的结构中，是在所述被动式自转旋翼的结构中，设有一动力装置与旋翼连接使旋翼保持主动旋转，持续提供升力。（多了一个持续输出动力使旋翼旋转的动力装置，可以用电动机和减速器，可通过倾转垂直起降飞行动力装置或通过液压发动机等方式抵消反扭矩作用，主动式旋翼也可以设有改变桨距的装置，也可以不设有。）

设有两组所述垂直起降飞行动力装置，分别位于机身主体的两侧，每组垂直起降飞行动力装置包括一个或多个所述垂直起降飞行动力装置，所述垂直起降飞行动力装置可通过机械折叠伸缩机构从机身的两侧伸展出或收回于机身。比如，每套飞行动力装置包括两个电动涵道风扇，即每侧设有两个，且各自通过机械折叠伸缩机构伸出或收回。

垂直起降飞行动力装置提供垂直推力，推动机身从地面飞起后，所述垂直起降飞行动力装置由垂直推力转向前进推力，或者所述单独的平飞推力装置启动并提供向前推力，所述被动式旋翼伸出并展开，在前进气流作用下被动旋转，为平飞持续提供升力。

包括一设置于机身的旋翼支撑杆，所述旋翼设置在支撑杆的端部，所述支撑杆固定于机身或可折叠收放于机身，所述推力装置设置于机身后部。

本飞行器可以加上动力车轮成为飞行汽车。

需要说明的是本申请之中的技术方案曾记载在之前所申请的专利：一种个人飞行背包（202010077372.X）中，即在先申请中的飞行背包是一种飞行器，其由两部分组成，一部分是垂直起降飞行动力装置（包括风扇或螺旋桨等），另一部分是升力装置（包括被动式旋翼或主动式旋翼），由飞行动力装置提供垂直起降动力，由被动式旋翼提供水平飞行的升力，而且作为一种飞行器，是否载人并不会影响本方案的根本结构。

垂直起降飞行动力装置，比如多轴螺旋桨，体积小，不占用空间，在地面上的时候，可以随时随地起飞，但如果单单使用垂直起降飞行动力装置，则垂直起降飞行动力装置要为保持升力耗费大量功率，而平飞推力则会受到影响，相比带有旋翼的飞行装置存在耗油量大、续航时间短、安全性低、速度慢等缺点。而如果只是旋翼机，飞行器只需要提供平飞推力，旋翼可以提供由平飞所产生的自然升力，飞行器的全部功率可以用于平飞的推力，少部分通过旋翼转化为升力，因此能耗很低，从而可以使续航时间增加，而旋翼机被认为是最安全的飞行器，因为其可以自旋，但是，其不能垂直起降，且其在起飞降落时对场地要求大。

本申请的的不同构思在于，通过将垂直起降飞行动力装置与被动式旋翼相结合，突破性的实现了让现有飞行器既能在较小的场地垂直起降，又能在空中快速飞行、低耗油、长距离飞行，且具有良好的安全性，旋翼和垂直起降飞行动力装置为可折叠设计，更便于在地面上行驶和停放，而且，旋翼相对于固定翼有更小的体积、更轻的重量和更容易折叠收放的特点。

本发明申请所提出的一种垂直起降飞行器，让垂直起降飞行动力装置和被动式旋翼相组合，互相配合，互相支持，，从而增强各自的优势，弥补各自的缺点，产生了一加一大于二的效果。比如，垂直起降飞行动力装置只需要在起飞降落时提供升力，而在平飞时用旋翼提供升力，则大大降低了能耗，使垂直起降飞行动力装置进行垂直起降或悬停的时间大大增加，而旋翼也可以辅助进行垂直起降，增加垂直起降的安全性；同时垂直起降飞行动力装置也可以更好的实现旋翼平飞时或垂直起降时的姿态调整，比如，旋翼如果在空中动力旋转，垂直起降飞行动力装置可以倾转一定的角度，抵消旋翼的扭矩；而且，垂直起降飞行动力装置也可以增强旋翼平飞时飞行器的安全性、机动性和灵活性，可以随意自转方向等等，因此，这种新型飞行器解决了人们一直渴望但始终未能获得成功的技术难题，取得了超出预期的效果。

附图说明

下面结合附图和较佳实施例对本申请做详细说明，其中：

图1为一种垂直起降飞行器旋翼折叠后的侧视图；

图2为一种垂直起降飞行器旋翼展开后的侧视图。

具体实施方式

如图1所示，飞行器机身5上设有垂直起降飞行动力装置螺旋桨4（也可以是涵道风扇），为四个支臂伸出机身外，每个支臂端部设有上下两个螺旋桨，可折叠被动式自转旋翼1在不用时折叠于机身5上，旋翼1设置在支撑杆2的端部，支撑杆2也可折叠收放于机身5，机身5后方还设有平飞推力螺旋桨3（如果不设有3，则螺旋桨4可倾转提供平飞推力）。

如图2所示，在飞行时，螺旋桨4提供垂直动力，飞到空中后，旋翼支撑杆2伸出，自转旋翼1展开，平飞推力螺旋桨3提供向前的动力，使飞行器向前飞行，旋翼1由于前飞时的气流使其转动，提供平飞时的升力，此时，螺旋桨4可以不用再提供升力，降落时自转旋翼1收回，螺旋桨4提供垂直动力，落地后旋翼1收回，解决了起飞和降落时空间的局限和安全性问题，也解决了平飞时效率不高的问题，因此提高了燃油或电能的利用率，从而大幅提高了续航时间和续航里程。

Claims (8)

1.一种垂直起降飞行器，其特征在于：机身上设有垂直起降飞行动力装置，机身上部还设有一副旋翼，机身上还设有平飞推力装置，所述平飞推力装置为单独设置的飞行动力装置或由所述垂直起降飞行动力装置转变方向而成。

2.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：所述垂直起降飞行动力装置和平飞推力装置为喷气发动机、风扇或螺旋桨。

3.如权利要求2所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：所述风扇或螺旋桨的动力装置为燃气涡轮、内燃机或电动机。

4.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：所述旋翼为被动式自转旋翼、或主动式旋翼，被动式自转旋翼或主动式旋翼的叶片本身为可折叠或伸缩式结构。

5.如权利要求4所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：在所述旋翼叶片为可折叠式的结构中，所述旋翼的叶片包括互相铰接的数段叶片，且通过机械动力装置实现以铰接轴为轴转动，实现折叠或伸展，或者需折叠的翼片与桨榖之间通过铰链连接，以桨榖为轴可转动于另一侧叠放；

在所述旋翼叶片为伸缩式的结构中，旋翼叶片为多个空心叶片相套可抽拉的结构，并通过机械动力装置使其相套缩回或抽拉伸出；

在所述旋翼为主动式旋翼的结构中，是在所述被动式自转旋翼的结构中，设有一动力装置与旋翼连接使旋翼保持主动旋转，持续提供升力。

6.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：设有两组所述垂直起降飞行动力装置，分别位于机身主体的两侧，每组垂直起降飞行动力装置包括一个或多个所述垂直起降飞行动力装置。

7.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：垂直起降飞行动力装置提供垂直推力，推动机身从地面飞起后，所述垂直起降飞行动力装置由垂直推力转向前进推力，或者所述单独的平飞推力装置启动并提供向前推力，所述被动式旋翼伸出并展开，在前进气流作用下被动旋转，为平飞持续提供升力。

8.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：包括一设置于机身的旋翼支撑杆，所述旋翼设置在支撑杆的端部，所述支撑杆固定于机身或可折叠收放于机身。

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