TW201739663A

TW201739663A - 重量轉移同軸直升機

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Publication number: TW201739663A
Application number: TW106110136A
Authority: TW
Inventors: 道斯汀 E. 甘伯爾
Original assignee: 洛克希德馬丁公司
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-11-16
Also published as: CA2962276A1; JP2017206237A; IL251382A0; EP3225541B1; CA2962276C; TWI694954B; US20170283042A1; JP6716487B2; JP2020152376A; JP7316977B2; IL251382B; US10370089B2; EP3225541A1

Abstract

一種直升機，其包括推進系統、萬向節總成及控制器。該推進系統包括第一轉子總成與第二轉子總成。該第一轉子總成包含耦接至第一轉子的第一馬達，以及該第二轉子總成包含耦接至第二轉子的第二馬達。該第二轉子與該第一轉子同軸且受組配為對於該第一轉子可反向旋轉。該萬向節總成使該直升機的機身耦接至該推進系統。該控制器可通訊地耦接至該萬向節總成且受組配為可提供指令給該萬向節總成以便重量轉移該直升機的機身，藉此控制該直升機的運動。

Description

重量轉移同軸直升機

本揭示內容大體有關於直升機，且更特別的是，有關於重量轉移同軸直升機。

無人直升機為不需要機上操作員的動力飛行器。反而，無人直升機可自動飛行或可遠端駕駛。無人直升機的設計有各種形式及尺寸且可使用於許多應用。例如，軍事組織及執法在例如維安及搜索的行動中可利用無人直升機。作為另一實施例，民間企業可使用無人直升機於例如空拍或輸送包裹的應用。通常，無人直升機的形狀為傳統單轉子直升機或多轉子直升機(例如，四軸飛行器及其類似者)。

根據一具體實施例，一種直升機包括推進系統、萬向節總成及控制器。該推進系統包括第一轉子總成與第二轉子總成。該第一轉子總成包含耦接至第一轉子的第一馬達，以及該第二轉子總成包含耦接至第二轉子的第二馬達。該第二轉子與該第一轉子同軸且受組配為對於該第一轉子可反向旋轉。該萬向節總成使該直升機的機身(fuselage)耦接至該推進系統。該控制器可通訊地耦接至該萬向節總成且受組配為可提供指令給該萬向節總成以便重量轉移該直升機之該機身，藉此控制該直升機的運動。

某些具體實施例的技術優點可包括：提供一種續航時間長且操作安靜的直升機。另外，某些具體實施例可提供數個優點，例如由於活動部件相對少而增加可靠性以及減少成本。此外，某些具體實施例受組配為具有高度可運輸性且容易用其他飛行器部署或投放。由以下附圖、說明及請求項熟諳此藝者可輕易明白其他的技術優點。此外，儘管以上已列舉具體優點，然而各種具體實施例可包括列舉優點中之所有、一些或無。

為了有助於更好地了解本揭示內容，以下給出某些具體實施例的實施例。下列實施例不應被解讀成是要限制或界定本揭示內容。參考圖1至圖5最能了解本揭示內容的具體實施例及其優點，其中，類似的元件用相同的元件符號表示。

多轉子直升機設計已變成當前無人直升機的流行組態。為了飛行，直升機產生數量上大於作用於其上之重力的升力。直升機之轉子葉片的旋轉產生升力。升力的產生可藉由改變轉子的速度，或改變轉子葉片的俯仰角度。藉由改變轉子速度產生升力的直升機係應用「定距控制(fixed-pitch control)」。藉由改變轉子葉片之俯仰角度產生升力的直升機係應用「集體變距控制(collective-pitch control)」。

有定距控制的直升機具有保持固定角度的主轉子葉片。因此，定距直升機之海拔高度的任何改變是用它的馬達速度控制。因此，當定距直升機增加馬達速度時，轉子葉片旋轉更快且產生更多升力。反過來也是如此：降低直升機的馬達速度導致轉子葉片的旋轉減少從而減少升力。定距控制的直升機可提供例如減少複雜度及改善可靠性的優點。

有集體變距控制的直升機具有能夠集體改變俯仰角度的可旋轉轉子葉片。由於集體變距直升機實現升力可藉由控制轉子速度與俯仰角度的組合，它們享有續航時間較長的優點。此類直升機也增加操控性及靈敏度，因為轉子葉片之俯仰角度的集體改變允許更好地控制直升機的升力。

許多典型直升機常與例如操作吵雜、成本增加和因機械複雜而可靠性降低的缺點有關。因此，亟須一種直升機組態，其具有由定距直升機提供的安靜操作及增加的可靠性，同時如同集體變距控制直升機仍可操控、靈敏和有較長的續航時間。

本揭示內容的教導認識到利用重量轉移以控制直升機在飛行期間的運動可提供上述優點中之一或更多。以下描述提供以上及其他所欲特徵的重量轉移同軸直升機具體實施例。

圖1根據某些具體實施例圖示重量轉移同軸直升機100。直升機100包括推進系統110、萬向節總成160及機身180。一般而言，直升機100利用重量轉移機身180以控制它在飛行期間的運動。

直升機100包括多個組件，有些組件在圖1至圖6中圖示成一個。熟諳此藝者會了解，可根據效能及任務需求包括更多個組件。熟諳此藝者也會了解，直升機100可包括未圖示但通常包括在直升機中的其他組件。

在一些具體實施例中，推進系統110包括第一轉子總成115a與第二轉子總成115b。各轉子總成115可包括耦接至轉子130(例如，130a、130b)的馬達120(例如，120a、120b)。各轉子130可包括複數個葉片140(例如，140a-d)。在一些具體實施例中，轉子130同軸且反向旋轉。亦即，轉子130a與轉子130b共享相同的旋轉軸線190，不過，轉子130a在一方向旋轉而轉子130b在相反方向旋轉。實現轉子130a-b的反向旋轉可利用如圖2所示的固定軸桿220。轉子130的旋轉導致各自在轉子方向驅動葉片140。在一些具體實施例中，馬達120為高扭矩外轉無刷電動馬達且適用於提供旋轉轉子的動力。

推進系統110的組態可有所不同。例如，在一些具體實施例中，如圖1所示，推進系統110受組配為可使第一轉子總成115a的所有組件疊在第二轉子總成115b的所有組件上面。在其他具體實施例中，如圖5所示，各轉子總成115的組件(例如，馬達120、轉子130、葉片140)配置成不同的組態。儘管本揭示內容圖示及描述有特定組態的推進系統110，然而本揭示內容預料推進系統110會有任何適當組態。

在一些具體實施例中，如圖1的圖示具體實施例，轉子130a包含兩個葉片140(亦即，葉片140a-b)，以及轉子130b包含兩個葉片140(亦即，葉片140c-d)。在其他具體實施例中，轉子130a的葉片140數可與轉子130b的葉片140數不同。例如，轉子130a可包括四個葉片140，以及轉子130b可包括3個葉片140。本揭示內容預料轉子130會有任何合適個數的葉片140。

在一些具體實施例中，葉片140有固定的俯仰角度(亦即，葉片140的俯仰不可調整)。在一些具體實施例中，轉子130a之葉片140的俯仰角度可與轉子130b之葉片140的俯仰角度不同，或所有葉片140可具有相同的俯仰角度。本揭示內容預料會有任何合適俯仰角度的葉片140。

在一些具體實施例中，所有葉片140的長度可相同。在其他具體實施例中，轉子130a的葉片140長度可與轉子130b的葉片140長度不同。在某些具體實施例中，葉片140的長度等於或大體等於直升機100的全長(例如，在+/-10%內)。藉由長度等於或大體等於直升機100的全長，提供有高包裝效率的直升機100。本揭示內容認識到增加葉片長度與某些優點有關，例如效率增加及操作安靜。

在一些具體實施例中，直升機100可包括折疊性能以便更小型化且可輕易移動。例如，圖3圖示直升機100，其具有疊在機身180側面的葉片140以增加包裝效率。特別是，葉片140可從用在飛行期間與機身180垂直的位置樞轉到與機身180平行供儲存的位置。例如，這允許直升機100放入管子或其他長形結構。作為一特定實施例，葉片140可折疊成與機身180平行以允許直升機100存入裝在另一飛行器的管狀結構。然後，其他飛行器在飛行時可發射或以其他方式釋放直升機100，這時葉片140可樞轉回到與機身180垂直以允許直升機100正確地飛行操作。如以下所詳述的，圖2圖示利用鉸鏈機構215讓葉片140如上述地樞轉的特定具體實施例。

萬向節總成160機械式耦接至直升機100的推進系統110及機身180兩者。在一些具體實施例中，萬向節總成160包括兩個萬向節馬達165(亦即，165a及165b)，彼等用控制器(例如，下述控制器182)控制以便重量轉移機身180以及藉此控制直升機100的運動。在圖示具體實施例中，一萬向節馬達165(例如165a)受組配為可控制直升機100的俯仰，以及另一萬向節馬達165(例如，165b)受組配為可控制直升機100的翻滾。在一些具體實施例中，萬向節馬達165a及165b配置成如圖1至圖6所示的堆疊總成且位在互相垂直的不同軸線420上。在一些具體實施例中，殼體410使萬向節馬達165a固定在一軸線上以及使萬向節馬達165b固定在不同的軸線上。以下用圖4及圖5更詳細地討論萬向節總成160的一些具體實施例。

直升機100的機身180機械式耦接至萬向節總成160。在一些具體實施例中，機身180可包括電源184與控制器182。機身180可具有任何合適形狀或尺寸。在圖示具體實施例中，機身180的形狀為管狀，它允許直升機100儲存於管子或其他長形結構內，如上述。在一些具體實施例中，機身180為單一管狀體。在其他具體實施例中，機身180由配置成一堆疊總成之複數個可分離模組化組件形成的一管狀體。此類模組化組件可包括酬載模組(payload module)及/或著陸模組。例如，酬載模組可包括影像攝錄器系統、GPS系統、或任何其他航電系統。以下用圖6A-I進一步討論各種著陸模組的實施例。

儘管未圖示，直升機100也可包括機翼。在一些具體實施例中，該機翼可耦接至機身180的外部。該機翼可受組配為可增加直升機100的速度或增加直升機100的續航時間。

如上述，機身180被重量轉移成可控制直升機100的運動。這樣做，一些具體實施例包括可通訊地耦接至萬向節馬達165的控制器182。控制器182受組配為可經由任何合適通訊鏈路(例如，有線或無線)提供指令給萬向節馬達165。在一些具體實施例中，控制器182也可通訊地耦接至馬達120且受組配為可動態控制通到馬達120的油門。如以下所詳述的，控制通到馬達120的油門有助於直升機100的飛行控制。在一些具體實施例中，控制器182包括(或可通訊地耦接至)一或更多陀螺儀及/或一或更多加速度計。在一些具體實施例中，控制器182包括或為電腦系統，例如以下在說明圖7時提及的電腦系統700。

電源184為直升機100的任何合適電源且電氣耦接至控制器182、萬向節馬達165及馬達120。在一些具體實施例中，電源184為主要或輔助電池組。在其他具體實施例中，電源184可為發電機，例如小型內燃機或燃料電池。儘管本揭示內容詳列及描述電源184的特定形式，然而本揭示內容預料會有直升機100的任何適當電源184。熟諳此藝者會了解，電源184供給電力給直升機100的一些或所有電子組件供直升機100正確地操作。

圖2圖示直升機100之推進系統110的示範具體實施例。如上述，推進系統110可包括轉子總成115。在一些具體實施例中，轉子總成115包括耦接至含有葉片140之轉子130的馬達120。在其他具體實施例中，轉子總成115可包括更多或更少個組件。

在一些具體實施例中，葉片140經由輪轂210耦接至馬達120。例如，各輪轂210可耦接至馬達120的轉動軸桿，以及葉片140接著耦接至輪轂210。在一些具體實施例中，輪轂210可包括一或更多鉸鏈機構215，如以下所詳述的。

如上述，直升機100可受組配為具有折疊性能。如圖2至圖3所示，葉片140a-b可經由鉸鏈機構215耦接至轉子130a的輪轂210a。鉸鏈機構215受組配為允許葉片140從垂直於機身180的位置(如圖2所示)樞轉到平行於機身180的位置(如圖3所示)。亦即，在向上方向施加至葉片140的力可導致葉片140相對於機身180的遠端折疊。替換地，在向下方向施加至葉片140的力會導致葉片140相對於機身180的近端折疊。圖3圖示葉片140的此類折疊。在一些具體實施例中，離心力可用來樞轉葉片140。例如，馬達120旋轉轉子130可施加離心力於葉片140上且造成它們從折疊位置樞轉到垂直於機身180的位置。在一些具體實施例中，轉子130旋轉不足可導致葉片140自動樞轉回到折疊位置。在一些具體實施例中，在直升機100上推動葉片140樞轉到垂直於機身180的位置。

在一些具體實施例中，在直升機100的葉片140位置垂直於機身180時，直升機100可通過另一飛行器(「投放飛行器(drop aircraft)」)部署。關於使直升機100可移除地耦接至投放飛行器以及關於由投放飛行器部署直升機100，有此緊湊組態的直升機100可提供某些優點。例如，處於圖3緊湊組態的直升機100可放入安裝至投放飛行器的彈簧彈射部署管(spring-loaded deployment tube)。在適當的時間，直升機100可從投放飛行器放出造成葉片140樞轉到與機身180垂直的位置。本揭示內容預料葉片140樞轉到與機身180垂直之位置的方式可為重量驅動式、伺服驅動式、彈簧驅動式及其類似者。在一些具體實施例中，一旦葉片140樞轉到與機身180垂直的位置，它們會鎖定在垂直位置。在其他具體實施例中，葉片140會按順序地樞轉到垂直位置。在一些具體實施例中，葉片140樞轉到垂直位置導致一些或所有電子組件的激活，包括萬向節馬達165及馬達120。例如，在偵測到葉片140已樞轉到與機身180垂直的位置後，控制器182可提供指令給馬達120及萬向節馬達165。結果，直升機100在飛行期間能夠待在空中以及控制它的運動。

在一些具體實施例中，固定軸桿220用來使第一轉子總成115a耦接至直升機100。固定軸桿220可為用來使第一轉子總成115a耦接至萬向節總成160的任何不旋轉構件。在一些具體實施例中，固定軸桿220之一部份穿過第二轉子總成115b。例如，固定軸桿220可包括向下穿過口孔到馬達120b中心的軸桿部份。這允許轉子130a、130b反向旋轉。儘管本揭示內容描繪及圖示實現轉子130之反向旋轉的固定軸桿220，然而本揭示內容預料直升機100會有造成轉子130反向旋轉的任何適當組件或組態。

圖4圖示圖1之重量轉移同軸載具100的示範萬向節總成160。如上述，萬向節總成160可使推進系統110耦接至機身180。萬向節總成160可包括一或更多萬向節馬達165(例如，165a-b)與殼體410。在一些具體實施例中，萬向節馬達165可為直接扭矩馬達，如圖示於圖4者。在其他具體實施例中，萬向節馬達165可為伺服馬達，如圖示於圖5者。又在其他具體實施例中，萬向節馬達165可包括一或更多線性致動器。儘管本揭示內容圖示及描述特定類型的萬向節馬達165，然而本揭示內容預料會有用來產生扭矩且轉移機身180之重量的任何適當萬向節馬達165。

在一些具體實施例中，殼體410使萬向節馬達165固定在不同的軸線上，例如軸線420a及420b。在一些具體實施例中，軸線420a及420b可互相垂直及與軸線190垂直。在一些具體實施例中，殼體410可提供馬達130的結構支撐。殼體410可具有任何合適形狀或尺寸，且可由任何合適材料形成。

一般而言，殼體410隔開萬向節馬達165a與萬向節馬達165b且使它們固定在兩個不同的軸線420a及420b上。如圖4至圖5所示的雙軸萬向節總成160可提供直升機100在飛行期間的俯仰及翻滾控制。具體言之，第一萬向節馬達165(例如，165a)可用殼體410固定在第一軸線420a上來提供直升機100的俯仰控制，以及第二萬向節馬達165(例如，165b)可用殼體410固定在第二軸線420b上來提供直升機100的翻滾控制。在一具體實施例中，萬向節總成160受組配為可使與俯仰控制關聯的萬向節馬達165位在與翻滾控制關聯的萬向節馬達165上方。在另一具體實施例中，萬向節總成160受組配為可使與翻滾控制關聯的萬向節馬達165位在與俯仰控制關聯的萬向節馬達165上方。

操作時，電源184提供電力給直升機100的一些或所有電子組件，包括控制器182、萬向節馬達165及馬達120。結果，轉子130繞著軸線190在反向旋轉方向自旋，藉此產生推力以及產生直升機100的升力。改變直升機100的海拔高度可藉由對稱地改變通到馬達120的油門。為了控制直升機100的偏航，不對稱地改變通到馬達120的油門。例如，為了偏航到左邊，馬達120a可增加油門同時馬達120b減少油門。如此增加馬達120a的油門導致直升機100上的扭矩增加。在馬達120b沒有產生類似的扭矩下，直升機100會偏航到左邊。使用不對稱或差別油門允許偏航控制而不減少升力。

一旦在空中，最好改變直升機100的俯仰或翻滾。這樣做，控制器182送出一或更多指令給一或更多萬向節馬達165。根據該一或更多指令，萬向節馬達165轉移機身180的重量，藉此在所欲航向的方向產生推力向量。例如，在從控制器182接收關於俯仰的一或更多指令後，萬向節馬達165a可在機尾方向重量轉移機身180。在機尾方向轉移機身180的影響在於：直升機會在向前方向開始飛行。作為另一實施例，在從控制器182接收關於翻滾的一或更多指令後，萬向節馬達165b可朝向左邊重量轉移機身180。朝向左邊轉移機身180的影響在於：直升機100會在向右方向開始飛行。因此，由於重量轉移機身180，能夠控制直升機100的運動。這與典型直升機相反，例如利用可調整俯仰葉片及附加尾轉子以控制運動的直升機。此類載具更複雜、更昂貴、以及由於正確飛行所需之活動部件數量而更難以修理。另一方面，利用重量轉移，直升機100較不複雜、較不昂貴、以及由於活動部件較少而比較容易修理。

當在空中持續一段時間後，降落直升機100是有利的。這可能因為直升機100已到達著陸目的地、已耗盡電源、或任何其他理由。如上述，機身180可包括一或更多著陸模組610A-I(以下進一步討論與圖6A-AI有關的示範具體實施例)。著陸模組610A-I受組配為可支持直升機100在著陸面上處於大體垂直定向。在一些具體實施例中，直升機100在著陸後用手取回。在其他具體實施例中，直升機100可繼續後續的飛行。

在某些具體實施例中，直升機100受組配為可充電電源184。在此類具體實施例中，直升機100可使用機上組件再充電電源184。實現再生可藉由包裹機身180於太陽能面板中，利用葉片140a-d作為風力機或任何其他適當方法。一旦電源184充分充電，直升機100可繼續後續飛行。

在一些具體實施例中，直升機100的取回或回收可在飛行期間發生。例如，當直升機100在空中時，另一飛行器可釋放回收線(recovery line)。直升機100隨後可飛向及進入回收線造成其葉片140a-d被該線綁住。當直升機100被該線充分繫牢時，另一飛行器可卷線收回直升機100。

圖6A至圖6I圖示圖1重量轉移同軸直升機100的示範著陸模組610。如上述，機身180可由可包括著陸模組610的複數個可分離模組化組件形成。如圖示，圖6A至圖6I圖示各種著陸模組610。在一些具體實施例中，著陸模組610耦接至另一模組化機身組件，例如收容控制器182及電源184的主體組件。可用各種方式實現模組化組件的耦接包括但不限於：扣合、用螺絲擰緊、鎖定、扣緊、黏著、或利用磁鐵。可將著陸模組610組配為可支持直升機100處於大體垂直定向。

圖6A圖示自平衡著陸模組610A的具體實施例。在一些具體實施例中，自平衡著陸模組610A可包括彈性聚合物基座。在一些具體實施例中，該彈性聚合物基座允許直升機100降落在表面上，吸收著陸的震動，以及搖擺或搖晃進入直立位置。

圖6B圖示磁性基座著陸模組610B的具體實施例。磁性基座著陸模組610B可包括產生磁場或者是被磁場吸引的任何材料。因此，當直升機100包括磁性基座著陸模組610B時，它可耦接至有或產生相反磁場的任何表面。在一些具體實施例中，磁性基座著陸模組610B為電磁式。在此類具體實施例中，控制器182能可通訊地耦接至磁性基座著陸模組610B且受組配為可提供指令給它。例如，直升機100可包括含有電磁鐵的磁性基座著陸模組610B。在飛行期間，控制器182可去能磁性基座著陸模組610B(使得模組610B不被電磁場吸引或產生電磁場)以節省電力。在偵測電磁場或任何其他適當觸發器後，控制器182可激活用以著陸的磁性基座著陸模組610B。同樣地，當直升機100靠近有電磁場的表面時，直升機100的磁性基座著陸模組610被吸引到該表面且與其耦接。

圖6C圖示抓具基座著陸模組610C之一具體實施例。抓具基座著陸模組610C可包含受組配為可圍繞纜線(例如，電話纜線、鐵絲網、曬衣繩等等)的夾扣(clasp)615。同樣地，夾扣615可具有打開位置與閉合位置。在一些具體實施例中，控制器182可通訊地耦接至抓具基座著陸模組610C且受組配為可控制夾扣615的打開及閉合運動。例如，包括抓具基座著陸模組610C的直升機100可從投放飛行器在夾扣615處於打開位置下射出。在偵測纜線後，直升機100可靠近纜線以及夾扣615根據控制器182的指令圍繞纜線。結果，直升機100可以大體垂直定向而懸空吊掛纜線。

圖6D圖示長釘基座著陸模組610D的一具體實施例。長釘基座著陸模組610D可包含以一尖端結尾的一長形材料件且受組配為可刺入著陸面。例如，備有長釘基座著陸模組610D的直升機100可偵測及判定它正在靠近可刺入表面。在預備時，直升機100自定方位使得長釘基座著陸模組610D的尖端在著陸後刺入表面。結果，直升機100以大體垂直定向而直立地安置在該表面上。

圖6E圖示浮筒基座著陸模組610E的一具體實施例。浮筒基座著陸模組610E可受組配為具有漂浮性質允許直升機100在與液體接觸後漂浮。在一些具體實施例中，浮筒基座著陸模組610E受組配為允許直升機100浮在液體表面上。在其他具體實施例中，浮筒基座著陸模組610E受組配為允許直升機100在部份浸入液體時漂浮。例如，備有浮筒基座著陸模組610E的直升機100可偵測及判定它正在靠近液體表面。在預備時，直升機100自定方位使得漂浮浮筒基座著陸模組610E與液體表面接觸。浮筒基座著陸模組610E允許直升機100以大體垂直定向而浮在液體上或部份浸入液體。在一些具體實施例中，浮筒基座著陸模組610E經設計成可漂離它的初始表面接觸點。在一些具體實施例中，浮筒基座著陸模組610E包括防止直升機100漂離其初始表面接觸點的錨定組件。

圖6F圖示杯架著陸模組610F的一具體實施例。杯架著陸模組610F可受組配為可與著陸容器620耦接。著陸容器620可受組配為可收容有杯架著陸模組610F的直升機100。在一些具體實施例中，著陸容器620可具有漏斗形狀。在其他具體實施例中，著陸容器620可具有不同形狀。例如，備有杯架著陸模組610F的直升機100可偵測及判定它正在靠近著陸容器620。在預備時，直升機100以大體直立的垂直位置自定方位使得杯架著陸模組610F與著陸容器620耦接。在一些具體實施例中，著陸容器620的牆體可支持直升機100處於直立定向。

圖6G圖示折疊腳架著陸模組610G的一具體實施例。折疊腳架著陸模組610G可包括使直升機100穩定地處於直立位置的至少兩個著陸腳架625。在一些具體實施例中，著陸腳架625固定在穩定化位置。在其他具體實施例中，著陸腳架625受組配為可從與機身180平行的位置樞轉到穩定化位置。本揭示內容預料著陸腳架625的樞轉方式可為重量驅動式、伺服驅動式、彈簧驅動式及其類似者。在一些具體實施例中，控制器182可通訊地耦接至折疊腳架著陸模組610G且受組配為可控制著陸腳架625的位置。例如，包括折疊腳架著陸模組610F的直升機100可從投放飛行器在折疊腳架625與機身180平行下射出。在適當的時間，直升機100的折疊腳架625根據控制器182的指令移動到穩定化位置。在降落於表面上後，著陸腳架625支持直升機100處於大體垂直定向。

圖6H圖示真空著陸模組610H的一具體實施例。在一些具體實施例中，真空著陸模組610H可包含具有內凹形狀且受組配為可利用真空與表面的可變形材料耦接。在一些具體實施例中，真空著陸模組610H包括吸盤。在一些具體實施例中，真空著陸模組610H包含用於產生真空的馬達或泵。真空著陸模組610H可耦接至電源184。在一些具體實施例中，真空著陸模組610H可通訊地耦接至控制器182，以及控制器182受組配為可提供指令給真空著陸模組610H。例如，控制器182在飛行期間可去能真空著陸模組610H以節省電力。在偵測及判定直升機100正在靠近適當著陸面後，控制器182可通電真空著陸模組，藉此造成真空著陸模組610H產生吸力。然後，此吸力允許直升機100耦接至著陸面。在一些具體實施例中，真空著陸模組610H耦接至水平的(例如，地面)的著陸面。不過，在其他具體實施例中，真空著陸模組610H耦接至非水平或垂直的著陸面(例如，牆壁)導致直升機100保持處於水平定向。實現此類水平著陸可藉由重量轉移機身180使真空著陸模組610H與非水平或垂直面接觸。

圖6I圖示自平衡輪著陸模組610I的一具體實施例。自平衡輪著陸模組610I可包含一或更多輪子630。在一些具體實施例中，輪子630沒有動力。在其他具體實施例中，輪子630由耦接至電源184的馬達提供動力。在一些其他具體實施例中，控制器182可通訊地耦接至自平衡輪著陸模組610I且受組配為可提供指令給它。在此類具體實施例中，控制器182可控制輪子630的各種特性，包括但不限於：轉動輪子630的方向及速度以及輪子630的剎車。同樣地，直升機100在著陸後可繼續沿著著陸面行進。在一些具體實施例中，輪子630可耦接至全功率扭矩馬達或無刷扭矩萬向節馬達。

圖7圖示示範電腦系統700。電腦系統700可使用於圖1的直升機100。在數個特定具體實施例中，一或更多電腦系統700進行描述或圖示於本文之一或更多方法的一或更多步驟。在數個特定具體實施例中，一或更多電腦系統700提供描述或圖示於本文的機能。在數個特定具體實施例中，在一或更多電腦系統700上運行的軟體進行描述或圖示於本文之一或更多方法的一或更多步驟或提供描述或圖示於本文的機能。數個特定具體實施例包括一或更多電腦系統700的一或更多部份。在此，若適當，電腦系統的參照可涵蓋運算裝置，反之亦然。此外，若適當，電腦系統的參照可涵蓋一或更多電腦系統。

本揭示內容預料電腦系統700會有任何適當個數。本揭示內容預料會有採用任何適當實體形式的電腦系統700。作為實施例而非限制，電腦系統700可為嵌入式電腦系統、系統晶片(SOC)、單板電腦系統(SBC)(例如，電腦模組(COM)或系統模組(SOM))，桌上電腦系統，膝上或筆記本電腦系統，互動式資訊站(interactive kiosk)，主機，網狀式電腦系統，行動電話，個人數位助理(PDA)，伺服器，平板電腦系統，或彼等中之兩個或更多的組合。若適當，電腦系統700可包括一或更多電腦系統700；可為單一式或分散式；可橫跨多個地區；可橫跨機器；可橫跨多個資料中心；或駐留在雲端中，可包括在一或更多網路中的一或更多雲端組件。若適當，一或更多電腦系統700可進行描述或圖示於本文之一或更多方法的一或更多步驟而實質不受空間或時間限制。例如而非限制，一或更多電腦系統700可即時或以批次模式進行描述或圖示於本文之一或更多方法的一或更多步驟。若適當，一或更多電腦系統700可在不同的時間或不同地點進行描述或圖示於本文之一或更多方法的一或更多步驟。

在數個特定具體實施例中，電腦系統700包括處理器702，記憶體704，儲存器706，輸入/輸出(I/O)介面708，通訊介面710，以及匯流排712。儘管本揭示內容描述及圖示在特定配置中有特定個數之特定組件的特定電腦系統，然而本揭示內容預料會有在任何適當配置中有任何適當個數之任何適當組件的任何適當電腦系統。

在數個特定具體實施例中，處理器702包括用於執行指令的硬體，例如構成電腦程式者。例如而非限制，為了執行指令，處理器702可從內部暫存器、內部快取、記憶體704或儲存器706擷取(或提取)指令；解碼及執行它們；以及隨後寫入一或更多結果至內部暫存器、內部快取、記憶體704或儲存器706。在數個特定具體實施例中，處理器702可包括用於資料、指令或位址的一或更多內部快取。若適當，本揭示內容預料會有包括任何適當個數之任何適當內部快取的處理器702。例如而非限制，處理器702可包括一或更多指令快取、一或更多資料快取、以及一或更多轉譯後備緩衝區(translation lookaside buffer，TLB)。指令快取內的指令可為在記憶體704或儲存器706中之指令的副本，以及指令快取可提升處理器702擷取指令的速度。在資料快取中的資料可為在記憶體704或儲存器706中供在處理器702執行之指令操作的資料之副本；先前在處理器702執行之指令供後續在處理器702執行之指令存取或或供寫入記憶體704或儲存器706的結果；或其他適當資料。該等資料快取可加速處理器702的讀取及寫入操作。該等TLB可加速處理器702的虛擬位址轉譯。在數個特定具體實施例中，處理器702可包括用於資料、指令或位址的一或更多內部暫存器。若適當，本揭示內容預料會有包括任何適當個數之任何適當內部暫存器的處理器702。若適當，處理器702可包括一或更多算術邏輯單元(ALU)；可為多核心處理器；或包括一或更多處理器702。儘管本揭示內容描述及圖示特定處理器，然而本揭示內容預料會有任何適當處理器。

在數個特定具體實施例中，記憶體704包括主記憶體用於儲存供處理器702執行的指令或供處理器702操作的資料。例如而非限制，電腦系統700可從儲存器706或另一來源(例如，另一電腦系統700)下載指令至記憶體704。處理器702隨後從記憶體704下載指令至內部暫存器或內部快取。為了執行該等指令，處理器702可從內部暫存器或內部快取擷取該等指令以及解碼它們。在執行指令後或期間，處理器702可寫入一或更多結果(可為中間或最終結果)至內部暫存器或內部快取。處理器702隨後可寫入該等結果中之一或更多至記憶體704。在數個特定具體實施例中，處理器702只執行在一或更多內部暫存器或內部快取中或在記憶體704(而不是儲存器706或其他地方)中的指令以及只操作在一或更多內部暫存器或內部快取中或在記憶體704(而不是儲存器706或其他地方)中的資料。一或更多記憶體匯流排(各自可包括位址匯流排與資料匯流排)可使處理器702耦接至記憶體704。匯流排712可包括一或更多記憶體匯流排，如下述。在數個特定具體實施例中，一或更多記憶體管理單元(MMU)駐留在處理器702與記憶體704之間且協助記憶體704被處理器702請求的存取。在數個特定具體實施例中，記憶體704包括隨機存取記憶體(RAM)。若適當，此RAM可為揮發性記憶體。若適當，此RAM可為動態RAM(DRAM)或靜態RAM(SRAM)。此外，若適當，此RAM可為單埠或多埠RAM。本揭示內容預料會有任何適當RAM。若適當，記憶體704可包括一或更多記憶體704。儘管本揭示內容描述及圖示特定記憶體，本揭示內容預料會有任何適當記憶體。

在數個特定具體實施例中，儲存器706包括用於資料或指令的大容量儲存器。例如而非限制，儲存器706可包括硬式磁碟機(HDD)、軟碟機、快閃記憶體、光碟、磁光碟(magneto-optical disc)、磁帶、或通用序列匯流排(USB)驅動器、或彼等中之兩個或更多的組合。若適當，儲存器706可包括可移除或不可移除(或固定)媒體。若適當，儲存器706可在電腦系統700的內部或外部。在數個特定具體實施例中，儲存器706為非揮發性固態記憶體。在數個特定具體實施例中，儲存器706包括唯讀記憶體(ROM)。若適當，此ROM可為遮罩程式化ROM、可程式ROM(PROM)、可抹除PROM(EPROM)、電子可抹除PROM(EEPROM)、電子可改寫ROM(EAROM)、或快閃記憶體、或彼等中之兩個或更多的組合。本揭示內容預料會有採用任何適當實體形式的大容量儲存器706。若適當，儲存器706可包括協助處理器702與儲存器706之通訊的一或更多儲存器控制單元。若適當，儲存器706可包括一或更多儲存器706。儘管本揭示內容描述及圖示特定儲存器，然而本揭示內容預料會有任何適當儲存器。

在數個特定具體實施例中，I/O介面708包括硬體、軟體或兩者，其提供用於電腦系統700與一或更多I/O裝置之通訊的一或更多介面。若適當，電腦系統700可包括該等I/O裝置中之一或更多。該等I/O裝置中之一或更多可致能個人與電腦系統700之間的通訊。例如而非限制，I/O裝置可包括鍵盤、小鍵盤、麥克風、監視器、滑鼠、印表機、掃描器、揚聲器、靜物攝影機、電筆、平板、觸控螢幕、軌跡球、視訊攝影機、另一適當I/O裝置、或彼等中之兩個或更多的組合。I/O裝置可包括一或更多感測器。本揭示內容預料會有任何適當I/O裝置和用於彼等的任何適當I/O介面708。若適當，I/O介面708可包括一或更多裝置或軟體驅動程式致能處理器702驅動該等I/O裝置中之一或更多。I/O介面708可包括一或更多I/O介面708，若適當。儘管本揭示內容描述及圖示特定I/O介面，然而本揭示內容預料會有任何適當I/O介面。

在數個特定具體實施例中，通訊介面710包括硬體、軟體或兩者，其提供用於電腦系統700與一或更多其他電腦系統700或一或更多網路之通訊(例如，基於封包的通訊)的一或更多介面。例如而非限制，通訊介面710可包括網路介面控制器(NIC)或網路配接器用以與乙太網路或其他以有線為基礎之網路或無線NIC(WNIC)通訊或無線配接器用以與無線網路通訊，例如WI-FI網路。本揭示內容預料會有任何適當網路及用於它的任何適當通訊介面710。例如而非限制，電腦系統700可與下列網路通訊：特設網路、個人區域網路(PAN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、都會區域網路(MAN)、或網際網路中之一或更多部份、或彼等中之兩個或更多的組合。該等網路中之一或更多的一或更多部份可為有線或無線。例如，電腦系統700可與下列網路通訊：無線PAN(WPAN)(例如，BLUETOOTH WPAN)、WI-FI網路、WI-MAX網路、蜂巢式電話網路(例如，全球行動通信系統(GSM)網路)，或其他合適無線網路、或彼等中之兩個或更多的組合。若適當，電腦系統700可包括用於該等網路中之任一的任何適當通訊介面710。若適當，通訊介面710可包括一或更多通訊介面710。儘管本揭示內容描述及圖示特定通訊介面，然而本揭示內容預料會有任何適當通訊介面。

在數個特定具體實施例中，匯流排712包括使電腦系統700之組件互相耦接的硬體、軟體或兩者。例如而非限制，匯流排712可包括加速圖形埠(AGP)或其他圖形匯流排、增強型工業標準架構(EISA)匯流排、前側匯流排(FSB)、HYPERTRANSPORT(HT)互連、工業標準架構(ISA)匯流排、無限頻寬(INFINIBAND)互連、低接腳計數(LPC)匯流排、記憶體匯流排、微通道架構(MCA)匯流排、周邊組件互連(PCI)匯流排、高速PCI(PCIe)匯流排、串列進階技術附接(SATA)匯流排、視訊電子標準協會局部(VLB)匯流排、或另一合適匯流排、或彼等中之兩個或更多的組合。若適當，匯流排712可包括一或更多匯流排712。儘管本揭示內容描述及圖示特定匯流排，然而本揭示內容預料會有任何適當匯流排或互連。

電腦系統700的組件可整合或分離。在一些具體實施例中，電腦系統700的組件可各自收容於單一機架內。可用更多、更少或其他組件進行電腦系統700的操作。另外，可使用可包含軟體、硬體、其他邏輯或前者之任何適當組合的任何適當邏輯進行電腦系統700的操作。

在此，若適當，電腦可讀非暫時性儲存媒體(或數個)可包括一或更多基於半導體之積體電路或其他積體電路(IC)(例如，現場可程式化閘陣列(FPGA)或特殊應用IC(ASIC))、硬式磁碟機(HDD)、混合硬碟機(HHD)、光碟、光碟機(ODD)、磁光碟、磁光碟機、軟碟、軟碟機(FDD)、磁帶、固態磁碟機(SSD)、RAM磁碟機、安全數位卡或驅動器、任何其他合適電腦可讀非暫時性儲存媒體、或彼等中之兩個或更多的任何適當組合。若適當，電腦可讀非暫時性儲存媒體可為揮發性、非揮發性或者揮發性與非揮發性之一組合。

本文中，「或」為包含性且非排他性的，除非內容脈絡以其他方式明確指示或以其他方式指示。因此，本文中，「A或B」意謂「A、B或A及B兩者」，除非內容脈絡以其他方式明確指示或以其他方式指示。此外，「及」為共同的及個別的，除非內容脈絡以其他方式明確指示或以其他方式指示。因此，本文中，「A及B」表意謂「A及B，共同地或個別地」，除非內容脈絡以其他方式明確指示或以其他方式指示。

本技藝一般技術人員會理解，本揭示內容之範疇涵蓋描述或圖示於本文之示範具體實施例的所有改變、替代、變動、變更及修改。本揭示內容之範疇不限於描述或圖示於本文之示範具體實施例。此外，儘管本揭示內容在本文將各個具體實施例描述及圖示成含有特定組件、元件、功能、操作或步驟，然而本技藝一般技術人員會理解，該等具體實施例中之任一可包括描述或圖示於本文任何地方之示範具體實施例的組件、元件、功能、操作或步驟中之任一的任何組合或排列。在隨附申請專利範圍中提及受適合、受配置、能夠、受組配、受致能、可操作或操作以執行一特定功能的設備、系統或者設備或系統之組件涵蓋該設備、系統、組件，不論它或該特定功能是否被激活、接通或解除鎖定，只要該設備、系統或組件經如此適合、經如此配置、能夠如此、經如此組配、經如此致能、可如此操作或如此操作即可。

100‧‧‧重量轉移同軸直升機/載具
110‧‧‧推進系統
115‧‧‧轉子總成
115a‧‧‧第一轉子總成
115b‧‧‧第二轉子總成
120、120a、120b‧‧‧馬達
130、130a、130b‧‧‧轉子
140、140a-140d‧‧‧葉片
160‧‧‧萬向節總成
165、165a、165b‧‧‧萬向節馬達
180‧‧‧機身
182‧‧‧控制器
184‧‧‧電源
190‧‧‧軸線
210、210a、210b‧‧‧輪轂
215‧‧‧鉸鏈機構
220‧‧‧固定軸桿
410‧‧‧殼體
420、420a、420b‧‧‧軸線
610、610a-610i‧‧‧著陸模組
615‧‧‧夾扣
620‧‧‧著陸容器
625‧‧‧著陸腳架
630‧‧‧輪子
700‧‧‧示範電腦系統
702‧‧‧處理器
704‧‧‧記憶體
706‧‧‧儲存器
708‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
710‧‧‧通訊介面
712‧‧‧匯流排

此時參考以下結合的說明可更完全了解本揭示內容及其優點。圖1根據某些具體實施例圖示重量轉移同軸直升機；圖2根據某些具體實施例圖示圖1重量轉移同軸直升機的示範推進系統；圖3圖示圖1重量轉移同軸直升機的折疊性能；圖4根據某些具體實施例圖示圖1重量轉移同軸直升機的示範萬向節總成；圖5根據某些具體實施例圖示重量轉移同軸直升機之另一具體實施例的示範萬向節總成；圖6A至圖6I根據某些具體實施例圖示圖1重量轉移同軸直升機的示範著陸模組；以及圖7根據某些具體實施例圖示可包括於圖1重量轉移同軸直升機之控制器中的示範電腦系統。

115a‧‧‧第一轉子總成

115b‧‧‧第二轉子總成

120a、120b‧‧‧馬達

130a、130b‧‧‧轉子

140a-140d‧‧‧葉片

210a、210b‧‧‧輪轂

215‧‧‧鉸鏈機構

220‧‧‧固定軸桿

Claims

一種無人直升機，其包含：一推進系統，其包含：一第一轉子總成，其包含耦接至一第一轉子的一第一馬達，該第一轉子包含複數個第一定距葉片；及一第二轉子總成，其包含耦接至一第二轉子的一第二馬達，該第二轉子包含複數個第二定距葉片，該第二轉子與該第一轉子同軸，該第二轉子受組配為對於該第一轉子可反向旋轉；一機身，其包含：一電源；及一控制器；以及一萬向節總成，其使該機身耦接至該推進系統，該萬向節總成包含：一第一萬向節馬達，其受組配為可控制該無人直升機的俯仰；及一第二萬向節馬達，其受組配為可控制該無人直升機的翻滾；其中該控制器可通訊地耦接至該第一及該第二萬向節馬達，且受組配為可提供指令給該第一及該第二萬向節馬達以便重量轉移該無人直升機之該機身，藉此控制該無人直升機的俯仰及翻滾運動。
如請求項1之無人直升機，其中，該機身包含一管狀體，其由配置成一堆疊總成之複數個可分離模組化組件所形成。
如請求項2之無人直升機，其中，該等複數個可分離模組化組件中之一者包含：一酬載模組；或一著陸模組，其受組配為可支持該無人直升機處於一大體垂直定向。
如請求項3之無人直升機，其中，該酬載模組包含一影像攝錄器系統。
如請求項1之無人直升機，其中，該等複數個第一及第二定距葉片中之每一者經由一鉸鏈機構各自耦接至彼之轉子的一輪轂，而該鉸鏈機構受組配為允許該等定距葉片中之每一者樞轉到一與該機身平行的位置。
如請求項5之無人直升機，其中，離心力用來使該等複數個第一及第二定距葉片樞轉到一與該機身垂直的位置。
如請求項1之無人直升機，其中，該第一轉子總成使用一穿過該第二馬達總成的固定、不旋轉之軸桿來耦接至該萬向節總成。
如請求項1之無人直升機，其中，該無人直升機進一步包含一機翼，該機翼耦接至該機身的一外部，該機翼受組配為可增加該無人直升機的行進速度或續航時間。
如請求項3之無人直升機，其中，該著陸模組包含下列中之一者：一自平衡模組，其包含一彈性聚合物基座；一磁性基座模組，其包含產生磁場的材料或受磁場吸引的材料中之一者，該磁性基座模組受組配為可耦接至一表面，而該表面包含產生磁場的材料或受磁場吸引的材料中之一者；一抓具模組，其包含一夾扣，該夾扣受組配為可圍繞一纜線，藉此允許該無人直升機懸空吊掛該纜線；一長釘模組，其包含以一尖端結尾之一長形材料件，該長釘模組受組配為可刺入一著陸面；一浮筒模組，其受組配為具有漂浮性質，藉此允許該無人直升機在與一液體表面接觸時漂浮；一杯架模組，其受組配為可與一著陸容器耦接，該容器具有一漏斗形狀；一折疊腳架模組，其包含至少兩個著陸腳架，該等著陸腳架受組配為可從與該機身平行的一位置，樞轉到使該無人直升機穩定地處於一直立位置的一位置；一真空模組，其包含具有一內凹形狀的一可變形材料，該真空模組受組配為可利用空氣壓力的力量耦接至一表面；或一自平衡輪模組，其包含一或更多輪子。
如請求項1之無人直升機，其中，該等第一定距葉片的數量與該等第二定距葉片的數量不同。
如請求項1之無人直升機，其中，該等第一定距葉片的角度與該等第二定距葉片的角度不同。
一種直升機，其包含：一推進系統，其包含：一第一轉子總成，其包含耦接至一第一轉子的一第一馬達；及一第二轉子總成，其包含耦接至一第二轉子的一第二馬達，該第二轉子與該第一轉子同軸，該第二轉子受組配為對於該第一轉子可反向旋轉；一萬向節總成，其使該直升機之一機身耦接至該推進系統；以及一控制器，其可通訊地耦接至該萬向節總成，且受組配為可提供指令給該萬向節總成以便重量轉移該直升機之該機身，藉此控制該直升機的運動。
如請求項12之直升機，其中，該第一轉子總成使用一穿過該第二馬達總成的固定、不旋轉之軸桿來耦接至該萬向節總成。
如請求項12之直升機，其中，該第一轉子總成進一步包含複數個第一定距葉片，以及該第二轉子總成進一步包含複數個第二定距葉片，該等複數個第一及第二定距葉片經由一鉸鏈機構各自耦接至彼之轉子的一輪轂，而鉸鏈機構受組配為允許該等定距葉片中之每一者樞轉。
一種直升機，其包含：一萬向節總成；一第一轉子總成，其機械式耦接至該萬向節總成，該第一轉子總成包含一第一轉子；一第二轉子總成，其機械式耦接至該萬向節總成，該第二轉子總成包含受組配為對於該第一轉子可反向旋轉的一第二轉子；一機身，其機械式耦接至該萬向節總成；以及一控制器，其受組配為可提供指令給該萬向節總成以便重量轉移該直升機之該機身，藉此控制該直升機的運動。
如請求項15之直升機，其中，該第一轉子總成使用一穿過該第二馬達總成的固定、不旋轉之軸桿來耦接至該萬向節總成。
如請求項15之直升機，其中，該直升機進一步包含一機翼，該機翼耦接至該機身的一外部，該機翼受組配為可增加該直升機的行進速度或續航時間。
如請求項15之直升機，其中，該第一轉子總成進一步包含複數個第一定距葉片，以及該第二轉子總成進一步包含複數個第二定距葉片，該等第一定距葉片的數量與該等第二定距葉片的數量不同。
如請求項15之直升機，其中，該機身包含一管狀體，其由配置成一堆疊總成之複數個可分離模組化組件所形成，該等複數個可分離模組化組件包含：一酬載模組；或一著陸模組，其受組配為可支持該直升機處於一大體垂直定向。
如請求項19之直升機，其中，該著陸模組包含下列中之一者：一自平衡模組，其包含一彈性聚合物基座；一磁性基座模組，其包含產生磁場的材料或受磁場吸引的材料中之一者，該磁性基座模組受組配為可耦接至一表面，而該表面包含產生磁場的材料或受磁場吸引的材料中之一者；一抓具模組，其包含一夾扣，該夾扣受組配為可圍繞一纜線，藉此允許該直升機懸空吊掛該纜線；一長釘模組，其包含以一尖端結尾之一長形材料件，該長釘模組受組配為可刺入一著陸面；一浮筒模組，其受組配為具有漂浮性質，藉此允許該直升機在與一液體表面接觸時漂浮；一杯架模組，其受組配為可與一著陸容器耦接，該容器具有一漏斗形狀；一折疊腳架模組，其包含至少兩個著陸腳架，該等著陸腳架受組配為可從與該機身平行的一位置，樞轉到使該直升機穩定地處於一直立位置的一位置；一真空模組，其包含具有一內凹形狀的一可變形材料，該真空模組受組配為可利用空氣壓力的力量耦接至一表面；或一自平衡輪模組，其包含一或更多輪子。