CN212313869U - 一种垂直起降飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行设备领域，提供一种垂直起降飞行器，包括气囊、机架、第一旋翼、固定结构，气囊设置套接于机架外侧；固定结构为气囊充好气时所形成的挤压结构，挤压结构用于挤压所述机架。本实用新型将多旋翼飞行器和固定翼飞行器的优点有机结合，同时通过气囊机翼这类软体机翼以提升飞行器的抗摔安全性，既能减小无人机贮存的占用空间和机身自重，又能降低坠机时机体的损失率；通过单舵机控制飞行器旋翼的倾转，能降低飞行器整体自重，且飞行器没有设置副翼和控制副翼的舵机，也大幅度减少飞行器的自重；飞行过程中没有闲置电机和旋翼，减少了风阻，能提升飞行器的气动效率；气囊由若干个独立的小气囊组成，对飞行器提供了缓冲、保护作用。

Description

一种垂直起降飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行设备领域，更具体地，涉及一种垂直起降飞行器。

背景技术

在无人机领域，多旋翼无人机能够不受空间及场地限制实现垂直起降，但其续航和载重能力一直是限制其发展的主要瓶颈；而飞翼等固定翼无人机因机身和机翼融为一体，整体结构都可产生升力，而且较大程度降低了阻力，空气动力效率高。飞翼等固定翼无人机在实际作业中，拥有优异的气动效率能够实现超长续航，大载重以及宽广的作业范围，但在起降过程中对空间及场地有要求，例如起飞时需要跑道或弹射机构，降落时需要伞降或滑降，稍有不慎，会造成机载设备损坏，降低了其应用的便捷性。因此，市面上有将多旋翼与固定翼结合的垂直起降固定翼无人机机型，将二者的优点进行整合。

但现有垂直起降固定翼无人机材料多为硬质泡沫或者塑料壳体，机翼体积普遍偏大，在收纳时会占有大部分空间，发生磕碰时容易破损，且工作时若出现“摔机”、“炸机”等坠机事故，成本损失较大。

此外，现有垂直起降固定翼无人机还存在以下不足：

(1)在飞行器上安装多个固定电机与螺旋桨，至少两个固定电机驱动螺旋桨使飞行器垂直起降，至少一个固定电机驱动螺旋桨实现水平飞行，使得该类飞行器起飞时至少需要三个电机工作，且在水平飞行模式下，始终有至少一个电机处于不工作的闲置状态，增加了飞行器负载；此外，闲置状态的电机及螺旋桨也会增加风阻，影响飞机气动效率。

(2)市面上具有倾转结构和副翼的垂直起降飞行器，每个电机下的倾转结构都需要一个大功率的舵机，舵机转动带动舵机臂和电机座转动，以此来实现电机动力倾转，因此至少多出了两个大功率舵机的载重量，进一步增加了飞机的自重，且大功率舵机实时转动也会消耗一部分电量，影响飞行器续航。同时，由于对副翼控制的需要，飞行器上也会增加至少两个舵机来带动副翼运动，也会进一步增加飞机的自重和耗电量。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术垂直起降固定翼无人机贮存占用空间大、坠机时机体易毁坏、自重大、气动效率低的缺陷，提供一种垂直起降飞行器，用于达到减小无人机贮存的占用空间、降低坠机时机体的损失率、减小自重、提升气动效率的效果。

本实用新型采取的技术方案是，该垂直起降飞行器包括气囊、机架、第一旋翼、固定结构，

所述气囊，设置套接于机架外侧；所述第一旋翼，用于给飞行器提供动力；所述固定结构，为所述气囊充好气时所形成的挤压结构，所述挤压结构用于挤压所述机架，以将气囊固定在机架上。

本方案中，将气囊设置于机架外侧，将现有技术中飞行器为固体材料的部件更换成气囊，减小了飞行器的负载。当出现坠机事故时，由于气囊为软体材料，具有缓冲作用，减小对飞行器的机架内部硬件的损伤和电子设备的物理冲击；如果飞行器不慎坠落在田间或水面上，由于气囊具有浮力，在气囊的作用下可以使飞行器浮于水面，避免飞行器沉入水中造成损坏。采用的气囊的飞行器相较于其他材质，如固体材料、硬质材料的飞行器更加轻便，工作时仅仅需要对气囊快速充气；放气之后，气囊缩小，减小了占地面积，易于携带。此外，飞行器上搭载的相关航拍航测设备也会在飞行器摔机、炸机坠地时得到一定的气囊缓冲保护，大大降低了此类飞翼无人机的坠机成本。尚且，该飞行器还可以在没有气囊或气囊不充气的情况下飞行。气囊充气好后，所形成的形状可以是飞翼状。气囊套接于飞行器外侧后，可对整个机架进行全方位进行保护，安全性更高。气囊通过充气挤压的方式即可将气囊固定在机架上，方便快捷。飞行器上也没有副翼结构以及控制副翼的舵机，减轻了飞行器的负载。

优选地，一种垂直起降飞行器还包括传动轴，用于将第一旋翼连接到机架上；舵机，用于调整第一旋翼盘面的角度，且设置于机架上；传动装置，传动连接于舵机和传动轴；所述舵机转动带动传动装置转动，所述传动装置带动传动轴转动，从而调整第一旋翼盘面的角度。本方案中，舵机设置在机架上，并不限于背景技术中所述的每个电机下的倾转结构都需要一个大功率的舵机的要求，扩大了舵机的应用场景；且舵机的数量不限制要求，可根据需求设置对应数量的舵机，可以采用少量甚至只有一个舵机带动传动轴转动，进而带动多个第一旋翼转动，从而调整第一旋翼盘面的角度，这样可减少了舵机个数，从而减少的飞行器的负载。

优选地，一种垂直起降飞行器，还包括轴承夹和轴承，所述轴承夹固定连接于机架并设有轴承孔，所述轴承嵌入于所述轴承孔内；所述传动轴包括粗杆轴、细杆轴，所述粗杆轴连接于第一旋翼，所述细杆轴传动连接于传动装置，所述细杆轴穿插于所述轴承并螺纹连接于所述粗杆轴。本方案中，舵机转动带动传动装置转动，传动装置进而带动细杆轴转动，细杆轴接着带动粗杆轴转动，进而调整第一旋翼盘面的角度，达到调整飞行器飞行角度的目的。

优选地，所述舵机设有转轴，所述传动装置传动连接于转轴和细杆轴；所述转轴的直径大于等于所述细杆轴的直径，以在传动时，使得转轴的旋转角度小于等于细杆轴的旋转角度。本方案中，如此设置，转轴的旋转角度小于等于细杆轴的旋转角度，舵机和细杆轴在进行动力的传递过程中，可以更省力，节约动力。

优选地，所述第一旋翼设有若干个并分布于飞行器左右两侧，每个第一旋翼下方依次连接电机、电机座，所述电机用于给第一旋翼提供动力；所述第一旋翼通过分布在飞行器左右两侧的电机差速运转以实现飞行器的偏航和/或转向；当所述第一旋翼的动力方向与水平面的夹角为锐角或钝角时，所述电机的功率增大或减小以实现飞行器上升或下降。本方案中，所述第一旋翼的动力方向垂直于水平面时，通过分布在飞行器左右两侧的电机之间的差速运转实现飞行器的偏航；当第一旋翼的动力方向平行于水平面时，通过分布在飞行器左右两侧的电机之间的差速运转实现飞行器的转向。当第一旋翼的动力方向与水平地面的夹角为锐角或钝角时，飞行器左右两侧的电机之间的差速运转可同时使飞行器实现偏航和转向，从而使飞行器具有更小的转弯半径，也更加灵活。当第一旋翼的动力方向与水平面的夹角为锐角或钝角时，所有电机增大输出功率可使飞行器产生与夹角相同的向上爬升轨迹，飞行器上升；所有电机减小输出功率可使飞行器在重力作用下下降高度，飞行器下降。

优选地，所述气囊设有拉链，以便将气囊套接在机架上；所述拉链为自锁式拉链，以防止飞行器在飞行过程中拉链滑开；所述气囊左右两侧还设有翼尖，所述翼尖呈对称式分布，以切割涡流、减小飞行器的飞行阻力。本方案中，所述气囊取消了副翼及控制副翼的舵机，减轻了飞行器重量。在气囊左右两侧设有的翼尖，可以切割涡流、减小飞行器的飞行阻力，提高飞行器的操作特性和稳定性。气囊上的拉链可将气囊分开，拉开后气囊中，为放置机架预留了一定空间，放入机架后，拉上拉链，对气囊充气，充好气后，通过气囊对机架的挤压，确定好气囊和机架的相对位置。飞行器的气囊和机架是独立的两个部分，机架可在无气囊部分实现独立飞行，通过拉链套入飞行器的气囊主体内，成为飞行器的重要组成部分，此设计极大地拓宽了飞行器的应用场景。

一种垂直起降飞行器，包括气囊、机架、旋翼、固定结构，所述气囊，设置于机架外侧；所述旋翼，用于给飞行器提供动力；所述固定结构为与机架连接的支撑杆，所述气囊套接于支撑杆上，以将气囊固定在机架上。本方案中，支撑杆能对气囊的翼型起到支撑作用，还能够增加气囊机翼的强度。

优选地，所述旋翼包括第二旋翼和第三旋翼，所述第二旋翼连接于所述支撑杆，且所述第二旋翼下方设有从上到下依次连接的电机、电机座、舵机、舵机座，所述舵机用于调整旋翼盘面的角度；所述第二旋翼设有若干个且分布于飞行器前端；所述第三旋翼下方设有从上到下依次连接的电机、电机座，且第三旋翼设置于飞行器后端；所述电机用于给第二旋翼和第三旋翼提供动力；飞行器起飞或降落时，相邻的第二旋翼旋转方向不同，所述第三旋翼与任意一个第二旋翼的旋转方向相同；所述飞行器倾斜时，所述第三旋翼的转速增大或减小，以保持飞行器平稳飞行。本方案中，在起飞阶段，电机和第二旋翼的矢量动力方向垂直于地面向上，上升到一定高度时，可以通过飞行控制器，调节舵机转动，带动电机座随之转动，从而实现电机和第二旋翼工作的矢量动力方向发生变化，最后从第二旋翼垂直起飞的模式切换到固定翼滑翔飞行模式。而且，所述第二旋翼下的舵机可以根据起降时飞行姿态，实时调整第二旋翼的动力方向，飞行器相邻的第二旋翼的旋转方向不同，第三旋翼的旋转方向与任意一个第二旋翼中旋转方向相同，电机增加转速时，飞行器起飞；电机降低转速时，在重力作用下降落。根据实际起飞状态需要，调整第二旋翼和第三旋翼的动力大小，使飞行器整体保持平稳。

优选地，一种垂直起降飞行器还包括尾翼，所述尾翼通过第一连接轴连接于机架尾部；所述第三旋翼设于第一连接轴上，以提供飞行器固定方向的动力。本方案中，在整个飞行计划中，第三旋翼不改变动力方向一直为飞行器提供垂直于飞行器上表面的升力，保证飞行器的飞行模式。

优选地，所述气囊由若干个独立的小气囊组成，且所述气囊设有至少一个气口。本方案中，若气囊设置一个气口，可同时对多个小气囊实现充气和放气，方便快捷。若气囊设置若干个气口，且分别与若干个独立小气囊一一对应，当其中部分小气囊损坏时，一方面，其它的小气囊不受影响，仍旧能够对机架起到防护作用并提供足够的飞行升力，安全性更高；另一方面，可便于对损坏的小气囊进行更换。此外，采用小气囊填充的形式，可使机翼的形状能较容易达到预想的翼型，便于加工制造。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型将多旋翼飞行器和固定翼飞行器的优点有机结合，同时通过气囊机翼这类软体机翼以提升飞行器的抗摔安全性，既能减小无人机贮存的占用空间和机身自重，又能降低坠机时机体的损失率；通过单舵机控制飞行器旋翼的倾转，能降低飞行器整体自重，且飞行器没有设置副翼和控制副翼的舵机，也大幅度减少飞行器的自重；飞行过程中没有闲置电机和旋翼，减少了风阻，能提升飞行器的气动效率；气囊由若干个独立的小气囊组成，可使机翼的形状能较容易达到预想的翼型，便于加工制造，又对飞行器提供了缓冲、保护作用。飞行器的气囊和机架是独立的两个部分，机架可在没有气囊时实现独立飞行，此设计极大地拓宽了飞行器的应用场景。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的俯视图。

图3为本实用新型实施例1的气囊1的侧视图。

图4为本实用新型实施例1的机架1和第一旋翼3的连接示意图。

图5为本实用新型实施例1的舵机5、传动装置6、细杆轴9之间的连接示意图。

图6为本实用新型实施例1的粗杆轴4和细杆轴9的连接示意图。

图7为本实用新型实施例1飞行器垂直起飞的运动示意图。

图8为本实用新型实施例1飞行器垂直偏转的运动示意图。

图9为本实用新型实施例1飞行器水平移动的运动示意图。

图10为本实用新型实施例1飞行器水平偏转的运动示意图。

图11为本实用新型实施例1飞行器夹角移动的运动示意图。

图12为本实用新型实施例1飞行器夹角偏转的运动示意图。

图13为本实用新型实施例2的结构示意图。

图14为本实用新型实施例2的正视图。

图15为本实用新型实施例2的俯视图。

图16为本实用新型实施例2的尾翼17结构示意图。

图17为本实用新型实施例2为第二旋翼19的局部示意图。

图18为本实用新型实施例2为第三旋翼21的局部示意图。

图19为本实用新型实施例2的气囊1的侧视图。

附图标记：1、气囊；2、机架；3、第一旋翼；4、粗杆轴；5、舵机；6、传动装置；7、轴承夹；8、轴承；9、细杆轴；10、电机；11、电机座；12、舵机座；13、管夹；14、支撑杆；141、碳纤维连杆；142、碳纤维连杆副杆；15、拉链；16、翼尖；17、尾翼；18、套管；19、第二旋翼；20、第一连接轴；21、第三旋翼；22、第二连接轴；23、转轴。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种垂直起降飞行器，包括气囊1、机架2、旋翼、固定结构。所述气囊1设置于机架2外侧。所述旋翼为第一旋翼3，所述第一旋翼3用于给飞行器提供动力。所述固定结构用于将气囊1固定于机架2上。

如图2所示，所述气囊1套接于机架2外侧，所述固定结构为所述气囊1充好气时所形成的挤压结构，所述挤压结构用于挤压所述机架2，以将气囊1固定在机架2上。气囊1上表面设置有拉链15，通过拉链15，可将气囊1上表面打开，放入机架2。所述拉链15具有自锁功能，飞行时能防止滑开。气囊1是在一个固定翼型的蒙皮内填充多个独立的小气囊组成的，多个小气囊均横向设置。所述气囊1设有至少一个气口。当所述气囊1设有一个气口时，所述若干个独立的小气囊之间互相连通；当所述气囊1设有若干个气口时，所述若干个独立的小气囊之间互不连通，且分别与若干个气口一一对应。采用小气囊填充的形式，可使机翼的形状能较容易达到预想的翼型，便于加工制造。气囊的材料包括凯夫拉线交织的纤维网以及丁腈、PVC和天然橡胶。所述凯夫拉线强度高、抗切割、热稳定性好、在高温下不熔、拉伸性能好、价格相对便宜低廉。

气囊1整体呈飞翼状，且左右对称，没有副翼。如图3所示，所述气囊1整体接近于克拉克Y翼型，即平凸翼，克拉克Y翼的机翼横切面为上弯下平，弦长20％处为最凸出处，根据伯努利定律，机翼上翼面的气流比流过下方的快，从而翼面上方形成低气压区，下方形成高气压区，由于上下翼面存在气压差从而产生升力。气囊1中的气体优选为氦气，氦气比空气轻，可提供一定的升力，抵消了气囊1自身的重量，降低了飞行器起飞功耗，减小了电量损耗，从而也提高了飞行器的载荷量和续航能力。氦气为惰性气体，惰性气体可以保护气囊1在遇到火源时不发生爆炸，提高了飞行器的安全性。所述气囊1底部可增加安装起落架，避免降落时，飞行器的气囊1直接触地带来的安全隐患。在气囊1两端设置有翼尖16，可切割涡流、减小飞行器的飞行阻力，提高飞行器的操作特性和稳定性。飞翼状气囊1无副翼及控制副翼舵机结构。

如图4和图5所示，机架2设有上下夹板来保护机架2内部的电子设备和机械结构，上下夹板分别位于机架2的上下两端。夹板2中间设置有一个舵机5，但也不仅仅限于只设置一个舵机。

第一旋翼3可以设置有4个，但不限于4个，也可以设置至少4个第一旋翼3，本实施例以设置4个第一旋翼3来进行阐述。4个第一旋翼3分布于机架2两侧，采用第一旋翼3可实现飞行器垂直起降，从而提高飞行器的机动灵活性，降低对起降场地的要求。每个第一旋翼3下方可分别连接有电机10，电机10下方可连接电机座11。所述电机10也对应第一旋翼3分布于机架2两侧，飞行器飞行时，可利用电机10分别控制分布于机架2两侧的第一旋翼3差速实现飞行器的姿态控制。

所述气囊1套接于机架2外侧时，气囊1上设有4个通孔，4个第一旋翼3分别嵌入于4个通孔内，充分对第一旋翼3进行保护。气囊1固定在机架2上的方式不仅仅限于充气挤压的方式，充气挤压的方式相对其他的方式来说可以更便捷和节省资源。气囊1还可以通过卡扣的方式固定在机架2上。

如图6所示，所述第一旋翼3通过传动轴连接到机架2上。所述传动轴包括粗杆轴4和细杆轴9，第一旋翼3及电机10、电机座11通过粗杆轴4连接到机架2上，所述粗杆轴4穿插并固定于电机座11上。本实用新型还设有传动装置6、轴承夹7、轴承8。传动装置6、轴承夹7、轴承8均设置于机架2上。所述传动装置6传动连接于舵机5和细杆轴9之间；所述传动装置6可以为带传动、链传动、齿轮组传动、连杆传动等方式其中一种或多种方式组合。所述轴承夹7固定连接于机架2并设有轴承孔。所述轴承8嵌入于所述轴承孔内。所述细杆轴9穿插于所述轴承8并连接于所述粗杆轴4，细杆轴9与轴承8为过盈配合。所述细杆轴9的直径小于粗杆轴4的直径，细杆轴9两端均带有螺纹，粗杆轴4一端部设有螺纹孔，细杆轴9可通过螺纹旋进粗杆轴4的螺纹孔内与粗杆轴4紧密连接。由于第一旋翼3设有4个，对应的，粗杆轴4和细杆轴9分别设有4个，且第一旋翼3、粗杆轴4、细杆轴9分别一一对应，4个粗杆轴4的形状、材料均相同，4个细杆轴9的形状、材料均相同，粗杆轴4、细杆轴9分别具有互换性。舵机5上还设有转轴23，所述转轴23的直径大于等于所述细杆轴9的直径，以在传动时，使得转轴的旋转角度小于等于细杆轴的旋转角度。本实施例中，可以采用转轴23的直径大于细杆轴9的直径。

所述舵机5的扭转角度没有限制，舵机5初始设定值为0°，即电机座11垂直于地面向上；当舵机5扭转90°时，飞行器飞行动力方式为前拉；当舵机5扭转270°时，飞行器飞行动力方式为后推。

本实用新型通过一个舵机5的转动，通过传动装置6带动细杆轴9转动，进而带动轴承8、粗杆轴4转动，从而带动电机座11等部件转动，实现对第一旋翼3盘面角度的调整，实现飞行器动力倾转和飞行姿态控制。

如图7所示，飞行器垂直起飞时，每个第一旋翼3的动力方向均向上，且垂直于水平面，水平面即为图中X轴和Y轴所在的平面。图中所示的标号b和c为分布在飞行器左侧的两个第一旋翼3，标号a和d为分布在飞行器右侧的两个第一旋翼3。如图8所示，飞行器垂直偏转时，所述第一旋翼3的动力方向垂直于水平面，通过分布在飞行器左右两侧的电机10之间的差速运转使飞行器绕X轴旋转，实现飞行器的偏航。飞行器同一侧的电机10转速相同。分布在飞行器左侧的两个第一旋翼3，即b、c的动力方向向上，可以通过增大分布在飞行器左侧的电机10的输出功率，进而增大分布在飞行器左侧的第一旋翼3的转速，实现飞行器左侧升力增加从而使飞行器偏转。

如图9所示，飞行器水平移动时，在舵机5控制下，电机10旋转到了水平面，每个第一旋翼3产生的动力的方向平行于水平面。如图10所示，当飞行器水平偏转时，第一旋翼3的动力方向平行于水平面时，通过分布在飞行器左右两侧的电机10之间的差速运转使飞行器绕Z轴旋转，实现飞行器的转向。

如图11所示，当第一旋翼3的动力方向与水平地面的夹角为锐角或钝角且飞行器移动时，每个第一旋翼3的动力方向指向同一个方向。如图12所示，当第一旋翼3的动力方向与水平地面的夹角为锐角或钝角且飞行器偏转时，通过飞行器左右两侧的电机10之间的差速运转可同时使飞行器绕X轴和Z轴旋转，实现飞行器的偏航和转向，从而使飞行器具有更小的转弯半径，也更加灵活。当第一旋翼3的动力方向与水平面的夹角为锐角或钝角时，所有电机10增大输出功率可使飞行器产生与夹角相同的向上爬升轨迹，飞行器上升；所有电机10减小输出功率可使飞行器在重力作用下下降高度，飞行器下降。

综上所述，本实用新型的气囊1整体是在一个固定翼型的蒙皮内填充多个独立的横向小气囊组成，对飞行器提供了缓冲、保护作用。如发生事故时小气囊被损坏，也可对被损坏的独立的小气囊进行对应更换。采用气囊1作为机翼既能提升飞行器的抗摔安全性，又能减小无人机贮存的占用空间和机身自重。气囊1两端设有翼尖16，翼尖16切割涡流，减小阻力，提高飞行器的操作特性和稳定性。气囊1可在未充气的条件下收缩折叠成较小体积，方便外出作业时运输，且气囊1不易因为碰撞而被损坏。气囊1上表面的拉链15可将气囊1上表面分为两部分，拉开拉链15后，气囊1为机架2预留了一定的放置空间。在气囊1中放入机架2后，拉上拉链15，气囊1通过挤压，将机架2卡在气囊1内。机架2有上下夹板，可保护内部电子设备和机械结构免受挤压和物理冲击。上下夹板中间设置有一个舵机5，舵机5转动带动传动装置6转动，进而带动传动装置6另一端的细杆轴9转动，细杆轴9穿插于轴承8内，带动轴承8另一边的粗杆轴4转动，从而调整第一旋翼3的角度。粗杆轴4上装配有电机座11、电机10及第一旋翼3等飞行动力组，粗杆轴4转动时带动了所述飞行动力组整体偏转，进而实现了飞行器的飞行姿态从垂直起降模式切换到呈飞翼飞行模式。飞行器实际运转过程中，所述舵机5可根据飞行器实际飞行姿态，调整第一旋翼3的力矩方向，配合电机10调整转速，以及第一旋翼3的输出升力，从而达到对飞行姿态的控制调整。本设计采用一个舵机5，该舵机5为共轴双向舵机，可同时带动四个电机10、四个电机座11、四个第一旋翼3实现倾转，也就是说本实用新型通过单舵机控制飞行器旋翼的倾转，能降低飞行器整体自重。在呈飞翼飞行姿态时，可利用电机10控制第一旋翼3差速进行转向偏移。同时，本实用新型采用一个舵机5带动分别控制4个第一旋翼3及4个电机倾转的方案，减少了舵机5的个数。由于在水平飞行时4个电机10都可以为飞行器提供水平飞行动力，提升了飞行器的水平飞行能力。没有了闲置电机，因此该实用新型减轻了飞行器的自重，也减少了闲置电机及旋翼带来的风阻，从而降低了飞行器的飞行功率，增加了飞行器的续航时间。本实施例无副翼结构，也取消了设置于副翼的舵机，从而进一步降低了飞行器的自重和动力消耗。在实际飞行过程中，通过连接于第一旋翼3的电机10差速控制第一旋翼3，进而控制飞行器进行转向偏转，拥有较小的转弯半径和较高的机动性。本实用新型飞行器的气囊1和机架2是独立的两个部分，机架2可在无气囊1时实现独立飞行，也可通过拉开拉链15将机架2套入飞行器的气囊1内，此设计极大地拓宽了飞行器的应用场景。

实施例2

如图13、图14和图15所示，本实施例提供一种垂直起降飞行器，包括气囊1、机架2、第二旋翼19、第三旋翼21、固定结构。所述气囊1设置于机架2外侧。与实施例1不同的是，固定结构为与机架2连接的支撑杆14，所述气囊1套接于支撑杆14上，以将气囊1固定在机架2上。

所述第二旋翼19设有两个，但不限于两个，还可以设置至少有两个。两个第二旋翼19对称分布于气囊1前端。所述第二旋翼19通过第二连接轴22连接到支撑杆14上，所述气囊1通过支撑杆14分别连接于机架2两侧。所述支撑杆14包括碳纤维连杆141和碳纤维连杆副杆142，碳纤维连杆141和碳纤维连杆副杆142平行设置且均连接到机架2上。所述第二连接轴22一端连接机架2，另一端连接第二旋翼19。所述支撑杆14与机架2配合的一端设有螺纹孔，支撑杆14在插入机架2后，可从机架2的内部用螺丝锁紧，从而将支撑杆14紧紧连接到机架2上。支撑杆14除了对第二连接轴22提供支撑外，还可起到一定的支撑气囊1的翼型，增加气囊1的强度的作用。

本实用新型还包括尾翼17，所述尾翼17通过第一连接轴20连接于机架2后端。所述第三旋翼21可拆卸连接于第一连接轴20上，以提供飞行器固定方向的动力。所述第一连接轴20一端连接到机架2上，一端连接尾翼17。

如图16所示，所述尾翼17通过套管18套接到第一连接轴20上，套管18与第一连接轴20之间可通过强力胶粘紧连接，这样能够减少零件需求。所述尾翼17呈“V”字形。所述尾翼17由两片呈左右对称的单片的小尾翼组成，尾翼17为扁平状，可减小飞行时的空气阻力。所述尾翼17也为气囊结构。尾翼17内无气体时，尾翼17可包裹在第一连接轴20上，方便保存管理；充气后尾翼17自动成“V”字形，在飞行时提供一定的方向修正作用。

如图17所示，第二旋翼19下方设有从上到下依次连接的电机10、电机座11、舵机5、舵机座12、管夹13。所述舵机5用于调整飞行器的角度，所述电机10用于给第二旋翼19提供动力。所述管夹13设有固定孔，所述第二连接轴22穿插并固定于所述固定孔内，第二连接轴22与固定孔可以为螺纹连接。舵机5的扭转角度为100°，即水平地面向下5°至垂直地面后向后5°。当舵机5转动时，带动电机座11以及安装在电机座11上的电机10实现倾转。所述电机座11用于安装电机10。

如图18所示，所述第三旋翼21下方设有从上到下依次连接的电机10、电机座11、管夹13，所述管夹13设有固定孔，所述第一连接轴20穿插并固定于所述固定孔内，第一连接轴20与固定孔可以为螺纹连接。所述电机10用于给第三旋翼21提供动力。

进一步地，本实施例中，气囊材料包括凯夫拉线交织的纤维网以及丁腈、PVC和天然橡胶。凯夫拉线交织的纤维网内置时可在充满气体时固定气囊形状，且提供一定的抗压抗拉强度，达到飞行器起飞要求的机翼强度，同时丁腈、PVC和天然乳胶具有极好的弹性，特别柔韧，有一定的抗磨损、抗撕裂和抗割性能。从整体上减轻了飞行器的重量，有效提高了载质比。

进一步地，本实施例中，所述气囊1为多个独立的小气囊在固定翼型的蒙皮内填充组成。采用小气囊填充的形式，可使机翼的形状能较容易达到预想的翼型，便于加工制造。气囊1充好气时，呈机翼形状的气囊可以在飞行中能够有效地减少飞行的阻力，飞行结束后，通过气口，排出气囊1内的气体，可折叠收纳，占用空间小，易于携带。

进一步地，本实施例中，如图19所示，气囊1由多个独立的小气囊组成，气囊1整体充气所形成的机翼接近于克拉克Y翼型，即平凸翼，更有效的提供升力。

进一步地，本实施例中，所述气囊1中气体为氢气，比空气轻，可提供一定的升力，抵消了气囊1自身的重量，从而也部分提高了飞行器的载荷量。

进一步地，本实施例中，所述飞行器的矢量动力倾转角度可根据飞行控制器在飞行过程中的水平调整和奇数旋翼抵消多余扭矩需要而随时改变，且位于气囊1前端左右两个舵机5的倾转角度可以不一致。所奇数旋翼包括第二旋翼19和第三旋翼21。

进一步地，本实施例中，所述第二连接轴22一端有垂直于径向平面设有方形开口，该方形开口与支撑杆14过渡配合，可再通过套管固紧。

进一步地，本实施例中，所述飞行器外观整体为滑翔机，机架2的头部为硬质泡沫材料，机架2的头部可拆卸连接于机架2上，可打开取下。

进一步地，本实施例中，所述气囊1或机架2底部可增加安装起落架，避免降落时气囊1或机架2直接触地带来的安全隐患。

飞行器运转时，当飞行器起飞或降落时，在设置于第二旋翼19下电机10的控制下，相邻的第二旋翼19旋转方向不同；在设置于第三旋翼21下的电机10的控制下，所述第三旋翼21与任意一个第二旋翼19的旋转方向相同。当所述飞行器倾斜时，当飞行器头部高于飞行器尾部时，通过设置于第三旋翼21下的电机10增大第三旋翼21的转速；当飞行器头部低于飞行器尾部时，通过设置于第三旋翼21下的电机10减小第三旋翼21的转速，以保持飞行器平稳飞行。

综上所述，本实用新型通过碳纤维连杆141和碳纤维连杆副杆142将气囊1连接在机架2上，所述第一连接轴20一端连接机架2尾部，另一端安装有“V”字形尾翼17。管夹13、舵机座12、舵机5、电机座11、电机10以及第二旋翼19固定在气囊3的前端，在起飞阶段，气囊1前端的电机10和第二旋翼19的矢量动力方向垂直于地面向上，上升到一定高度时，通过飞行控制器，调节舵机5转动，带动电机座11随之转动，从而实现电机10和第二旋翼19工作的矢量动力方向发生变化，最后从多旋翼垂直起飞的模式切换到固定翼滑翔飞行模式。连接于机架2尾部的第三旋翼21和电机10，具有固定动力方向，在整个飞行计划中，不改变动力方向，在飞行姿态改变和动力切换时为飞行器提供垂直于飞行器上表面的升力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括气囊(1)、机架(2)、第一旋翼(3)、固定结构，所述气囊(1)，套接于机架(2)外侧；

所述第一旋翼(3)，用于给飞行器提供动力；

所述固定结构，为所述气囊(1)充好气时所形成的挤压结构，所述挤压结构用于挤压所述机架(2)，以将气囊(1)固定在机架(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，还包括

传动轴，用于将第一旋翼(3)连接到机架(2)上；

舵机(5)，用于调整第一旋翼盘面的角度，且设置于机架(2)上；

传动装置(6)，传动连接于舵机(5)和传动轴；

所述舵机(5)转动带动传动装置(6)转动，所述传动装置(6)带动传动轴转动，从而调整第一旋翼盘面的角度。

3.根据权利要求2所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，还包括轴承夹(7)和轴承(8)，所述轴承夹(7)固定连接于机架(2)并设有轴承孔，所述轴承(8)嵌入于所述轴承孔内；所述传动轴包括粗杆轴(4)、细杆轴(9)，所述粗杆轴(4)连接于第一旋翼(3)，所述细杆轴(9)传动连接于传动装置(6)，所述细杆轴(9)穿插于所述轴承(8)并螺纹连接于所述粗杆轴(4)。

4.根据权利要求3所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述舵机(5)设有转轴(23)，所述传动装置(6)传动连接于转轴(23)和细杆轴(9)；所述转轴(23)的直径大于等于所述细杆轴(9)的直径，以在传动时，使得转轴(23)的旋转角度小于等于细杆轴(9)的旋转角度。

5.根据权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述第一旋翼(3)设有若干个并分布于飞行器左右两侧，每个第一旋翼(3)下方依次连接电机(10)、电机座(11)，所述电机(10)用于给第一旋翼(3)提供动力；所述第一旋翼(3)通过分布在飞行器左右两侧的电机(10)差速运转以实现飞行器的偏航和/或转向；当所述第一旋翼(3)的动力方向与水平面的夹角为锐角或钝角时，所述电机(10)的输出功率增大或减小以实现飞行器上升或下降。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述气囊(1)设有拉链(15)，以便将气囊(1)套接在机架(2)上；所述拉链(15)为自锁式拉链，以防止飞行器在飞行过程中拉链(15)滑开；所述气囊(1)左右两侧还设有翼尖(16)，所述翼尖(16)呈对称式分布，以切割涡流、减小飞行器的飞行阻力。

7.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括气囊(1)、机架(2)、旋翼、固定结构，所述气囊(1)，设置于机架(2)外侧；

所述旋翼，用于给飞行器提供动力；

所述固定结构为与机架(2)连接的支撑杆(14)，所述气囊(1)套接于支撑杆(14)上，以将气囊(1)固定在机架(2)上。

8.根据权利要求7所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述旋翼包括第二旋翼(19)和第三旋翼(21)，

所述第二旋翼(19)连接于所述支撑杆(14)，且所述第二旋翼(19)下方设有从上到下依次连接的电机(10)、电机座(11)、舵机(5)、舵机座(12)，所述舵机(5)用于调整旋翼盘面的角度；所述第二旋翼(19)设有若干个且分布于飞行器前端；

所述第三旋翼(21)下方设有从上到下依次连接的电机(10)、电机座(11)，且第三旋翼(21)设置于飞行器后端；

所述电机(10)用于给第二旋翼(19)和第三旋翼(21)提供动力；

飞行器起飞或降落时，相邻的第二旋翼(19)旋转方向不同，所述第三旋翼(21)与任意一个第二旋翼(19)的旋转方向相同；所述飞行器倾斜时，所述第三旋翼(21)的转速增大或减小，以保持飞行器平稳飞行。

9.根据权利要求8所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，还包括尾翼(17)，所述尾翼(17)通过第一连接轴(20)连接于机架(2)尾部；所述第三旋翼(21)设于第一连接轴(20)上，以提供飞行器固定方向的动力。

10.根据权利要求1或7所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述气囊(1)由若干个独立的小气囊组成，且所述气囊(1)设有至少一个气口。

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