CN214325365U - 飞行体 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种能够有效地提高速度性能、燃料效率的飞行体。本公开的飞行体(1)，其能够前进飞行和悬停，其具备：升力产生部(2)；框架(4)，其保持升力产生部(2)；以及搭载部(5)，其设置于框架(4)，且收纳搭载对象物(51)，前进飞行时的框架(4)和搭载部(5)的正面投影面积比悬停时的框架(4)和搭载部(5)的正面投影面积小。

Description

飞行体
技术领域
本实用新型涉及一种飞行体。
背景技术
近年来，无人机(Drone)或无人飞行器(UAV：UnmannedAerialVehicle)等飞行体(以下总称为“飞行体”)正在普及。例如，可列举出具有多个旋翼的多旋翼类型(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-129301号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的问题
在专利文献1的飞行体中，在向前进方向飞行时，通过使机体倾斜来获得水平方向上的推力。但是，由于机体倾斜，移动方向上的水平分量的阻力变大，成为导致速度性能和燃料效率降低的主要原因。
因此，本公开的一个目的在于提供一种能够有效地提高速度性能和燃料效率的飞行体。
用于解决问题的方案
本公开的飞行体，其能够前进飞行和悬停，其具备：
升力产生部；
框架，其保持所述升力产生部；以及
搭载部，其设置于所述框架，且收纳搭载对象物，
前进飞行时的所述框架和所述搭载部的正面投影面积比悬停时的所述框架和所述搭载部的正面投影面积小。
实用新型的效果
根据本公开，能够提供一种能够有效地提高速度性能和燃料效率的飞行体。
附图说明
图1是一个实施方式的飞行体的俯视图。
图2是同一实施方式的飞行体的主视图。
图3是同一实施方式的飞行体的侧视图。
图4是示出同一实施方式的飞行体的变形例的侧视图。
图5是示出同一实施方式的飞行体的悬停状态的侧视图。
图6是示出前进飞行时的机体的正面的投影区域的图。
图7是示出悬停时的机体的正面的投影区域的图。
图8是飞行体的示例性功能框图。
附图标记说明
1：飞行体；2：旋翼(升力产生部)；3：马达；4：框架；5：搭载部；31：马达安装座(支承部)；51：货物(搭载对象物)；52：铰链(连接部)；S1：前进飞行时的机体的正面的投影区域；S2：悬停时的机体的正面的投影区域。
具体实施方式
列出本公开的一个实施方式的内容进行说明。本公开的一个实施方式的飞行体例如具备如下构成。
[项目1]
一种飞行体，其能够前进飞行和悬停，其具备：
升力产生部；
框架，其保持所述升力产生部；以及
搭载部，其设置于所述框架，且收纳搭载对象物，
前进飞行时的所述框架和所述搭载部的正面投影面积比悬停时的所述框架和所述搭载部的正面投影面积小。
[项目2]
根据项目1所述的飞行体，其中，
所述升力产生部包括旋翼，
在所述框架的端部上还具备支承所述旋翼的支承部，
所述支承部将所述旋翼固定为不能转动。
[项目3]
根据项目2所述的飞行体，其中，
所述支承部以使所述旋翼的旋转轴处于相对于所述飞行体的前进方向且相对于所述框架倾斜的方向的方式固定所述旋翼。
[项目4]
根据项目1至3中任一项所述的飞行体，其中，
在所述飞行体的所述悬停时，所述飞行体采取相对于水平方向后倾的姿势。
[项目5]
根据项目1至4中任一项所述的飞行体，其中，
在所述飞行体的所述前进飞行时，
所述升力产生部对前方和上方产生升力，
所述飞行体采取所述框架成为水平的姿势。
[项目6]
根据项目1至5中任一项所述的飞行体，其中，
所述搭载部具有：所述框架；以及连接部，其至少能够在前后方向上转动地连接至所述框架。
[项目7]
根据项目6所述的飞行体，其中，
所述连接部具有姿势控制机构，其控制所述搭载部的姿势。
<实施方式的详细内容>
以下，参照附图对本公开的一个实施方式的飞行体进行说明。
<本公开的一个实施方式的详细内容>
图1是一个实施方式的飞行体1的俯视图。另外，图2是本实施方式的飞行体1的主视图。图3是本实施方式的飞行体1的侧视图。如图1～图3所示，本实施方式的飞行体1例如是能够向前进方向飞行或悬停的飞行体。飞行体1例如具备：旋翼2(升力产生部)；马达3，其用于使旋翼2旋转；以及框架4，其保持旋翼2，并且安装有马达3。在本实施方式中，以飞行体1的前后方向为Y轴方向，以左右方向(或水平方向)为X轴方向，以上下方向(或铅垂方向)为Z轴方向。在此，飞行体1以+Y方向为前进方向。
旋翼2接收来自马达3的输出而旋转。通过旋翼2旋转，在飞行体1上产生推进力。旋翼2是升力产生部的一个示例。例如，如果是多旋翼方式，则多个旋翼分别被控制为向顺时针方向或逆时针方向旋转或停止，由此，飞行体1能够进行上下方向和水平方向的移动、以及转弯和偏航轴方向的旋转。
本公开的旋翼2的桨叶(转子)的数量可以是任意的(例如，1、2、3、4或更多的桨叶)。另外，桨叶的形状可以是平坦形状、弯曲形状、扭曲形状、锥形形状、或者它们的组合等任意形状。另外，桨叶的形状可以是固定的，也可以是能够变化的(例如伸缩、折叠、弯折等)。桨叶可以是对称的，也可以是非对称的(具有不同形状的上部和下部表面)。在此，对称是指，以桨叶的翼弦线为基准，上下的表面形状对称。非对称是指不是上述的对称。这样，桨叶能够形成为翼片、机翼或适于使桨叶在空中移动时生成气动力(例如升力、推力)的几何形状。桨叶的几何形状可以适当地选择，以优化增加升力和推力、减少阻力等桨叶的气动特性。另外，旋翼2可以是推进式(推动式)，也可以是牵引式(拉动式)，还可以是其组合。
马达3用于使旋翼2旋转。即，马达3是驱动单元的一个示例。例如，旋翼2的驱动单元除了马达以外，也可以是发动机等。桨叶能够由马达驱动，例如，沿顺时针方向和/或逆时针方向绕马达的旋转轴(例如马达的长轴)旋转。或者也可以是，构成桨叶的螺旋桨(旋翼2)具有经由带轮等从马达的动力轴传递输出的驱动轴，桨叶绕该驱动轴旋转。
桨叶也能够被控制为分别独立地旋转。例如，在多旋翼方式的飞行体中，一些桨叶沿一个方向旋转，其他桨叶沿另一方向旋转。桨叶可以全部以相同转速旋转，也可以分别以不同转速旋转。转速可以基于移动体的尺寸(例如大小、重量)或控制状态(速度、移动方向等)自动或手动地确定。
框架4是分别支承对应的马达3和旋翼2的构件。也可以在框架4上设置LED等发色体，以指示旋翼机的飞行状态、飞行方向等。本实施方式的框架4可以由适当地从碳、碳纤维树脂、玻璃纤维树脂、不锈钢、铝、铝合金、镁或镁合金等、或者它们的组合中选择的材料形成。
如图1和图2所示，框架4具备第一框架40和第二框架41。在图1所示的示例中，第二框架41、41并排横架在大致平行地并排设置的第一框架40、40之间。第一框架40与第二框架41通过例如接头、铆接等公知的方法连接。
如图1所示，第一框架40、40以Y方向为长度方向，沿X方向隔开规定的间隔排列。在第一框架40、40的两端部上，经由马达3安装有旋翼2。
另外，如图1所示，第二框架41、41以X方向为长度方向，沿Y方向隔开规定的间隔排列。
在本实施方式中，将两个第一框架40、40与两个第二框架41、41的连接点定义为V1～V4。框架4具备：第三框架42，其以第一框架40上的顶点V1与顶点V2之间为起点，从第一框架40沿X方向延伸；以及第四框架43，其以第一框架40上的顶点V3与顶点V4之间为起点，与第三框架42相反地从第一框架40沿X方向延伸。在第三框架42的端部上，经由马达3安装有旋翼2。在第四框架43的端部上，经由马达3安装有旋翼2。
另外，如图3所示，在框架4的各端部上设置有支承旋翼2和马达3的马达安装座31。马达安装座31是支承部的一个示例。以旋翼2的旋转轴RA相对于飞行体1的前方且相对于框架4倾斜的方式设置马达安装座31。例如，马达安装座3也可以具有从框架4的端部朝向框架4的长度方向变细的锥形形状。另外，本实施方式的马达安装座31固定在框架4的端部上。即，马达安装座31将旋翼2固定为不能相对于框架4转动。即，旋翼2本身相对于框架4不转动。
搭载部5例如是用于搭载并保持货物(搭载对象物)51的机构。也可以在搭载部5上装载电池50。搭载部5设置于框架4，且收纳货物51。电池50隔着货物51在X方向上并排配置。装载的电池50的数量没有特别限定。搭载部5在俯视时不仅具有以V1～V4为顶点的方形部分，也可以具有从该方形部分向-Y方向突出的方形部分。
搭载部5也可以不能转动地固定于框架4。另外，搭载部5也可以具有能够相对于框架4转动的机构。
更具体而言，如图4所示，搭载部5具有连接搭载部5的壳体与框架4的铰链(连接部)52。搭载部5构成为能够以该铰链52为支点相对于框架4在俯仰方向上转动。另外，搭载部5经由铰链52相对于框架4旋转的角度的限度没有特别限定。
通过设置该铰链52，例如，如图4所示，即使在飞行体1以后倾姿势相对于地面Gr悬停的情况下，也能够将搭载部5的朝向保持为水平，以使货物51不倾斜。由此，货物51即使在飞行中也能够保持在稳定的状态配送至目的地。另外，本实施方式的铰链52使搭载部5仅在与前进方向相同的方向即前后方向(即俯仰方向)上转动。但是，也可以进一步使搭载部5在左右方向(横滚方向和/或偏航方向)上转动。
在此，铰链52例如也可以具有如万向节那样由马达等主动地控制搭载部5的姿势的机构。由此，能够在飞行时控制搭载部5的姿势。这样，进一步减少了搭载部5的摇晃(自然振动等)，能够更稳定地配送货物51。另外，铰链52也可以是连接至货物51而不是搭载部5的结构。
搭载部5的形状和/或机构只要能够收纳或保持货物51即可，没有特别限定。另外，保持搭载于搭载部5的货物51的位置、斜率的机构例如也可以是使货物51倾斜移动的倾斜机构等。另外，如上所述，搭载部5也可以不一定具有能够相对于框架4转动的结构。
另外，为了实现轻量化，本实施方式的飞行体1不具有着陆腿。因此，在本实施方式中，在飞行体1着陆时，搭载部5发挥着陆腿的功能。另外，在其他实施方式中，也可以在框架4、搭载部5等上适当地设置着陆腿。
图5是示出本实施方式的飞行体1的悬停时的飞行状态的侧视图。另外，图3是示出本实施方式的飞行体1的水平飞行时的飞行状态的侧视图。如图5所示，在飞行体1悬停时，飞行体1采取后倾的姿势，以使通过旋翼2获得的升力朝向上方。
另一方面，如图3所示，在飞行体1水平飞行时，框架4成为水平，旋翼2的旋转轴RA朝向Y轴方向且朝向斜上方。此时，从旋翼2获得的升力由前方分量和上方分量构成。由此，例如，在空中，飞行体1能够将搭载部5的姿势保持为水平而在水平方向上移动。
图6和图7是用于比较前进飞行时的机体的正面投影面积与悬停时的机体的正面投影面积的图。在此，正面投影面积是指，在水平方向上从前方观察(即沿Y轴方向观察)飞行体1时的框架4和搭载部5的投影区域的面积。该正面投影面积是通过从水平方向拍摄水平飞行时和悬停时的飞行体1的正面并基于实际的飞行体1的大小计算框架4和搭载部5在该摄像图像中所占的部分的面积而获得的。图6中的粗虚线所包围的区域表示前进飞行时的机体的投影区域S1。图7中的粗虚线所包围的区域表示悬停时的机体的投影区域S2。框架4和搭载部5作为飞行体1的构成要素占据大部分，成为飞行中的空气阻力的主要原因。
如图6和图7所示，在本实施方式的飞行体1中，前进飞行时的投影面积S1比悬停时的投影区域S2窄。即，在本实施方式的飞行体1中，前进飞行时的正面投影面积比悬停时的正面投影面积小。
在现有的飞行体中，在旋翼固定于框架的情况下，当框架成为水平时，旋翼成为朝向上方的状态。这样，在前进飞行时，飞行体向俯仰方向前倾。当飞行体前倾时，飞行体的搭载部、框架从前方观察时的投影区域变大。即，在现有的飞行体中，与悬停时相比，投影区域在前进飞行时变大。在该情况下，飞行体从前方受到的空气阻力容易变大。
另一方面，在本实施方式的飞行体1前进飞行时，从前方观察时的投影区域与悬停时相比变小。这样，从飞行体1的机体的前方受到的空气阻力降低。即，通过本实施方式的飞行体1的结构，能够有效地提高前进飞行时的速度性能和燃料效率。
上述飞行体1例如具有图8所示的功能块。另外，图8的功能块是最低限度的参考结构，本实施方式的飞行体1所具有的功能块不限于该示例。飞行控制器是所谓的处理单元。处理单元可以具有可编程处理器(例如中央处理单元(CPU))等一个以上处理器。处理单元具有未图示的存储器，并且能够访问该存储器。存储器存储有为了进行一个以上步骤而能够由处理单元执行的逻辑、代码和/或程序指令。存储器例如也可以包括SD卡或随机存取存储器(RAM)等可分离的介质或外部存储装置。从相机或传感器类获取的数据也可以直接传递并存储到存储器中。例如，由相机等拍摄的静止图像和动态图像数据被记录在内置存储器或外部存储器中。
处理单元包括构成为控制飞行体的状态的控制模块。例如，控制模块控制飞行体的推进机构(马达等)，以调整具有六自由度(平移运动x、y和z、以及旋转运动θx、θy和θz)的飞行体的空间配置、速度和/或加速度。控制模块能够控制搭载部、传感器类的状态中的一个以上。
处理单元能够与收发部进行通信，该收发部构成为发送和/或接收来自一个以上外部设备(例如终端、显示装置或其他远程控制器)的数据。收发部能够使用有线通信或无线通信等任意适当的通信方式。例如，收发部能够利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一种以上。收发部能够发送和/或接收由传感器类获取的数据、处理单元生成的处理结果、规定的控制数据、来自终端或远程控制器的用户命令等中的一种以上。
本实施方式的传感器类可以包括惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪传感器)、GPS传感器、接近传感器(例如雷达)或视觉/图像传感器(例如相机)。
本公开的飞行体能够期待作为物流用的飞行体的用途、以及作为仓库和工厂内的产业用的飞行体的用途。另外，本公开的飞行体可以用在多旋翼无人机等飞行器相关产业中。另外，本公开也能够适合用作搭载有相机等的航拍用飞行体。另外，本技术还能够用在安保领域、农业、基础设施监控等各种产业中。
上述实施方式仅仅是为了容易理解本技术而例示的，并非用以限定地解释本技术。本技术可以在不脱离其主旨的范围内进行变更、改进，并且本技术当然包括其等同形式。

Claims (11)

1.一种飞行体，其特征在于，
所述飞行体能够前进飞行和悬停，其具备：
升力产生部；
框架，其保持所述升力产生部；以及
搭载部，其设置于所述框架，且收纳搭载对象物，
前进飞行时的所述框架和所述搭载部的正面投影面积比悬停时的所述框架和所述搭载部的正面投影面积小。
2.根据权利要求1所述的飞行体，其中，
所述升力产生部包括旋翼，
在所述框架的端部上还具备支承所述旋翼的支承部，
所述支承部将所述旋翼固定为不能相对于所述框架转动。
3.根据权利要求2所述的飞行体，其中，
所述支承部以使所述旋翼的旋转轴处于相对于所述飞行体的前进方向且相对于所述框架倾斜的方向的方式固定所述旋翼。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行体，其中，
在所述飞行体的所述悬停时，所述飞行体采取相对于水平方向后倾的姿势。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行体，其中，
在所述飞行体的所述前进飞行时，
所述升力产生部对前方和上方产生升力，
所述飞行体采取所述框架成为水平的姿势。
6.根据权利要求4所述的飞行体，其中，
在所述飞行体的所述前进飞行时，
所述升力产生部对前方和上方产生升力，
所述飞行体采取所述框架成为水平的姿势。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行体，其中，
所述搭载部具有：所述框架；以及连接部，其至少能够在前后方向上转动地连接至所述框架。
8.根据权利要求4所述的飞行体，其中，
所述搭载部具有：所述框架；以及连接部，其至少能够在前后方向上转动地连接至所述框架。
9.根据权利要求5所述的飞行体，其中，
所述搭载部具有：所述框架；以及连接部，其至少能够在前后方向上转动地连接至所述框架。
10.根据权利要求7所述的飞行体，其中，
所述连接部具有姿势控制机构，其控制所述搭载部的姿势。
11.根据权利要求8或9所述的飞行体，其中，
所述连接部具有姿势控制机构，其控制所述搭载部的姿势。
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