CN218617171U - 一种多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多旋翼飞行器，属于多旋翼无人机领域。双固定翼机翼，机翼上沿展向分布有若干可独立倾转的、倾转轴线均平行于俯仰轴的倾转旋翼，相对机身纵轴对称分布的倾转旋翼分别组成第一倾转旋翼组和第二倾转旋翼组，机身靠近尾翼处设有倾转轴线平行于俯仰轴的倾转涡扇；在由垂直起降阶段向水平飞行转变时，调节第二倾转旋翼组由竖直姿态提供升力转向水平姿态提供拉力，第一倾转旋翼组和尾部的倾转涡扇保持竖直姿态提供升力，然后第二倾转旋翼和倾转涡扇转向水平姿态提供拉力，再通过旋翼和涡扇的位置布局，提升飞行器的整体稳定灵活性；在向前飞行时，倾转涡扇通过对无人机尾舱的附面层抽吸降低无人机阻力，从而增加机身的气动效率。

Description

一种多旋翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种多旋翼飞行器。

背景技术

随着科技的进步和时代的发展，无人机技术被广泛应用于各个领域，越来越多的物流公司将无人机运用在物流系统当中，这样使物流的效率大大提高。但无人机在物流行业中同样存在如受空间和天气限制，载量小，飞行不安全等问题。

无人机在飞行中，机翼穿过气流，会引起扰动，除了机翼外，无人机的其他部分，如机身、尾翼、起落架等也会引起扰动，也会产生能力损失，影响飞行稳定性。因此，产生升力如果耗费的能力越多，则飞行器的效率越低，稳定性也越低。

按照不同平台构型来分类，无人机可主要有固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大平台。

固定翼无人机具有飞行距离长，速度快和高度高，续航时间长，抗风性能好的特点；多旋翼无人机可以垂直起降，不需要弹射器、发射架进行发射，可悬停、侧飞、倒飞；飞行高度低，空间灵活度大的特点，所以被广泛应用在物流行业中。但固定翼无人机也存在着起飞路径长，不能悬停的缺点，而多旋翼无人机也具有飞行速度慢，距离短，高度低的缺点。对于飞行器来说，要想能够稳定飞行，要满足一定的力学平衡，多旋翼也不例外，对于多旋翼来说，主要是满足正扭矩与反扭矩的平衡，在悬停的时候满足升力与重力的平衡。

总体来说，多旋翼飞机，通过控制链路完成信号传递，飞控通过传感器测量数值的变化来感知自身的变化，然后将控制信号传递给电调，调控电机的转速来满足一定的力学平衡。

倾转旋翼无人机，将固定翼无人机和直升机融为一体，有倾转旋翼机既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮螺旋桨的高速巡航飞行的能力，能实现垂直起降，又能实现高速巡航飞行，同时又能保证无人机在倾转时安全过渡。

专利CN112078785A公开了一种飞行装置及载人飞行器，包括：机身，用于支撑和安装；前机翼，前掠且下反角安装在机身的前端两侧；后机翼，后掠且上反角安装在机身的后端两侧；旋翼，安装在前机翼和后机翼的端部，用于提供抬升动力；其中，前机翼、后机翼通过机翼连接平台设置有调节旋翼倾斜角度的倾转机构；在飞行时，飞行器通过调节倾转旋翼以调节飞行器的飞行方向，然而，这种仅依靠倾转旋翼提供升力的无人机虽然灵活，但是由于其不符合空气动力学的机身，续航能力较差。

专利CN114148517A公开了一种垂直起降高速无人机，其包括机身，机身内设置有一个主电机和四个副电机，主电机位于机身内部的中心位置，四个副电机均位于机身内且位于主电机的四周，主电机驱动五号主涵道涡扇转动，副电机驱动副涵道涡扇转动；该专利解决了固定翼无人机无法垂直起降的问题，然而，四旋翼的布局设计使得在无人机前进时受到的空气阻力较大，导致无人机发动机的电能运用效率较低，从而导致续航能力不强。

发明内容

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种多旋翼飞行器，在机翼上分布设置分别控制的第一倾转旋翼组和第二倾转旋翼组，在尾翼处设置倾转涡扇，提升飞行器的整体稳定灵活性，增加机身的气动效率，从而提升续航能力。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种多旋翼飞行器包括机身、机翼和尾翼；所述机翼为双固定翼机翼，所述机翼上沿展向分布有若干可独立倾转的、倾转轴线均平行于俯仰轴的倾转旋翼，相对机身纵轴对称分布的所述倾转旋翼分别组成第一倾转旋翼组和第二倾转旋翼组，所述机身靠近所述尾翼处设有倾转轴线平行于俯仰轴的倾转涡扇。

优选地，所述第一倾转旋翼组中所述倾转旋翼与所述机身的距离均小于所述第二倾转旋翼组中所述倾转旋翼与所述机身的距离。

优选地，所述机身靠近所述尾翼处设有贯穿所述机身上表面和下表面的贯通槽，所述旋转涡扇嵌设于所述贯通槽内。

优选地，所述机身包括机身前部和机身后部，所述机身后部为平板机身，所述贯通槽设置于所述平板机身纵轴处。

优选地，所述平板机身与所述机翼展向平行，所述平板机身的两侧连接有与所述机翼展向垂直的垂直尾翼。

优选地，所述机身前部与所述平板机身通过直杆固定连接。

优选地，所述第一倾转旋翼组分布于所述机翼长度距机身40％处，所述第二倾转旋翼组分布于机翼尾端。

优选地，所述机身为尖锥形。

优选地，所述机翼为后掠式机翼，所述后掠式机翼位于距离机头40％-70％处。

优选地，所述机翼后缘设置有升降舵，所述尾翼设置有方向舵。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本实用新型中，倾转旋翼和倾转涡扇呈倒三角布局，倾转涡扇在后方提供升力调节，保持飞行器不会倾倒，稳定性强；在由垂直起降阶段向水平飞行转变时，调节第二倾转旋翼组由竖直姿态提供升力转向水平姿态提供拉力，第一倾转旋翼组和尾部的倾转涡扇保持竖直姿态提供升力，然后第二倾转旋翼和倾转涡扇转向水平姿态提供拉力，倾转涡扇在后方提供升力调节，保持飞行器不会倾倒，稳定性强；在水平飞行时，各倾转旋翼和倾转涡扇都提供向前拉力，降低水平飞行时不工作的旋翼的空气阻力，提高机身的气动效率；最终提升无人机发动机的电能运用效率。

2、第一倾转旋翼组更靠近机身，第二倾转旋翼组更靠近机翼尾端，在垂直起飞阶段向平飞阶段转换时，第一倾转旋翼组增加转速时，第二倾转旋翼组减少转速，从而减小旋翼数量对飞行器靠外沿的周围空气的旋动扰流，让飞行器附近的气流达到平衡状态，从而减小飞行器受到的气流扰动。

3、嵌入式设计的倾转涡扇，垂直起降阶段水平运转，增加机尾处飞行器的升力，其转速与所述第一倾转旋翼组垂直起降的速度相同，以便减少整体气流扰动，提高平稳性；在水平飞行阶段，跟随第一倾转旋翼组角度倾转，变换为垂直状态，为机身尾迹注入能量，并且，通过对无人机尾舱的附面层抽吸，延缓机身的气流分离，降低无人机阻力，提高机身的气动效率；最终提升无人机发动机的电能运用效率，以便提高飞行器的整体稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的水平飞行姿态旋翼布局斜视图；

图2为本实用新型的垂直起降姿态旋翼布局斜视图；

图3为本实用新型的旋翼布局前视图；

图4为本实用新型的旋翼布局侧视图；

图5为本实用新型的旋翼布局俯视图；

图6为本实用新型的四倾转旋翼组件和单倾转涡扇组件布局平面示意图；

附图标记说明：1-机身前部；2-直杆；3-平板机身；4-机翼；5、第一倾转旋翼；6、第二倾转旋翼；7、第三倾转旋翼；8、第四倾转旋翼；9-第一机翼后缘升降舵；10-第二机翼后缘升降舵；11-倾转涡扇；12-垂直尾翼；13-垂直方向舵；14-水平方向舵；15-可收缩式起落架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实施例提供一种多旋翼飞行器，如图1～5所示包括机身、双固定翼机翼4和尾翼，机翼4上沿展向分布有若干可独立倾转的、倾转轴线均平行于俯仰轴的倾转旋翼，相对机身纵轴对称分布的倾转旋翼分别组成第一倾转旋翼组和第二倾转旋翼组，机身靠近尾翼处设有倾转轴线平行于俯仰轴的倾转涡扇11。第一倾转旋翼组和第二倾转旋翼组可差速旋转，在飞行器由垂直起飞阶段向平飞阶段转换时，可采用如下方法：第一倾转旋翼组增加转速保持升力，尾部的倾转涡扇11保持垂直提供稳定升力，第二倾转旋翼组降低转速，同时向前倾转，然后再加速提高向前的拉力，在飞行器前进速度提升的过程中，固定翼机翼4提供的升力逐渐增加，在此过程中，第一倾转旋翼组和倾转涡扇11的转速同步减小直至停止，接着第一倾转旋翼组和倾转涡扇11倾转九十度，让第一倾转旋翼组加速到同第二倾转旋翼组同旋速，减小水平飞行直线时各旋翼差速对气流的影响，倾转涡扇11旋速随之增加，此后，升力由机翼4提供，前进推力由倾转旋翼和倾转涡扇11提供，由于倾转旋翼和倾转涡扇11呈倒三角布局，倾转涡扇11在后方提供升力调节，保持飞行器不会倾倒，稳定性强；在水平飞行时，各倾转旋翼和倾转涡扇11都提供向前拉力，降低水平飞行时不工作的旋翼的空气阻力，提高机身的气动效率；最终提升无人机发动机的电能运用效率。

优选地，如图1～5所示，第一倾转旋翼组中倾转旋翼与机身的距离均小于第二倾转旋翼组中倾转旋翼与机身的距离。倾转旋翼和倾转涡扇11可分别通过转动传动机构与机身连接，机身内设有驱动倾转旋翼和倾转涡扇11旋转的电机，并且，转动传动机构可设于机翼4或直杆2内，隐蔽性较强；其中，第一倾转旋翼组可包括第二倾转旋翼6和第三倾转旋翼7，第二倾转旋翼组包括第一倾转旋翼5和第四倾转旋翼8，第一倾转旋翼组分布于所述机翼4长度距机身40％处，第二倾转旋翼组分布于机翼4尾端，机翼4为后掠式机翼4，后掠式机翼4位于距离机头40％-70％处；在垂直起飞阶段向平飞阶段转换时，第一倾转旋翼组增加转速时，第二倾转旋翼组减少转速，从而减小旋翼数量对飞行器靠外沿的周围空气的旋动扰流，让飞行器附近的气流达到平衡状态，从而减小飞行器受到的气流扰动。

优选地，如图1～5所示，机身靠近尾翼处设有贯穿所述机身上表面和下表面的贯通槽，旋转涡扇嵌设于贯通槽内；嵌入式设计的倾转涡扇11，垂直起降阶段水平运转，增加机尾处飞行器的升力，其转速与所述第一倾转旋翼组垂直起降的速度相同，以便减少整体气流扰动，提高平稳性；在水平飞行阶段，可跟随第一倾转旋翼组角度倾转，变换为垂直状态，为机身尾迹注入能量，并且，通过对无人机尾舱的附面层抽吸，延缓机身的气流分离，降低无人机阻力，提高机身的气动效率；最终提升无人机发动机的电能运用效率，以便提高飞行器的整体稳定性。

进一步的，机身包括机身前部1和机身后部，机身后部为平板机身3，平板机身3与机翼4展向平行，平板机身3的两侧连接有与机翼4展向垂直的垂直尾翼12，机翼4后缘设置有升降舵，尾翼设置有方向舵，方向舵包括垂直方向舵13和水平方向舵14，升降舵包括靠近机身的第一机翼后缘升降舵9和远离机身的第二机翼后缘升降舵10，其中，垂直方向舵13安装在垂直尾翼12后，水平方向舵14安装在平板机身3后，以便辅助控制飞行器的方向，使得飞行器操控更加灵活，稳定，机身底部还设有可收缩式起落架15，降落时起到缓冲作用，起飞时可收回机舱减小飞行阻力；机身前部1可为尖锥形，尖长机身的设计使得机身的气动效率更佳，从而降低空气阻力；机身前部1与平板机身3通过直杆2固定连接，三段式的整体机身设计，减轻飞行器整体重量，提高气动能力和平稳性；贯通槽设置于平板机身3纵轴处；平板机身3的设计，进一步减小机身后部的空气阻力，并且能够在倾转涡扇11在垂直状态下，更有效的对无人机尾舱的附面层抽吸，从而进一步降低无人机阻力。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种多旋翼飞行器，其特征在于，包括机身、机翼和尾翼；所述机翼为双固定翼机翼，所述机翼上沿展向分布有若干可独立倾转的、倾转轴线均平行于俯仰轴的倾转旋翼，相对机身纵轴对称分布的所述倾转旋翼分别组成第一倾转旋翼组和第二倾转旋翼组，所述机身靠近所述尾翼处设有倾转轴线平行于俯仰轴的倾转涡扇。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述第一倾转旋翼组中所述倾转旋翼与所述机身的距离均小于所述第二倾转旋翼组中所述倾转旋翼与所述机身的距离。

3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机身靠近所述尾翼处设有贯穿所述机身上表面和下表面的贯通槽，所述倾转涡扇嵌设于所述贯通槽内。

4.根据权利要求3所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机身包括机身前部和机身后部，所述机身后部为平板机身，所述贯通槽设置于所述平板机身纵轴处。

5.根据权利要求4所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述平板机身与所述机翼展向平行，所述平板机身的两侧连接有与所述机翼展向垂直的垂直尾翼。

6.根据权利要求4或5所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机身前部与所述平板机身通过直杆固定连接。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述第一倾转旋翼组分布于所述机翼长度距机身40％处，所述第二倾转旋翼组分布于机翼尾端。

8.根据权利要求7所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机身为尖锥形。

9.根据权利要求8所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机翼为后掠式机翼，所述后掠式机翼位于距离机头40％-70％处。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的多旋翼飞行器，其特征在于，所述机翼后缘设置有升降舵，所述尾翼设置有方向舵。

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