CN116572680A - 飞行动力系统及飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种飞行动力系统及飞行汽车。飞行动力系统包括飞行支架、四个机臂及四个旋翼机构。飞行支架用于连接飞行汽车的车体，四个机臂均连接于飞行支架，每组旋翼机构一一对应地设置于一个机臂；每组旋翼机构包括两个旋翼组件，每组旋翼机构中的两个旋翼组件的螺旋桨同轴设置，使飞行动力系统形成四轴八桨的飞行模组。上述的飞行动力系统可以带动飞行汽车垂直起降，拥有多种使用场景，大大减少了周边环境以及起飞条件的影响。

Description

飞行动力系统及飞行汽车

技术领域

本申请涉及飞行汽车技术领域，特别涉及一种飞行动力系统及飞行汽车。

背景技术

飞行汽车是一种既可以在空中飞行，又可以在地面行驶的交通工具，它是飞机与汽车的结合体。随着世界人口的快速增加和经济水平的提高，人类对汽车的需求也快速增长，由此带来的地面交通堵塞问题将会更加严重。

传统技术主要是借助跑道加速起飞的飞行器。考虑到未来公路交通状况的复杂性，如果采用普通的滑跑起降方式，将不得不面临很多突出问题。飞行汽车的滑跑起降方式对公路的质量要求较高，如公路的平面形状，因为起降过程中需要提供一个较为平直的且延伸距离较长的路段，而寻找这样的路段就在一定程度上限制了飞行汽车的使用范围。

现有的固定翼飞行汽车就是采用滑跑起降方式，由于场地的限制无法进行随时起降，不利于出行，限制了用户的使用场景。

发明内容

本申请实施例提供一种能垂直起降的飞行动力系统，本申请实施例还提供一种具有上述飞行动力系统的飞行汽车。

第一方面，本申请实施例提供一种飞行动力系统，包括飞行支架、四个机臂及四个旋翼机构。飞行支架用于连接飞行汽车的车体，四个机臂均连接于飞行支架，每组旋翼机构一一对应地设置于一个机臂；每组旋翼机构包括两个旋翼组件，每组旋翼机构中的两个旋翼组件的螺旋桨同轴设置，使所述飞行动力系统形成四轴八桨的飞行模组。

第二方面，本申请实施例还提供一种飞行汽车，包括车体、陆行动力系统以及上述任一项的飞行动力系统。车体用于装载乘客，陆行动力系统设置于车体并用于为飞行汽车提供在陆地行驶的动力。飞行动力系统通过飞行支架连接于车体，并用于为飞行汽车提供在空中行驶的动力。

相对于现有技术，本申请实施例提供的飞行动力系统中，四组旋翼机构控制各个机臂上的螺旋桨转动，为飞行支架提供升降力。飞行支架连接于飞行汽车的车体，四组旋翼机构通过飞行支架带动飞行汽车垂直起降，并且为飞行汽车提供在空中行驶的动力。上述飞行动力系统能够带动飞行汽车垂直起降，致使该飞行汽车只需要一块比整机略大的平整地面即可完成起飞和降落的操作，大大减少了周边环境以及起飞条件的影响。

飞行动力系统为模块化的结构，能够形成集成的飞行模组，便于组装至飞行汽车的车体，而且便于拆卸、减少了组装成本，也提供了更多应用拓展的可能性。四轴八桨的飞行模组相对于传统的直升模式，占用空间更小但是升力更大。共轴式的双螺旋桨具有操纵性能好、飞行安全可靠性高、可进行悬停飞行并且飞行效率高、机动性能优越、有效载荷能力强、自身结构紧凑等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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是本申请一实施例提供的飞行动力系统的立体结构示意图。

图2是图1所示飞行动力系统的飞行支架的立体结构示意图。

图3是图1所示飞行动力系统的机臂在收拢状态的立体结构示意图。

图4是图1所示飞行动力系统的螺旋桨的立体结构示意图。

图5是图1所示飞行动力系统的螺旋桨的转动方向示意图。

图6是本申请实施例提供的飞行汽车的整体结构示意图。

图7是本申请实施例提供的飞行汽车的仰视平面图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种飞行动力系统100，飞行动力系统100可以应用到飞行汽车200(如图6所示)中，以为飞行汽车200提供提升力，使飞行汽车200能够实现垂直起降功能。

飞行动力系统100包括飞行支架10、四个机臂30及四组旋翼机构50。飞行支架10用于连接至飞行汽车200(如图6所示)的车体20，四个机臂30均可转动地连接于飞行支架10，每组旋翼机构50一一对应地设置于一个机臂30。机臂30能够相对于飞行支架10转动以呈展开状态或者收拢状态，在机臂30呈展开状态时，旋翼机构50驱动其螺旋桨转动，因此能够通过机臂30及飞行支架10带动飞行汽车200垂直起降、飞行。

飞行支架10连接于飞行汽车200(如图6所示)的车体20，其用以安装机臂30和旋翼机构50，并在旋翼机构50的驱动下带动飞行汽车200垂直起降以及飞行。飞行支架10的两端背离飞行汽车200车体20的方向弯折，以形成容纳空间18，该容纳空间18用于收纳呈收拢状态的机臂30以及机臂30上的旋翼机构50。进一步地，飞行支架10的支撑结构为镂空框架结构，相较于其他框架结构，镂空框架结构减小了飞行汽车200的固有负载。

在本实施例中，飞行支架10包括安装框架12、连接框架14以及加强框架16。安装框架12连接于飞行汽车200的车体20，其用于安装机臂30；连接框架14连接于安装框架12的两端之间，用以加固安装框架12的结构；加强框架16连接于连接框架14，用以进一步增强飞行支架10的结构强度。

请参阅图2，在本申请实施例中，安装框架12包括连接于车体20的第一支撑件121、第二支撑件123。第一支撑件121和第二支撑件123均大致呈杆状，且均沿第一方向X延伸设置，本申请对第一方向X的具体方向不作限制，例如第一方向X可以是飞行汽车200车体20的长度方向，也可以是飞行汽车200车体20的宽度方向。本实施例中，第一方向X为飞行汽车200车体20的长度方向。进一步地，第一支撑件121和第二支撑件123彼此间隔设置，以形成飞行支架10的基础镂空结构，在保证结构强度的同时，尽可能地减小自身重量。

第一支撑件121和第二支撑件123形状大致相同，本申请对其具体形状不作限定。具体而言，第一支撑件121的两端沿着第二方向Z弯折延伸，第二支撑件123的两端沿着第二方向Z弯折延伸，以共同形成用于收纳呈收拢状态下的机臂30的容纳空间18。第二方向Z与第一方向X相交(如二者彼此垂直)，本实施例中，第二方向Z为第一支撑件121和第二支撑件123背离飞行汽车200车体20的方向，也即第二方向Z可以为车体20的高度方向。

在一些实施例中，安装框架12还可以包括第一安装件125和第二安装件127，第一安装件125位于安装框架12的一端、背离车体20的位置，且固定连接于第一支撑件121和第二支撑件123的端部之间。进一步地，第一安装件125可以位于第一支撑件121靠近车体20头部的一端，并沿着第二方向Z延伸，第一安装件125用于安装机臂30。

第二安装件127位于安装框架12的另一端、背离车体20的位置，并固定连接于第一支撑件121和第二支撑件123的端部之间。进一步地，第二安装件127可以位于第一支撑件121靠近车体20尾部的一端，并沿着第二方向Z延伸，第二安装件127也用于安装机臂30。第一安装件125和第二安装件127均大致呈块状，第一安装件125相较于第二安装件127沿第三方向Y的长度较小，以限制机臂30在收纳状态下的排布构型(下文将详细阐述)。第三方向Y与第二方向Z、第一方向X均相交，本实施例中，第三方向Y为车体20的宽度方向。

在一些实施例中，安装框架12还可以包括第一加强肋128和第二加强肋129，第一加强肋128沿第三方向Y固定连接于第一支撑件121和第二支撑件123之间。第二加强肋129沿第三方向Y固定连接于第一支撑件121和第二支撑件123之间。第一加强肋128和第二加强肋129彼此间隔，便于均匀分散第一支撑件121和第二支撑件123承受的压力，提高第一支撑件121和第二支撑件123的结构强度。

在本实施例中，连接框架14位于容纳空间18内，并沿第一方向X延伸，连接框架14连接于安装框架12的相对两端，以加强安装框架12的结构强度。进一步地，连接框架14大致位于安装框架12第三方向Y的中部位置处，其将容纳空间18分为大致等大的第一空间181和第二空间183，用于规整收纳呈收拢状态的机臂30。在本实施例中，连接框架14包括第一连接件141、第二连接件143、第一斜向支撑件145以及第二斜向支撑件147。

第一连接件141大致呈杆状，第一连接件141的两端分别固定连接在第一安装件125和第二安装件127之间，以用于加强第一安装件125和第二安装件127之间的结构强度。第一连接件141与第一加强肋128、第二加强肋129沿第二方向Z排列间隔设置。第二连接件143固定连接于第一加强肋128和第二加强肋129之间，以用于加强第一加强肋128和第二加强肋129之间的结构强度。

第一斜向支撑件145的一端固定连接于第一安装件125，另一端固定连接于第一加强肋128，第一斜向支撑件145相对于第一方向X倾斜设置。第一斜向支撑件145将第一安装件125和第一加强肋128连接成整体，提高了第一安装件125和第一加强肋128之间的结构强度。

第二斜向支撑件147的一端固定连接于第二安装件127，另一端固定连接于第二加强肋129，第二斜向支撑件147相对于第一方向X倾斜设置。第一斜向支撑件145与第一方向X之间的夹角和第二斜向支撑件147与第一方向X之间的夹角大致相等。第二斜向支撑件147将第二安装件127和第二加强肋129连接成整体，提高了第二安装件127和第二加强肋129之间的结构强度。第一斜向支撑件145、第二斜向支撑件147及第二连接件143的沿第二方向Z的投影与第一连接件141沿第二方向Z的投影大致重合。

加强框架16连接于第一支撑件121和第二支撑件123之间，并位于第一支撑件121和第二支撑件123朝向车体20的一侧，进一步地，加强框架16还位于第一加强肋128和第二加强肋129之间，以用于加固飞行支架10的框架结构。在本实施例中，加强框架16包括交叉设置的第一加强件161和第二加强件163，第一加强件161和第二加强件163交叉设计的结构进一步提高了飞行支架10的结构强度。第一加强件161的一端固定连接于第一支撑件121，另一端固定连接于第二支撑件123。第二加强件163的一端固定连接于第一支撑件121，另一端固定连接于第二支撑件123。第一加强件161连接于第二加强件163，第二连接件143沿第二方向Z的投影经过第一加强件161和第二加强件163的交点。

请再次参阅图1，机臂30可转动地连接于安装框架12。机臂30的转动轴线大致与第二方向Z平行，机臂30绕转动轴线相对于飞行支架10转动以呈展开状态或收拢状态，机臂30呈收拢状态时容置于容纳空间18中。

请同时参阅图1和图2，在本实施例中，四个机臂30包括第一机臂32、第二机臂34、第三机臂36以及第四机臂38。第一机臂32和第二机臂34分别连接于第一安装件125的两端，第三机臂36和第四机臂38分别连接于第二安装件127的两端。第一机臂32和第三机臂36位于连接框架14靠近第一空间181的一侧，第二机臂34和第四机臂38位于连接框架14靠近第二空间183的一侧。

请同时参阅图1和图3，需要收拢机臂30时，第一机臂32和第二机臂34先相对于飞行支架10转动，第一机臂32转动至第一空间181内贴近连接框架14的位置处，第二机臂34转动至第二空间183内贴近连接框架14的位置处。进一步地，第三机臂36和第四机臂38相对于飞行支架10转动，第三机臂36转动至第一空间181内贴近第一机臂32的位置处，第四机臂38转动至第二空间183内贴近第二机臂34的位置处。呈收拢状态下的四个机臂30均沿第一方向X延伸，且在容纳空间18内的分布为：第一机臂32和第二机臂34位于第三机臂36和第四机臂38之间，连接框架14位于第一机臂32和第二机臂34之间。四个机臂30彼此相邻，沿第三方向Y并排放置收纳，能够合理划分利用容纳空间18，减小占用空间。

请参阅图1和图4，本申请实施例中，旋翼机构50为四组，四组旋翼机构50一一对应地设置于四个机臂30，以用于通过机臂30和飞行支架10为飞行汽车200提供提升力。每组旋翼机构50包括两个旋翼组件52，两个旋翼组件52分别连接于对应的机臂30的相对两侧。旋翼组件52包括连接于机臂30的驱动电机521和连接于驱动电机521输出轴的螺旋桨523，驱动电机521用于驱使螺旋桨523旋转。

进一步地，位于同一机臂30上的两个驱动电机521分别位于该机臂30的相对两侧，位于同一机臂30上的两个驱动电机521的输出轴共轴且其输出轴伸出的方向相反，驱动电机521的输出轴的轴线方向大致平行于第二方向Z，也即，驱动电机521的输出轴的轴线方向垂直于第一方向X和第三方向Y。螺旋桨523连接于对应的驱动电机521的输出轴，能够由驱动电机521的输出轴带动而转动。由于位于同一机臂30上的两个驱动电机521的输出轴共轴，两个驱动电机521对应的两个螺旋桨523也共轴，由此形成四轴八桨的飞行模组。

旋翼机构50还包括集成电调器(图中未示出)，集成电调器与驱动电机521电性连接，以用于驱动每组旋翼机构50中的两个螺旋桨523向相反的方向转动以产生提升力。

请同时参阅图1和图5，螺旋桨523的桨叶在驱动电机521作用下进行旋转，其中需要通过安装方向来控制螺旋桨523的桨叶的旋转形式，具体螺旋桨523的桨叶的旋转方向如图5所示，CW为正转(顺时针旋转)，CCW为反转(逆时针旋转)，同时可以通过集成电调器来控制输入到驱动电机521的电流，以达成控制升降速度和方位的目的。

请参阅图6，基于上述的飞行动力系统100，本申请还提供一种飞行汽车200。飞行汽车200可在飞行动力系统100的驱动下垂直起降，减小了周边环境以及起飞条件对飞行汽车200飞行的影响。飞行汽车200包括用于装载乘客的车体20、陆行动力系统40以及上述任一实施例所提供的飞行动力系统100。陆行动力系统40设置于车体20并用于为飞行汽车200提供在陆地行驶的动力。

请参阅图6和图7，陆行动力系统40可以包括连接于车体20的转向机构41，以及履带、车轮或者其他可以在驱动机构的驱使下为飞行汽车200提供陆地行驶动力的结构。车轮可以包括两个前车轮43以及两个后车轮45，两个前车轮43之间通过前轮悬架47连接，两个后车轮45之间通过后轮悬架49连接，前轮悬架47和后轮悬架49均通过底盘411连接于车体20。飞行动力系统100通过飞行支架10连接于车体20，并用于为飞行汽车200提供在空中行驶的动力。

飞行汽车200需要在空中行驶时，机臂30由收拢状态转变为展开状态：第三机臂36和第四机臂38先转动，第三机臂36转动脱离第一空间181、第四机臂38转动脱离第二空间183达到展开状态。接着，第一机臂32和第二机臂34转动，第一机臂32转动脱离第一空间181、第二机臂34转动脱离第二空间183达到展开状态。

集成电调器控制驱动电机521启动，每组旋翼机构50中的驱动电机521驱使两个螺旋桨523向相反方向转动，从而通过机臂30、飞行支架10带动飞行汽车200垂直升空。同时可以通过集成电调器来控制输入到驱动电机521的电流，以达成控制升降速度和方位的目的。通过集成电调器控制电流的输入来产生螺旋桨523的转速差，以达到快速控制反应的目的，同时四轴八螺旋桨523的方案也能避免出现单个驱动电机521损坏时无法进行迫降的问题，大大地提高了驾驶人的安全保障。

飞行汽车200垂直升空减小了周边环境以及起飞条件对飞行汽车200飞行的影响，扩大了其使用范围。而且四轴八桨的飞行模组相对于传统的直升模式，占用空间更小但是升力更大。共轴式的双螺旋桨523与其他类型飞行器布置相比，具有操纵性能好、飞行安全可靠性高、可进行悬停飞行并且飞行效率高、机动性能优越、有效载荷能力强、自身结构紧凑等特点。

飞行汽车200需要在陆地行驶时，通过集成电调器控制螺旋桨523，使飞行汽车200降落。然后控制螺旋桨523停转，使螺旋桨523的长度方向与机臂30的长度方向同向。第一机臂32和第二机臂34先相对于飞行支架10转动，第一机臂32转动至第一空间181内贴近连接框架14的位置，第二机臂34转动至第二空间183内贴近连接框架14的位置。接着，第三机臂36和第四机臂38相对于飞行支架10转动，第三机臂36转动至第一空间181内贴近第一机臂32的位置，第四机臂38转动至第二空间183内贴近第二机臂34的位置；至此，机臂30由展开状态转变为收拢状态。由陆行动力系统40驱使飞行汽车200在陆地行驶。

飞行动力系统100模块化的结构，能够形成集成的飞行模组，便于组装至飞行汽车200的车体20，而且便于拆卸、减少了组装成本，也提供了更多应用拓展的可能性，例如应用于不同类型的汽车使得其变成飞行汽车。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种飞行动力系统，其特征在于，应用于飞行汽车，所述飞行动力系统包括：

飞行支架，用于连接所述飞行汽车的车体；

四个机臂，均连接于所述飞行支架；以及

四组旋翼机构，每组所述旋翼机构一一对应地设置于一个所述机臂；每组所述旋翼机构包括两个旋翼组件，每组所述旋翼机构中的两个旋翼组件的螺旋桨同轴设置，使所述飞行动力系统形成四轴八桨的飞行模组。

2.如权利要求1所述的飞行动力系统，其特征在于，所述旋翼组件包括安装于所述机臂的驱动电机以及连接于所述驱动电机的螺旋桨；每个所述旋翼机构还包括集成电调器，所述集成电调器与所述旋翼组件的驱动电机电性连接，并用于驱动每组所述旋翼机构中的两个螺旋桨向相反的方向转动以产生提升力。

3.如权利要求2所述的飞行动力系统，其特征在于，位于同一所述机臂上的两个所述驱动电机分别位于该机臂的相对两侧，位于同一所述机臂上的两个驱动电机的输出轴共轴且其输出轴伸出的方向相反，所述螺旋桨连接于对应的驱动电机的输出轴。

4.如权利要求1所述的飞行动力系统，其特征在于，所述机臂可转动地连接于所述飞行支架，所述机臂均能够相对于所述飞行支架转动以呈展开状态或收拢状态。

5.如权利要求4所述的飞行动力系统，其特征在于，所述飞行支架的两端朝背离所述车体的方向弯折以共同形成容纳空间，四个所述机臂包括第一机臂、第二机臂、第三机臂以及第四机臂，所述第一机臂和所述第二机臂连接于所述飞行支架的一端，所述第三机臂以及所述第四机臂连接于所述飞行支架的另一端；四个所述机臂呈收拢状态时容置于所述容纳空间中，且所述第一机臂和所述第二机臂位于所述第三机臂和所述第四机臂之间。

6.如权利要求1-5任一所述的飞行动力系统，其特征在于，所述飞行支架的支撑结构为镂空框架结构。

7.如权利要求6所述的飞行动力系统，其特征在于，所述飞行支架包括用于连接所述车体的安装框架，所述安装框架包括彼此间隔的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件均沿第一方向延伸设置，所述第一支撑件的两端均沿着第二方向弯折延伸，所述第二支撑件的两端均沿着第二方向弯折延伸，使所述飞行支架形成用于收纳所述机臂的容纳空间，所述第一方向与所述第二方向相交。

8.如权利要求7所述的飞行动力系统，其特征在于，所述安装框架还包括第一加强肋和所述第二加强肋，所述第一加强肋和所述第二加强肋均沿第三方向设置，且均连接于所述第一支撑件和所述第二支撑件之间，所述第一支撑件和所述第二支撑件并排间隔设置，所述第三方向与所述第一方向相交。

9.如权利要求7所述的飞行动力系统，其特征在于，所述飞行支架还包括位于所述容纳空间内的连接框架，所述连接框架沿着所述第一方向延伸，且连接于所述安装框架的相对两端。

10.一种飞行汽车，其特征在于，包括：

车体，用于装载乘客；

陆行动力系统，设置于所述车体并用于为所述飞行汽车提供在陆地行驶的动力；以及

如权利要求1-9中任一项所述的飞行动力系统，所述飞行动力系统通过所述飞行支架连接于所述车体，并用于为所述飞行汽车提供在空中行驶的动力。