CN205770176U - 飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种飞行器。所述飞行器具有多个动力装置。所述多个动力装置包括燃料动力装置和电动动力装置，燃料动力装置由燃料引擎驱动，电动动力装置包括由电动机驱动的电动旋翼；并且燃料动力装置的推进方向和电动旋翼的旋转平面基本垂直，使得燃料动力装置和电动动力装置的同时工作能够实现所述飞行器的垂直飞行。该飞行器由于同时包括燃料动力装置和电动旋翼，所以既能够承载更重的物品又能够更容易和精确地控制飞行器的平衡和姿势。可选地，所述飞行器还包括固定机翼，固定机翼与多个动力装置的推进方向基本平行，使得多个动力装置中包括所述燃料动力装置的至少部分动力装置与固定机翼的配合能够实现飞行器的平飞。

Description

飞行器

技术领域

本实用新型涉及一种飞行器。

背景技术

目前的无人机通常采用旋翼进行垂直起飞和平飞，并通常采用电动机驱动旋翼，电力由电池提供。这样的无人机存在起飞载重小，航程小，以及平飞速度慢等缺点。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种燃料引擎和电动机混合驱动的飞行器(例如，无人机或小型载人飞机)。进一步地，本实用新型还提供一种同时包括旋翼和固定机翼的飞行器，这种飞行器不仅能够如通常的直升飞机一样垂直起降，还能够如通常的固定翼飞机一样平飞。具体地，本实用新型的实施例提供以下技术方案。

根据本实用新型的一个方面，提供一种飞行器，其具有多个动力装置。所述多个动力装置包括燃料动力装置和电动动力装置，所述燃料动力装置由燃料引擎驱动，所述电动动力装置包括由电动机驱动的电动旋翼；并且所述燃料动力装置的推进方向和所述电动旋翼的旋转平面基本垂直，使得所述燃料动力装置和所述电动动力装置的同时工作能够实现所述飞行器的垂直飞行。该飞行器由于同时包括燃料动力装置和电动旋翼，所以既能够承载更重的物品又能够更容易和精确地控制飞行器的平衡和姿势。根据本实用新型，通过旋翼的升力抵消飞行器自重，滞空时间会比普通电池驱动的多旋翼飞行器长。

可选地，所述飞行器还包括固定机翼，所述固定机翼与所述多个动力装置的推进方向基本平行，使得所述多个动力装置中包括所述燃料动力装置的至少部分动力装置与所述固定机翼的配合能够实现所述飞行器的平飞。当所述飞行器平飞时，飞行方向可以与所述固定机翼基本平行。由于这种飞行器同时包括了固定机翼，因此其可以类似于通常的固定翼飞机一样快速平飞。由于可以通过燃料动力装置提供平飞动力，并由固定机翼提供升力，因此这种飞行器的速度和航程可以大大增加。

可选地，所述飞行器平飞时，由所述燃料动力装置提供动力或者由所述燃料动力装置和所述电动动力装置同时提供动力。这种飞行器至少采用燃料动力装置提供平飞的动力，所以可以增大飞行器的速度和航程。此外，可以选择由所述燃料动力装置和所述电动旋翼同时提供动力，这样可以使得总动力增大，提高飞行速度。

可选地，所述电动旋翼有多个，并且多个所述电动旋翼分布于所述固定机翼的两侧，使得改变所述固定机翼的两侧的电动旋翼的推力比和/或推力方向能够改变所述飞行器的飞行姿势。由此可以灵活控制飞行器的飞行姿势，例如从垂直起飞姿势转变到平飞姿势，或者相反。

可选地，所述燃料动力装置可以安装于所述固定机翼上，使得飞行器垂直起飞时更容易平衡，例如，当所述燃料动力装置包括由所述燃料引擎驱动的机动旋翼时，可以将机动旋翼安装于所述固定机翼的前端。

可选地，所述燃料动力装置中的至少一个包括由所述燃料引擎驱动的机动旋翼。可选地，所述机动旋翼可以安装于所述固定机翼的侧端，使得所述固定机翼的翼尖被包裹在所述机动旋翼的螺旋气流中，从而降低飞机平飞时的能耗。

可选地，所述燃料引擎中的至少一个还连接有发电机，所述发电机能够为向所述电动机提供电力的电池充电，或者直接为电动机供电。这样可以在需要电动旋翼工作时保证其有充足的电力供应。根据该实施例，机械能/电能转化的方式，与传统的机械传动比，可以让多旋翼的布局设计更灵活多变。

可选地，所述发电机通过共轴线的动力轴直接连接对应的燃料引擎。所述对应的燃料引擎还通过所述共轴线动力轴直接连接机动旋翼。这样的设计减少了传动装置所需的重量，同时也减少了传动装置带来的能量损失，而且提高了可靠性。

可选地，所述发电机由对应的燃料引擎通过离合器驱动。

可选地，所述燃料引擎中的至少一个通过离合器驱动机动旋翼。

可选地，所述飞行器的平衡、飞行方向和/或飞行姿势可以由所述电动旋翼控制，或者由所述电动旋翼和所述燃料动力装置共同控制。电动旋翼的控制更灵活，因此由电动旋翼参与控制飞行器的平衡、飞行方向和/或飞行姿势可以使飞行器的飞行更稳定和灵活。

可选地，所述电动旋翼中的至少一个能够改变旋转方向。

可选地，所述飞行器的一侧装有起落架，使得所述飞行器可以在跑道上滑跑起降。

可选地，所述燃料动力装置中使用变距浆。

可选地，所述电动动力装置的最大总推力不超过所述燃料动力装置的最大总推力的50％。如此，一方面，可以减小相应的发电机、电池和/或电动机的容量和体积，从而减小飞行器自身的重量，另一方面仍能保证飞行器的平衡飞行。

可选地，所述电动机由所述发电机直接供电，且所述发电机所消耗的功率不超过对应燃料引擎的输出功率的50％。如此，一方面，可以减小相应的发电机和/或电动机的容量和体积，从而减小飞行器自身的重量，另一方面在极端情况下仍能保证飞行器的平衡着落。

可选地，所述机动旋翼位于所述电动旋翼的后方；并且所述机动旋翼中的至少一个与所述电动旋翼中的至少一个具有重叠。如此，电动旋翼向后推出的空气动力可以给机动旋翼提供推力，减小机动旋翼的阻力。尤其是，在由燃料引擎带动的发电机直接驱动电动旋翼的电动机情况下，上述布置可以在突然增大电动旋翼的转速时保证机动旋翼以及燃料引擎的转速，从而保证发电机输出电压的稳定。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本实用新型的这些和/或其他方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型的一实施例的飞行器的结构示意图。

图2是根据本实用新型的另一实施例的飞行器的结构示意图。

图3是根据本实用新型实施例的飞行器垂直飞行时的飞行姿势示意图。

图4是根据本实用新型实施例的飞行器平飞时的飞行姿势示意图。

图5是根据本实用新型实施例的飞行器的燃料引擎连接发电机的结构示意图。

图6是根据本实用新型实施例的飞行器的燃料引擎连接发电机的另一结构示意图。

图7是根据本实用新型实施例的飞行器的燃料引擎连接发电机的另一结构示意图。

图8是根据本实用新型的另一实施例的飞行器的结构示意图。

图9是根据本实用新型的另一实施例的飞行器的结构示意图。

图10是根据本实用新型的另一实施例的飞行器的结构示意图。

图11是根据本实用新型的另一实施例的飞行器的结构示意图。

图12是根据本实用新型的另一实施例的飞行器的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考本实用新型的示例性实施例对本实用新型进行详细描述。然而，本实用新型不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本实用新型的构思。

图1是根据本实用新型的一实施例的飞行器100的结构示意图。该飞行器100例如可以是无人机，也可以是载人飞行器。在图1所示的实施例中，飞行器100包括六个动力装置，其中两个动力装置是燃料动力装置，四个动力装置是电动动力装置。两个燃料动力装置分别由机动旋翼102a和102b与驱动机动旋翼102a和102b的燃料引擎103a和103b构成。四个电动动力装置分别由电动旋翼102c-102f与驱动电动旋翼102c-102f的电动机103c-103f构成。如图1所示，飞行器100包括机身101，机身101上装有六个旋翼102a-102f。这六个旋翼中的两个102a和102b为机动旋翼，其分别由燃料引擎103a和103b驱动。燃料引擎103a和103b例如可以是内燃机或者涡轮发动机，其可以由任何石油化工燃料或氢燃料等提供能源。六个旋翼的其余四个102c-102f分别由电动机103c-103f驱动，电动机可以由充电电池或非充电电池提供能源，也可以直接由燃料引擎驱动的发电机提供能源，或者由电池与燃料引擎驱动的发电机一起并网供电。并网供电的优势在于可以提供额外的动力，在飞行器起飞或者飞行机动时有更充沛的动力，而在燃料引擎功率富余时也可以为电池充电，为将来需要额外动力时做准备。在该实施例中，机动旋翼102a-102b和电动旋翼102c-102f的旋转平面基本平行或一致，即燃料动力装置的推进方向和所述电动旋翼的旋转平面基本垂直，从而可以通过机动旋翼和电动旋翼的同时工作而实现所述飞行器的垂直起降，例如垂直起飞。当飞行器100起飞时，机动旋翼和电动旋翼发生旋转，其旋转平面基本处于水平方向，从而旋翼产生向下的推力使得飞行器100向上升起。本领域的技术人员应该明白，为了抵消旋翼旋转所产生的反作用力，机动旋翼102a和102b的旋转方向可以相反，电动旋翼102c-102f中旋转方向不同的旋翼数目可以相同。飞行器100飞行的动力可以由机动旋翼102a-102b和电动旋翼102c-102f一起提供；或者，飞行器100飞行的动力可以主要由机动旋翼102a-102b提供，而飞行器100的电动旋翼102c-102f可以只提供平衡作用。

当电动旋翼102c-102f只提供平衡作用时，飞行器100的电动机的功率可以较小，相应的发电机或者电池的容量和体积也可以较小，从而可以减小飞行器100自身的重量。电动机的功率可以取决于批量生产的机动旋翼在相同功率下的推力差，例如，如果批量生产的机动旋翼的最大推力差为5％，那么只要电动旋翼的最大总推力高于一侧机动旋翼推力的5％(即，所有机动旋翼推力的2.5％)，就可以基本保证飞行器的平衡。本实用新型的实施例可以用电磁能量传输的方式简化燃料动力飞行器垂直起飞时的平衡问题，并且可以减小发电机和电动机的功率，从而减小该机身的体积和重量，进而增加有效载荷。在极端的情况下，例如，在两个机动旋翼的实施例中，一个机动旋翼出现故障停转，机动旋翼的推力差可以达到100％，即一个机动旋翼的推力为0，另一个为100％，而其它情况下，机动旋翼的推力差会小于100％。那么，出现故障一侧的电动旋翼的最大总推力只要达到正在运行的燃料引擎所驱动的机动旋翼的总推力(非故障一侧的电动旋翼可以关闭)，即电动旋翼的最大总推力达到两个机动旋翼最大总推力的50％，则可以让飞行器平衡飞行。所以，在电动旋翼仅提供平衡作用时，电动旋翼的最大总推力可以不超过机动旋翼最大总推力的50％，换言之，电动动力装置的最大总推力不超过燃料动力装置的最大总推力的50％。实际采用的最高百分比还可以根据机动旋翼批量生产的差异水平以及保持飞行器机动性所需要额外动力等因素决定。作为另一实施方式，在驱动电动旋翼的电动机由燃料引擎驱动的发电机直接供电时，可以将发电机所消耗的功率设置为不超过对应燃料引擎的输出功率的50％，如此设置可以保证在极端情况下飞行器的平衡着落。例如，在具有两个燃料引擎的实施例中，如果一个燃料引擎发生故障，则只要将另一燃料引擎的一半动力用于驱动发电机进而驱动发生故障侧的电动引擎，就可以使得飞行器平衡着落。

飞行器100在垂直飞行时的平衡可以通过调节不同旋翼的推力来实现，例如，当需要抬高飞行器100的某个部分时，增加该部分处或其附近的一个或者多个旋翼的推力；当需要降低飞行器100的某个部分时，则减小该部分处或其附近的一个或者多个旋翼的推力。改变电动旋翼的推力可以通过调节电机的转速来实现；改变机动旋翼的推力可以通过调节油门，和/或通过使用变距浆调节机动旋翼(螺旋桨)的螺距来实现。可选地，飞行器100的平衡可以仅由电动旋翼控制，也可以由所述电动旋翼和所述机动旋翼共同控制。通常，电动机转速的控制比燃料引擎转速的控制更容易和精确，因此电动旋翼的控制更灵活，从而由电动旋翼参与控制飞行器的平衡可以使飞行器的飞行更稳定。可以将电动机设置为可以改变旋转方向，从而既可以产生推力，也可以产生压力。平衡飞行器所需的最大推力差，决定了电动机的尺寸和重量，也决定了电池和发电机的尺寸和重量。电动机可以改变旋转方向，有效地增加推力差，减小电动机、电池以及发电机的重量。

根据本实用新型的该实施例，一方面，由于飞行器100包括燃料动力装置，使得飞行器100可以携带能量密度更高的燃料，可以有更大的起飞载重，即能够承载更重的物品；另一方面，由于飞行器100包括电动旋翼，可以使得飞行器的设计更简洁，并能够更容易且精确地控制飞行器100的平衡，使得飞行器100的飞行更稳定。

在上述实施例中，可选的，飞行器100的燃料引擎中的至少一个还可以连接有发电机(图中未示出)，所述发电机可以为向电动机提供电力的电池充电，或者直接为电动机供电。这样，可以在需要电动旋翼工作时保证其有充足的电力供应。

需要说明的是，虽然在上述实施例中给出了飞行器100的具体结构，但本实用新型并不限于该具体结构。特别地，旋翼不一定由电动机或者燃料引擎直接驱动，而是由电动机或者燃料引擎驱动的齿轮组或者皮带传动。本领域的技术人员应该明白，每个电动机或者燃料引擎可以不止驱动一个旋翼，可以通过齿轮组或者皮带驱动多个旋翼。旋翼的数量不一定是六个，例如可以是三个、四个、五个或更多个，其中机动旋翼的数量不限于两个，可以是一个或更多个，电动旋翼的数量也不限于四个，而可以是一个、两个、三个或更多个。本领域的技术人员可以明白，当任何一种旋翼的数量为奇数时，单个没有对应反旋的旋翼的反作用力可以通过调整其他旋翼的角度或者推力来抵消。此外，在图1的示例中，电动旋翼对称分布在机身周围，但本实用新型并不限于此安装方式。机身的形状也不限于图1所示的形状，其可以是任何合适的形状。本领域的技术人员根据实际需要，可以具体设计上述旋翼的数量和分布以及机身的形状。此外，关于飞行器垂直飞行的具体原理及必要设计可以与常规直升机或无人机相同，这里不再具体说明。

图2是根据本实用新型的另一实施例的飞行器200的结构示意图。与图1的实施例相比，飞行器200还包括固定机翼部件204，固定机翼部件204包括两个固定机翼204a和204b，分别安装在机身201的两侧。在图2中，飞行器200同样包括六个旋翼202a-202f。这六个旋翼中，旋翼202a和202b为分别由燃料引擎203a和203b驱动的机动旋翼，旋翼202c-202f为分别由电动机203c-203f驱动的电动旋翼。在图2中，电动旋翼202c-202f对称分别在机身201周围，并且其中电动旋翼202c和202d与电动旋翼202e和202f分别位于固定机翼204的两侧。机动旋翼202a和202b安装在固定机翼204的前端上，并分别位于固定机翼204a和204b上。所有旋翼202a-202f的旋转平面与固定机翼204基本垂直，即，与机翼的长宽方向构成的平面基本垂直，换言之，固定机翼与动力装置的推进方向基本平行。旋翼和固定机翼的这种形态设计与常规固定翼飞机的螺旋桨和机翼的形态设计类似。此外，本实用新型的固定机翼的形状设计也可以参考常规固定翼飞机的机翼形状，比如，可以是飞翼的布局。固定机翼204的两个翼面需要满足空气动力学原理，使得飞行器200平飞时，固定机翼204能够向上托起飞行器。需要说明的是，这里的“基本垂直”表示旋翼202a-202f的旋转平面与固定机翼204并不需要绝对垂直，“基本平行”表示动力装置的推进方向与固定机翼不需要绝对平行，只要在飞行器200平飞时，旋翼的转动与固定机翼的配合能够满足上述空气动力学原理使得飞行器200在获得向前的推力的同时获得向上的托力即可。

根据图2的飞行器200可以实现类似于直升机的静止垂直起飞和类似于普通固定翼飞机的快速平飞。图3示出了根据本实用新型实施例的飞行器200在垂直飞行时的飞行姿势的示意图。如图3所示，在垂直起飞时，飞行器200的飞行姿势为：旋翼202a-202f的旋转方向基本平行于地面，而固定机翼204基本垂直于地面。此时，飞行器200启动旋翼202a-202f的旋转，对空气产生向下的推力，空气的反作用力将飞行器200向上推起，并垂直向上飞行。如上文所述，可以通过控制旋翼202a-202f的推力大小来控制飞行器200的平衡，尤其是控制电动旋翼202c-202f的旋转速度(例如通过增大或减小输入到电动机203c-203f的电压/电流进行控制，和/或改变输入到电动机的交流电或者脉冲的频率)或者旋转方向来控制飞行器200的平衡。例如，当飞行器200向电动旋翼202c和202d一侧倾斜时，可以通过增大电动旋翼202c和202d的旋转速度和/或者减小电动旋翼202e和202f的旋转速度来调整飞行姿势和控制平衡。应当增加某些旋翼的转速还是减小某些旋翼的转速，取决于改变或者保持飞行器高度的需要。当飞行器200升空后需要从垂直飞行改变为平飞时，飞行器200需要改变飞行姿势，如图4所示。图4是根据本实用新型实施例的飞行器200在平飞时的飞行姿势的示意图(该示意图是从飞行器的前上方看过去的透视图)。在平飞时，固定机翼204的方向与飞行方向一致，其可以基本平行于地面，也可以为了转弯等原因而与地面具有夹角，该飞行姿势与常规固定翼飞机的飞行姿势一样。飞行器200从垂直飞行到平飞的飞行姿势的改变可以通过控制旋翼的推力大小和/或推力方向来实现。例如，在将多个电动旋翼202c-202f分布于固定机翼的两侧的情况下，可以通过改变固定机翼的两侧的电动旋翼的推力比和/或推力方向来改变所述飞行器200的飞行姿势。在图2所示的飞行器200中，电动旋翼202c和202d与电动旋翼202e和202f分别位于固定机翼204的两侧。如图4所示，假设电动旋翼202c和202d所在的一侧为平飞时的下侧，电动旋翼202e和202f所在的一侧为平飞时的上侧，则飞行器200在从图3所示的垂直起飞状态转变为图4所示的平飞状态的过程中，可以通过增大电动旋翼202e和202f的旋转速度、和/或减小电动旋翼202c和202d的旋转速度或反转电动旋翼202c和202d的旋转方向。在飞行器200由垂直起飞姿态改为平飞姿态前，通常可以先让飞行器200加速然而再调整相应旋翼的旋转，以保证平飞后飞行器200可以有足够的速度让固定机翼产生足够的升力。

可选地，飞行器还可以通过以下方式改变飞行姿势。例如，在飞行器200由垂直起飞姿态改为平飞姿态前，先让飞行器200向上或向某一侧加速飞行，以保证平飞后飞行器200可以有足够的速度让固定机翼产生足够的升力。让飞行器向某一侧飞行，需要减少该侧的推力，或者增加另一侧的推力，这样可以让所有动力装置的推进方向与水平方向的角度不是直角，进而使飞行器200获得水平方向移动的动力。至于应该减少某侧的推力还是增加另一侧的推力，取决于改变或者保持飞行器高度的需要。平飞前的加速飞行的方向可以与固定翼平面大致垂直。替代地，为了使得平飞前的加速飞行更有效，加速飞行的方向也可以与固定机翼平面大致平行，以减少固定机翼带来的阻力。例如，可以通过增大电动旋翼202c和202e的旋转速度、和/或减小电动旋翼202d和202f的旋转速度，让飞行器向电动旋翼202d和202f一侧加速飞行，待飞行器有足够速度后，可以通过进一步增大电动旋翼202c和202e的旋转速度、和/或减小电动旋翼202d和202f的旋转速度或反转电动旋翼202d和202f的旋转方向，并通过及时调整固定机翼的副翼(图中未示出)的角度而让飞行器的机身改成与地面大致平行的姿态。此时，通过调整固定机翼的副翼的角度让飞行器两侧的副翼向不同的方向偏转，可以让飞行器200以机身为轴线发生旋转，从而让固定机翼平面与地面大致平行，并产生升力。需要说明的是，在该示例中，固定机翼包含副翼，但就本公开而言，并非所有实现方式的固定机翼都需要包含副翼。

替代地，飞行器200的起飞过程例如可以由飞行器尾翼的舵面(未示出)来控制。具体方式可以是，飞行器200垂直起飞后加速飞离地面(飞行方向不一定需要与地面严格垂直，可以通过上述控制旋翼的方式来保证飞行器的飞行方向)，待飞行器有足够的速度后，飞行器水平尾翼的舵面将飞行器的姿态改为平飞或者其他飞行姿态。本领域的技术人员应该明白，飞行器姿态的改变也可以通过摆动飞行器水平尾翼的舵面与调节飞行器旋翼的方式结合来实现。需要说明的是，在该示例中，飞行器包含尾翼及其舵面，但就本公开而言，并非所有实现方式的飞行器都需要包含尾翼或尾翼及其舵面。

飞行器的降落过程与起飞过程相反。通过控制飞行器的旋翼和/或者飞行器的舵面，让飞行器的姿态调整为竖直姿态，然后通过调节飞行器旋翼的转速或者变距浆的螺距，让飞行器缓缓降落。

可选地，可以在固定翼的一侧安装起落架，这样在适合的场所，飞行器可以滑跑起飞，或者滑跑降落，滑跑起降消耗的燃料和/或电池的电量比垂直起降少，可以增加飞行器的航程，或者节省燃料的费用。

可选地，对于所有旋翼或者平飞时不提供动力的旋翼，可以采用自动折叠式旋翼。这种旋翼在不转动时，受弹簧或者风力的影响可以自动折叠，从而减小阻力。此外，使用自动折叠式旋翼可以方便起落架的设计和安装。

此外，通过改变旋翼的推力大小和/或推力方向还可以改变飞行器200的飞行方向或控制飞行器200的平衡。例如，当飞行器200需要向左拐弯时可以增大右侧的旋翼的推力或者减小左侧的旋翼的推力。飞行器200在平飞时，可以由机动旋翼202a和202b提供向后的推力，以借助于固定机翼204的翼面的空气动力学设计而提供对飞行器的升力，其原理与普通的固定翼飞机相同，本领域的技术人员可以根据具体需要对固定机翼204进行设计。在平飞的过程中，可以关闭电动旋翼的动力系统，也可以开启电动旋翼以提供辅助动力和/或控制飞机的平衡和/或调整飞行方向和/或飞行姿势。当所述机动旋翼和所述电动旋翼同时工作时，一方面可以使得总动力增大，另一方面可以利用电动旋翼控制灵活的优点实现飞行速度、方向和姿势的精确控制。

可选地，飞行器的飞行姿态也可以由固定机翼上的舵面来控制。舵面控制与传统飞行器类似，可以通过襟翼、副翼、水平尾翼舵面、垂直尾翼舵面等舵面与气流相互作用来控制姿态。

根据图2的实施例的飞行器200既可以实现类似于直升机的垂直起降又可以实现类似普通固定翼飞机的快速平飞。并且，由于飞行器200可以通过由燃料引擎提供能源的机动旋翼提供平飞动力，因此这种飞行器的速度和航程可以大大增加。

在上述实施例中，可选的，飞行器200的燃料引擎中的至少一个同样可以连接有发电机(图中未示出)，所述发电机可以为向电动机提供电力的电池充电，或者直接为电动机供电。这样，可以在需要电动旋翼工作时保证其有充足的电力供应。

需要说明的是，虽然在上述实施例中给出了飞行器200的具体结构，但本实用新型并不限于该具体结构。特别地，固定机翼与机身的安装关系并不限于图2所示，而是可以使用任意合适的设计，例如可以将机身安装在固定机翼的一侧，此时固定机翼可以不被机身分为两个部分而是一个整体。机动旋翼与固定机翼的位置关系也不限于将机动旋翼居中地安装在固定机翼的前端，而是可以例如安装在固定机翼的下方，只要这些位置关系满足飞行器200飞行的动力学原理即可。再者，如针对图1所描述的，旋翼的数量不一定是六个，例如可以是三个、四个、五个或更多个，其中机动旋翼的数量不限于两个，可以是一个或更多个，电动旋翼的数量也不限于四个，而可以是一个、两个、三个或更多个。电动旋翼不限于对称分布在机身周围。机身的形状也不限于图2所示的形状，而可以是任何合适的形状。此外，关于飞行器200垂直飞行和平飞的具体原理及必要设计可以与常规直升机或无人机以及固定翼飞机相同，本领域的技术人员可以根据公知原理进行具体设计。

本领域的技术人员应该明白，每个燃料引擎或电动机可以不止驱动一个旋翼，可以通过齿轮组或者皮带驱动多个旋翼。例如，飞行器可以只有一个燃料引擎，用伞形/盆形齿轮和轴传动的方式驱动位于两个固定翼端部的两个旋转方向相反的旋翼。

可选的，根据本实用新型的实施例，燃料引擎可以同时驱动发电机，为电动旋翼的电池充电或者为电动旋翼直接供电。当燃料引擎同时驱动发电机时，燃料引擎可以直接驱动自身的旋翼(或螺旋桨，在本公开中，旋翼和螺旋桨表示相同的含义，即能够旋转的叶片)，而通过皮带，链条，和/或齿轮驱动发电机。或者，燃料引擎也可以直接驱动发电机，而通过皮带，链条，和/或齿轮驱动旋翼。或者，燃料引擎可以通过皮带，链条，和/或齿轮分别驱动旋翼和发电机。然而，考虑到飞行器对所有组件的重量和可靠性要求较高，最适合飞行器的驱动方式是燃料引擎通过同轴线的动力轴同时驱动旋翼和发电机。该同轴线的动力轴可以是一根整体的轴，也可以是连接在一起的同轴线的多个轴，本领域的技术人员应该清楚将同轴线的多个轴连接的方式有很多(例如，通过各种联轴器)。同轴线的各个动力轴可以由离合器相互连接，通过离合器可以选择性的切断发电机或者旋翼的动力供应。离合器也适用于通过皮带，链条，和/或齿轮传动的方式。使用离合器可以有效地分配燃料引擎的动力。图5-图7示例性地示出了通过一个动力轴504、604、704将活塞式发动机501、601、701与发电机503、603、703和旋翼502、602、702直接连接的示意图。图5-图7中发电机分别位于发动机和旋翼的不同位置。这样的设计减少了传动装置所需的重量，同时也减少了传动装置带来的能量损失，而且提高了可靠性。当然，图5-图7的具体结构不应该理解为一种限制。发动机可以是任何一种燃料引擎，例如，可以是涡轮发动机或者喷气发动机。当燃料引擎是喷气发动机时，该动力轴上仅直接连接发电机而不连接旋翼(螺旋桨)。此外，在动力轴上也可以连接不止一个发电机。

图8-11示意性地示出了根据本实用新型的其它实施例的飞行器的结构示意图。在图8的实施例中，飞行器800包括机身801，机身801上装有固定机翼804，固定机翼804的后端装有两个尾翼805a和805b，固定机翼804的两侧的端部上装有两个燃料动力系统，其分别由机动旋翼802a、802b和燃料引擎803a、803b构成。固定机翼804上垂直于固定机翼804的方向上安装有四个支撑件806a-806d，在每个支撑件分别安装有两个电动旋翼802c-802j，每个电动旋翼可以由独立的电动机驱动，也可以通过传动装置将几个或全部电动旋翼由一个电动机驱动，例如，同一个支撑件一端的两个电动旋翼由同一个电动机驱动。这些电动机可以位于支撑件的端部中。图9的实施例与图8的实施例的区别在于机动旋翼和电动旋翼的位置设置不同。在图9的实施例中，支撑电动旋翼的两个支撑件分别位于固定机翼两侧的端部，而两个机动旋翼902a、902b位于机身的前端。这两个共轴机动旋翼可以由一个燃料引擎驱动，该燃料引擎通过齿轮组驱动这两个共轴机动旋翼进行相反方向的旋转。图10的实施例与图8的实施例的区别在于电动旋翼的数量和位置设置不同。在图10的实施例中，四个电动旋翼1002c-1002f分别安装于两个尾翼上，这四个电动旋翼可以分别由四个电动机1003c-1003f驱动。图11的实施例示出了一种具有三个固定机翼1104a-c的飞行器1100。在下侧的两个固定机翼1104a和1104b的端部安装有燃料动力装置，其分别由机动旋翼1102a、1102b和燃料引擎1103a、1103b构成。在上侧的固定机翼1104c上通过垂直于固定机翼1104c的支撑件安装两个电动动力装置，其分别由电动旋翼1102c、1102d和电动机1103c、1103d构成。在三个固定机翼的后端分别装有支撑装置，用于在飞行器1100垂直起飞前支撑飞行器1100。在上述三个固定机翼中，固定机翼1104a和1104b主要提供平飞的升力，固定机翼1104c除了支撑两个电动动力装置外，还起到稳定飞行方向的作用，类似传统飞机的垂直尾翼。机动旋翼1102a、1102b可以采用变距浆，旋转方向相反，在垂直起飞的时候，通过不断修正这两个旋翼的螺距来控制Y轴方向的倾斜平衡。电动旋翼1102c、1102d的旋转方向相反，通过控制电动机的转速，可以控制飞行器X轴方向的倾斜平衡。电动旋翼1102c、1102d可以如图所示在同一个平面上(即左右放置)，也可以是同轴的(即前后放置)。当飞行器1100垂直起飞后，可以通过增加电动旋翼1102c、1102d的转速，让飞行器1100由竖直姿态改为平飞姿态。

图1-4以及图8-11中的燃料动力装置都包括旋翼(螺旋桨)，即都通过燃料引擎驱动旋翼来提供飞行器的动力，然而，本实用新型不限于此，燃料引擎也可以是涡轮风扇发动机或者喷气发动机等不驱动螺旋桨的发动机。在这种情况下，燃料动力系统仅有引擎而没有旋翼。在本实用新型中，无论燃料引擎是何种引擎，燃料动力系统的推进方向都与电动旋翼的旋转方向基本垂直，与固定翼的平面大致平行。当飞行器垂直起飞时，燃料动力系统的推进方向与地面大致垂直。当飞行器平飞时，燃料动力系统的推进方向与飞行方向大致平行。

此外，在本公开中，当燃料动力装置使用旋翼时，可以使用可变距旋翼(变距桨)。变距桨的螺距(桨距角)是可以调节的，在相同的转速下，通过增加或者减少螺距，可以增加或者减少推力，同时消耗的燃料引擎的动力也会增加或者减少。在本实用新型的实施例中使用变距桨，除了可以方便控制飞行器的平衡，还有利于有效地利用燃料引擎的动力。例如，当本实用新型实施例的飞行器平飞时可以关闭电动机减少因发电机能量转换所带来的能量损失，这时可以增加变距浆的螺距，让旋翼更有效地利用燃料引擎输出的全部动力。当该飞行器处于垂直飞行姿态时，电动机的动力可以来自发电机，这时可以减小变距浆的螺距，这样可以增加燃料引擎的转速，让发电机可以输出足够的电力驱动电动机。

根据本实用新型的另一实施例，机动旋翼可以位于电动旋翼的后方；并且至少一个机动旋翼与至少一个电动旋翼具有重叠。如图12所示，四个电动旋翼1202c-1202f分别安装于飞行器1200的前侧，两个机动旋翼1202a-1202b位于电动旋翼1202c-1202f的后方(这里的“前”和“后”以飞行器平飞时的姿势确定)，并且电动旋翼与机动旋翼具有重叠。如此，电动旋翼向后推出的空气动力可以给机动旋翼提供推力，减小机动旋翼的阻力。尤其是，在由燃料引擎带动的发电机直接驱动电动旋翼的电动机情况下，上述布局可以在突然增大电动旋翼的转速时保证机动旋翼以及燃料引擎的转速，从而保证发电机输出电压的稳定。实用新型人的实验表明，如果不采用上述布局，当突然增大电动旋翼的转速时，由于发电机的负载增大，燃料引擎所驱动的机动旋翼和发电机的总负载随之增大，从而导致燃料引擎的转速降低，所以输出电压会突然变小；而当采用上述布局之后，电动旋翼的后推力通过推动机动旋翼而在一定程度上弥补了燃料引擎突然增大的负载，从而保证了发电机的瞬间输出功率稳定。

本领域技术人员应该理解，可以根据设计需求和其它因素对本实用新型进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本实用新型所要保护的权利范围。

Claims (20)

1.一种飞行器，具有多个动力装置，其特征在于：

所述多个动力装置包括燃料动力装置和电动动力装置，所述燃料动力装置由燃料引擎驱动，所述电动动力装置包括由电动机驱动的电动旋翼；并且

所述燃料动力装置的推进方向和所述电动旋翼的旋转平面基本垂直。

2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述飞行器还包括固定机翼，所述固定机翼与所述多个动力装置的推进方向基本平行。

3.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述飞行器平飞时，由所述燃料动力装置提供动力或者由所述燃料动力装置和所述电动动力装置同时提供动力。

4.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述电动旋翼有多个，并且多个所述电动旋翼分布于所述固定机翼的两侧。

5.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述固定机翼为多个，至少两个固定机翼上安装有所述燃料动力装置，且其余固定机翼中的至少一个上或两侧安装有所述电动旋翼。

6.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述燃料动力装置中的至少一个包括由所述燃料引擎驱动的机动旋翼。

7.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述燃料引擎中的至少一个还连接有发电机，所述发电机能够为向所述电动机提供电力的电池充电和/或向所述电动机直接提供电力。

8.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述电动机由所述电池供电、所述发电机供电、或者由所述电池和所述发电机并网供电。

9.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述发电机通过共轴线的动力轴直接连接对应的燃料引擎。

10.如权利要求9所述的飞行器，其特征在于：

所述对应的燃料引擎还通过所述共轴线的动力轴直接连接机动旋翼。

11.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述发电机由对应的燃料引擎通过离合器驱动。

12.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述燃料引擎中的至少一个通过离合器驱动机动旋翼。

13.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述飞行器的平衡、飞行方向和/或飞行姿势由所述电动旋翼控制，或者由所述电动旋翼和所述燃料动力装置共同控制。

14.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述电动动力装置的最大总推力不超过所述燃料动力装置的最大总推力的50％。

15.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述电动机由所述发电机直接供电，且所述发电机所消耗的功率不超过对应燃料引擎的输出功率的50％。

16.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述飞行器的一侧装有起落架，使得所述飞行器可以在跑道上滑跑起降。

17.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述飞行器的至少一个旋翼是自动折叠式旋翼。

18.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述电动旋翼中的至少一个能够改变旋转方向。

19.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述燃料动力装置中使用变距浆。

20.如权利要求1或8所述的飞行器，其特征在于：

所述燃料动力装置中的至少一个包括由所述燃料引擎驱动的机动旋翼；

所述机动旋翼位于所述电动旋翼的后方；以及

所述机动旋翼中的至少一个与所述电动旋翼中的至少一个具有重叠。