CN114056558A - 一种垂直起降电动飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垂直起降电动飞行器，属于飞行设备技术领域，解决了相关技术中的飞行器飞行阻力较大的技术问题。该垂直起降电动飞行器包括机身，机身上安装有提供平飞推力的第一电动旋翼系统；固定翼，机身的两侧均固设有固定翼，每个固定翼上开设有若干上下贯穿的安装孔，每个安装孔中均安装有提供抬升升力的第二电动旋翼系统；盖板，每个安装孔的上下两端孔口处均盖合有盖板；驱动系统，安装在固定翼上，驱动系统的动力输出端与盖板相连以用于驱动盖板启闭安装孔的孔口。通过上述结构，该垂直起降平飞时受到的空气阻力更小，飞行效果更好，巡航速度更高，续航里程更长。

Description

一种垂直起降电动飞行器

技术领域

本发明属于飞行设备技术领域，特别涉及一种垂直起降电动飞行器。

背景技术

飞行器是一种高科技产物，并且随着技术的发展，出现了许多能够实现垂直起降的飞行器。目前，能垂直起降的飞行器基本分为以下三种：

1、倾转螺旋桨型飞行器，此类飞行器机身上设置有常规布局的固定翼，包括主翼和尾翼，主翼和尾翼上均安装有电机螺旋桨。在垂直起降模式下，螺旋桨在垂直方向旋转而提升升力，起升至一定高度后，改变电机螺旋桨的方向，使之从垂直方向不断改变为水平方向提供推力，完成从垂直起降模式到固定翼模式的变换；

2、倾转机翼型飞行器，此类飞行器机身上设置有常规布局的固定翼，包括主翼和尾翼，主翼和尾翼上均安装有电机螺旋桨。在垂直起降模式下，主翼、尾翼以及电机螺旋桨一起垂直水平面而提供垂直升力，起升至一定高度后，改变主翼和尾翼的角度，进而改变主翼和尾翼上的电机螺旋桨的角度，使得垂直的升力转变为前飞的推进力完成从垂直起降模式到固定翼模式的变换；

3、同时具有垂直起降旋翼和平飞旋翼的飞行器，垂直起降时，只驱动垂直起降旋翼工作而提供升力，起升一定高度后，驱动平飞旋翼工作并逐步关闭垂直升降旋翼，实现起降至平行状态的切换。

现有技术中的此类型飞行器虽然能够实现垂直起降以及平飞，但是飞行的阻力较大，以致巡航速度以及续航里程均不能进一步提高。

发明内容

本发明提供一种垂直起降电动飞行器，用于解决相关技术中的飞行器飞行阻力较大的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种垂直起降电动飞行器，包括：

机身，所述机身上安装有提供平飞推力的第一电动旋翼系统；

固定翼，所述机身的两侧均固设有所述固定翼，每个所述固定翼上开设有若干上下贯穿的安装孔，每个所述安装孔中均安装有提供抬升升力的第二电动旋翼系统；

盖板，每个所述安装孔的上下两端孔口处均盖合有所述盖板；

驱动系统，安装在所述固定翼上，所述驱动系统的动力输出端与所述盖板相连以用于驱动所述盖板启闭所述安装孔的孔口。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述机身具有机头和机尾，所述机身的两侧分别固设一个所述固定翼，所述固定翼在所述垂直起降电动飞行器平飞时的迎风面为斜面，所述斜面自所述机头朝所述机尾倾斜。

进一步地，为了更好的实现本发明，还包括垂直舵面和水平舵面，两个所述固定翼背离所述机身的一侧均安装有所述垂直舵面，两个所述固定翼靠近所述机尾的一侧均安装有所述水平舵面。

进一步地，为了更好地实现本发明，还包括垂直舵面和水平舵面，所述垂直舵面安装在所述机身的顶壁上并位于靠近所述机尾的位置，两个所述固定翼靠近所述机尾的一侧均安装有所述水平舵面。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一电动旋翼系统包括安装座、第一旋翼以及驱动所述第一旋翼转动的第一电动机，所述安装座安装在所述机尾，所述第一旋翼转动安装在所述安装座上，所述第一电动机固定安装在所述安装座上，并且所述第一电动机的动力输出端与所述第一旋翼相连。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述第二电动旋翼系统包括支架、第二旋翼以及驱动所述第二旋翼转动的第二电动机，每个所述安装孔中均固接有一所述支架，每个所述支架上均转动安装所述第二旋翼，并且每个所述支架上均固接有一所述第二电动机，所述第二电动机的动力输出端与所述第二旋翼相连。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述安装孔为直通孔，并且若干所述安装孔在所述固定翼上均匀分布。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述机身的底壁和/或所述固定翼的底壁上安装有起落架。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供的垂直起降电动飞行器包括机身、第一电动旋翼系统、固定翼、第二电动旋翼系统、盖板以及驱动系统，第一电动旋翼系统安装在机身上，该第一电动旋翼系统为飞行器提供平飞动力，在固定翼上开设有若干上下贯穿的安装孔，每个安装孔中均安装有上述第二电动旋翼系统，该第二电动旋翼系统为飞行器提供抬升升力，在每个安装孔的上下两端孔口处均盖合有上述盖板，驱动系统安装在固定翼上，并且驱动系统的动力输出端与盖板相连以驱动盖板启闭上述安装孔的孔口。

通过上述结构，本发明提供的垂直起降电动飞行器依靠若干嵌装在固定翼内的第二电动旋翼系统提供抬升动力，从而实现垂直起降，在抬升至一定高度后，逐步关闭第二电动旋翼系统并利用驱动系统驱动盖板闭合安装孔的上下两端孔口且驱动第一电动旋翼系统运行，从而实现在一定高度平飞，该垂直起降电动飞行器中，实现垂直起降的第二电动旋翼系统采用内嵌的方式隐藏在固定翼内部，这样，第二电动旋翼系统不会对平行的飞行器造成阻力，因此，该垂直起降电动飞行器平飞时的阻力相较于现有技术而言更小，另外，由于通过分化的方式，将现有技术中加大尺寸的螺旋桨提供的总升力分化为若干个较小尺寸的第二电动旋翼系统提供的升力之和，从而降低所需旋翼的尺寸，而且若干个第二电动旋翼系统同时在一块固定翼上提供升力，从而施加在固定翼上的升力更加均匀，固定翼在起飞时的内部应力更加分散，因此，本发明提供的垂直起降电动飞行器的固定翼的尺寸厚度可设计制造得更薄，更薄的固定翼在平飞时所受的空气阻力更小。

综上两点可知，本发明提供的垂直起降电动飞行器在平飞时所述的空气阻力更小，该垂直起降电动飞行器的飞行效果更好，巡航速度更高，续航里程更长。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的垂直起降电动飞行器的结构示意图(垂直舵面安装于固定翼上)；

图2是图1所示的垂直起降电动飞行器的爆炸图；

图3是图1所示的垂直起降电动飞行器的另一视角图；

图4是图1所示的垂直起降电动飞行器在未装配盖板时的结构示意图；

图5是图4中的A区域局部放大图；

图6是本发明实施例提供的垂直起降电动飞行器的结构示意图(垂直舵面安装于机身上)。

图中：

1-机身；11-机头；12-机尾；

2-第一电动旋翼系统；21-安装座；22-第一旋翼；23-第一电动机；

3-固定翼；31-安装孔；32-迎风面；

4-第二电动旋翼系统；41-支架；42-第二旋翼；43-第二电动机；

5-盖板；

6-垂直舵面；

7-水平舵面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种垂直起降电动飞行器，用于解决关技术中的飞行器飞行阻力较大的技术问题，具体地，相关技术中，飞行器上实现垂直起降的抬升旋翼系统均裸露在机身以及固定翼外，在飞行器平飞时，机身、抬升旋翼系统以及固定翼均会受到空气阻力，因此此类飞行器的受到的总阻力包括了机身受到的第一阻力、抬升旋翼系统受到的第二阻力以及固定翼受到的第三阻力。

如图1-图6所示，本实施例提供的垂直起降电动飞行器包括机身1、第一电动旋翼系统2、固定翼3、第二电动旋翼系统4、盖板5以及驱动系统，其中：

机身1为载人机身1或者载物机身1或者无人机机身1，在机身1的底壁设置有用于着陆缓冲的结构件，该结构件为轮胎或者起落架(图中未画出)。当然，也可以不在机身1的底壁设置用于缓冲的结构件。在机身1上安装有第一电动旋翼系统2，第一电动旋翼系统2给该垂直起降电动飞行器的平行提供推力。

在机身1的两侧均固设有上述固定翼3，在每个固定翼3上均开设有若干上下贯穿的安装孔31，在每个安装孔31中均安装有第二电动旋翼系统4，第二电动旋翼系统4给该垂直起降电动飞行器的抬升提供升力，也即第二电动旋翼系统4在固定翼3上提供升力，驱使飞行器抬升或者缓冲降落的飞行器。这样，第二电动旋翼系统4则隐藏在固定翼3内部。当然，也可以在固定翼3的底壁安装上述用于着陆缓冲的结构件，譬如轮胎或者起落架。当然，也可以不在固定翼3底壁安装上述用于着陆缓冲的结构件。

该垂直起降电动飞行器均是利用电动来提供平飞推力以及抬升升力，相较于燃油飞行器而言，该垂直起降电动飞行器的结构更加简单、成本更低，并且更加节能环保，运行时的噪音更小、振动也更小。

在每个安装孔31的上下两端孔口处均盖合有盖板5，也即在安装孔31的上端孔口处盖合有盖板5，在安装孔31的下端孔口处也盖合有盖板5。驱动系统安装在固定翼3上，并且驱动系统的动力输出端与盖板5相连，从而利用驱动系统来驱动盖板5启闭上述安装孔31的孔口。可选地，本实施例中的驱动系统驱动所有的盖板5同时启闭。可选地，本实施例中的驱动系统数量也是若干个，若干个驱动系统与若干盖板5一一对应，一个驱动系统驱动对应的盖板5启闭对应的安装孔31孔口。可选地，本实施例中的驱动系统数量也是若干个，将若干个盖板5分为多组，一个驱动系统驱动一组中的所有盖板5同时启闭。可以理解的是，不管是何种方式，利用驱动系统来驱动盖板5启闭安装孔31孔口的技术均为非常现有，因此在此不再对其进行详尽的赘述，只要能够实现盖板5启闭即可。

垂直抬升之前，利用驱动系统将盖板5打开，随后驱动第二电动旋翼系统4工作，此时第一电动旋翼系统2不工作，第二电动旋翼系统4在固定翼3上提供抬升升力；在抬升至一定高度后，逐步关闭第二电动旋翼系统4，并且利用驱动系统驱动盖板5稳固地盖合在安装孔31的孔口，此时整个固定翼3为一块完整的翼板，而且驱动第一电动旋翼系统2工作，第一电动旋翼系统2给飞行器提供平飞的动力。

通过上述结构，本发明提供的垂直起降电动飞行器依靠若干嵌装在固定翼3内的第二电动旋翼系统4提供抬升动力，从而实现垂直起降，在抬升至一定高度后，逐步关闭第二电动旋翼系统4并利用驱动系统驱动盖板5闭合安装孔31的上下两端孔口且驱动第一电动旋翼系统2运行，从而实现在一定高度平飞，该垂直起降电动飞行器中，实现垂直起降的第二电动旋翼系统4采用内嵌的方式隐藏在固定翼3内部，这样，第二电动旋翼系统4不会对平行的飞行器造成阻力，因此，飞行器受到的总阻力不包括第二电动旋翼系统4受到的空气组件，该垂直起降电动飞行器平飞时的阻力相较于现有技术而言更小，另外，由于通过分化的方式，将现有技术中加大尺寸的螺旋桨提供的总升力分化为若干个较小尺寸的第二电动旋翼系统4提供的升力之和，从而降低所需旋翼的尺寸，而且若干个第二电动旋翼系统4同时在一块固定翼3上提供升力，从而施加在固定翼3上的升力更加均匀，固定翼3在起飞时的内部应力更加分散，因此，本发明提供的垂直起降电动飞行器的固定翼3的尺寸厚度可设计制造得更薄，更薄的固定翼3在平飞时所受的空气阻力更小。

综上可知，本发明提供的垂直起降电动飞行器在平飞时所述的空气阻力更小，该垂直起降电动飞行器的飞行效果更好，巡航速度更高，续航里程更长，并且结构更加简单紧凑。

本实施例还隐含包括有控制设备(譬如计算机)，第一电动旋翼系统2和第二电动旋翼系统4均与控制设备通讯连接，从而利用控制设备分布式控制多个第一电动旋翼系统2和第二电动旋翼系统4的工作状态，从而使得垂直起降的安全性和稳定性更高，控制粒度更细致，升降状态与平飞状态之间的切换更加平稳。

作为本实施例的一种可选实施方式，本实施例中的安装孔31为直通孔，从而更便于空气流通。若干安装孔31在固定翼3上均匀分布，从而在所有第二电动旋翼系统4同时工作时，在固定翼3上各区域提供更加均衡的升力。当然，也可以根据需要来控制某些第二电动旋翼系统4工作而另一些第二电动旋翼系统4不工作，从而实现飞行器在空中做出俯仰、翻转等动作。另外，若干安装孔31在固定翼3上也可杂乱分布，只要实现机身1两侧的固定翼3上的安装孔31相对于机身1的对称即可。而且，每个固定翼3上设置的安装孔31数量根据飞行器的总重量以及载重来确定。

本实施例的一种可选实施方式如下：在机身1的两侧均设有一个或者多个上述固定翼3。最佳地，在机身1的两侧分别设置有一个上述固定翼3，机身1具有机头11和机尾12，固定翼3位于机身1的机头11和机尾12之间。本实施例中，固定翼3在垂直起降电动飞行器平飞时的迎风面32为斜面，该斜面自机身1的机头11朝机身1的机尾12倾斜。可选地，该固定翼3靠近机尾12的一侧为平面，并且该平面与上述机身1的机尾12齐平。这样，则进一步降低固定翼3在飞行器平飞时所受的空气阻力。相较于矩形的翼板而言，本实施例提供的垂直起降电动飞行器的固定翼3面积更小，从而降低整个飞行器自身的重量，提高平飞时的飞行速度以及飞行效率，并且有利于若干安装孔31在固定翼3上布局。

本实施例的一种可选实施方式如下：如图1-图4所示，在两块固定翼3上均安装有垂直舵面6，垂直舵面6位于远离机身1的一侧，在两个固定翼3靠近机尾12的一侧均安装有水平舵面7，从而便于控制本实施例提供的飞行的飞行方向。

本实施例的另一种实施方式如下：如图6所示，在机身1的顶壁上安装有垂直舵面6，该垂直舵面6位于靠近机尾12的位置，在两个固定翼3靠近机尾12的一侧均安装有水平舵面7，从而便于控制本实施例提供的飞行的飞行方向。

本实施例的一种可选实施方式如下：上述第一电动旋翼系统2包括安装座21、第一旋翼22以及驱动该第一旋翼22转动的第一电动机23。安装座21固接于机身1的机尾12，第一旋翼22转动安装在安装座21上，电动机固定安装在安装座21上，第一电动机23的动力输出端与第一旋翼22相连，也即实现第一旋翼22通过第一电动机23转动安装在上述安装座21上。需要说明的是，本实施例中的第一旋翼22的旋转位于竖直面内。作为本实施例的另一种实施方式，本实施例中的第一电动机23通过舵机转动安装在安装座21上，舵机能够驱动第一电动机23带动上述第一旋翼22在竖直方向上倾转。

本实施例的一种可选实施方式如下：上述第二电动旋翼系统4包括支架41、第二旋翼42以及驱动该第二旋翼42转动的第二电动机43，支架41为一钢架，在每个上述安装孔31中均焊接固定有一支架41，每个支架41上均安装安装有一个第二旋翼42或者多个堆叠设置的第二旋翼42，当同一个支架41上安装一个第二旋翼42时，第二电动旋翼系统4为单旋翼系统，当同一个支架41上安装多个第二旋翼42时，第二电动旋翼系统4为多旋翼系统。每个支架41上均栓接固定有一第二电动机43，第二电动机43的动力输出端与第二旋翼42相连，以驱动第二旋翼42在对应的安装孔31中转动，进而给固定翼3提供升力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种垂直起降电动飞行器，其特征在于，包括：

机身，所述机身上安装有提供平飞推力的第一电动旋翼系统；

固定翼，所述机身的两侧均固设有所述固定翼，每个所述固定翼上开设有若干上下贯穿的安装孔，每个所述安装孔中均安装有提供抬升升力的第二电动旋翼系统；

盖板，每个所述安装孔的上下两端孔口处均盖合有所述盖板；

驱动系统，安装在所述固定翼上，所述驱动系统的动力输出端与所述盖板相连以用于驱动所述盖板启闭所述安装孔的孔口。

2.根据权利要求1所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：所述机身具有机头和机尾，所述机身的两侧分别固设一个所述固定翼，所述固定翼在所述垂直起降电动飞行器平飞时的迎风面为斜面，所述斜面自所述机头朝所述机尾倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：还包括垂直舵面和水平舵面，两个所述固定翼背离所述机身的一侧均安装有所述垂直舵面，两个所述固定翼靠近所述机尾的一侧均安装有所述水平舵面。

4.根据权利要求2所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：还包括垂直舵面和水平舵面，所述垂直舵面安装在所述机身的顶壁上并位于靠近所述机尾的位置，两个所述固定翼靠近所述机尾的一侧均安装有所述水平舵面。

5.根据权利要求2所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：所述第一电动旋翼系统包括安装座、第一旋翼以及驱动所述第一旋翼转动的第一电动机，所述安装座安装在所述机尾，所述第一旋翼转动安装在所述安装座上，所述第一电动机固定安装在所述安装座上，并且所述第一电动机的动力输出端与所述第一旋翼相连。

6.根据权利要求2所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：所述第二电动旋翼系统包括支架、第二旋翼以及驱动所述第二旋翼转动的第二电动机，每个所述安装孔中均固接有一所述支架，每个所述支架上均转动安装所述第二旋翼，并且每个所述支架上均固接有一所述第二电动机，所述第二电动机的动力输出端与所述第二旋翼相连。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：所述安装孔为直通孔，并且若干所述安装孔在所述固定翼上均匀分布。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种垂直起降电动飞行器，其特征在于：所述机身的底壁和/或所述固定翼的底壁上安装有起落架。

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