WO2024082833A1 - 一种多旋翼电动载人飞行器 - Google Patents

Abstract

一种多旋翼电动载人飞行器，包括：用于载人的机舱（1）；多根旋翼支臂（2），每一旋翼支臂的一端均通过中央连接件（7）固定连接在机舱的顶部，另一端设有电机支座（3），电机支座上固定安装有电机（4），电机的输出轴上安装有旋翼（5）；每一旋翼支臂还通过固定件（8）与机舱的顶部固定连接；固定安装在机舱底部的起落架（6）。多旋翼电动载人飞行器通过顶置多旋翼设计，提升乘员飞行过程中和进出安全性；旋翼支臂采用双连接结构，既降低了安装位置载荷集中情况，优化了载荷分布，又提高了旋翼支臂的结构刚度，实现轻量化设计。

Description

一种多旋翼电动载人飞行器

本申请要求于2022年10月19日提交中国专利局，申请号为202211282889.8，发明名称为“一种多旋翼电动载人飞行器”的中国专利申请的优先权，以及于2022年10月19日提交中国专利局，申请号为202222771745.0，发明名称为“一种多旋翼电动载人飞行器”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于航空器技术领域，具体涉及一种多旋翼电动载人飞行器。

背景技术

目前多旋翼飞行器以无人机为主，无法实现载人功能。随着技术进步和市场需求，多旋翼载人飞行器开始被研究和生产。

现有技术中，有一种下置多旋翼电动载人飞行器，其旋翼工作面位于乘员舱的下部，共有8个旋翼支臂，旋翼支臂与机身下机舱总成相连接，连接位置共有4处，每处有2个旋翼支臂，动力电池集成在下机舱总成。其存在的问题在于：旋翼高度处于乘员腿部位置，可能存在地面上乘员进出舱门时被旋翼旋转情况下割伤的风险，或者在乘员进出舱门时，因异常上电导致旋翼转动的情况，将会对乘员造成身体伤害；旋翼支臂通过单点安装在下机舱总成，局部载荷集中，需要强化连接设计；动力电池安装在下机舱总成，旋翼载荷通过安装位置传递到动力电池，动力电池长期承受高频次载荷作用，NVH和结构强度差。

另一种顶置多旋翼电动载人飞行器，旋翼工作面位于乘员舱的顶部，旋翼支臂与机身上机舱总成相连，连接位置只有一处，位于顶部中央；整个旋翼结构通过圆形结构将Y型支臂连接，以提升旋翼支臂结构刚度。但是，该飞行器仍存在问题：旋翼支臂通过Y型结构和圆形结构将多个旋翼连在一起，虽提升了结构刚度，但增加了额外的加强结构，增加了成本和结构重量。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种多旋翼电动载人飞行器，以确保乘员进出安全性，提高结构刚度，实现轻量化设计。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多旋翼电动载人飞行器，包括：

用于载人的机舱；

多根旋翼支臂，每一旋翼支臂的一端均通过中央连接件固定连接在所述机舱的顶部，另一端设有电机支座，所述电机支座上固定安装有电机，所述电机的输出轴上安装有旋翼；每一旋翼支臂还通过固定件与所述机舱的顶部固定连接；

固定安装在所述机舱底部的起落架。

进一步地，靠近所述旋翼处的旋翼支臂与水平面之间形成有上仰角。

进一步地，所述中央连接件具有相应于所述旋翼支臂数量的连接套，每一所述旋翼支臂的端部与所述连接套连接。

进一步地，所述固定件具体包括通过螺栓连接的上固定块和下固定块，所述上固定块呈倒U型，所述下固定块呈U型，所述上固定块和下固定块共同包裹在所述旋翼支臂的中间位置，并与所述机舱的顶部固定连接。

进一步地，所述机舱包括上机舱、下机舱以及连接在所述上机舱和下机舱之间的立柱，所述上机舱包括由多个横梁和纵梁构成的上框架结构和位于所述上框架结构内的X型梁，所述下机舱具体为由多个纵梁和横梁构成的下框架结构。

进一步地，所述中央连接件通过底部螺栓与所述上机舱的X型梁连接，所述固定件通过螺栓与所述上机舱的上框架结构连接。

进一步地，所述下机舱内部安装有动力电池，所述动力电池与所述下机舱的纵梁装配。

进一步地，所述电机支座安装在所述旋翼支臂远离所述中央连接件的端部，在所述旋翼支臂上靠近所述电机支座处还安装有电机控制器支座，用于安装控制所述电机的电机控制器。

进一步地，所述起落架为滑橇式结构，包括两个弓字梁和滑筒，所述滑筒下部安装一层防滑板，所述弓字梁和滑筒均为空心结构。

进一步地，所述旋翼支臂为空心圆管结构，多根所述旋翼支臂分别以所述多旋翼电动载人飞行器的机身长度方向和机身宽度方向对称布置。

实施本发明具有如下有益效果：通过顶置多旋翼设计，使旋翼工作面位于机舱顶部，避免应急情况下旋翼断裂对乘员的伤害，提升乘员飞行过程中安全性；旋翼工作面距离地面高度高于乘员高度并有一定裕度，避免上电后旋翼转动时对乘员造成伤害，提升乘员进出安全性；旋翼支臂采用双连接结构，既降低了安装位置载荷集中情况，优化了载荷分布，又提高了旋翼支臂的结构刚度，实现轻量化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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是本发明实施例一种多旋翼电动载人飞行器的俯视结构示意图。

图2是本发明实施例一种多旋翼电动载人飞行器的框架结构示意图。

图3是本发明实施例中上机舱的框架结构示意图。

图4是本发明实施例中旋翼支臂与中央连接件的装配俯视结构示意图。

图5是本发明实施例中旋翼支臂与中央连接件的装配俯视结构局部放大示意图。

图6是本发明实施例中旋翼支臂与中央连接件的装配侧视结构示意图。

图7是本发明实施例中旋翼支臂与电机支座及电机控制器支座的装配结构示意图。

图8是本发明实施例一种多旋翼电动载人飞行器的侧视结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种多旋翼电动载人飞行器，包括：

用于载人的机舱1；

多根旋翼支臂2，每一旋翼支臂2的一端均通过中央连接件7固定连接在所述机舱1的顶部，另一端设有电机支座3，所述电机支座3上固定安装有电机4，所述电机4的输出轴上安装有旋翼5；每一旋翼支臂2还通过固定件8与所述机舱1的顶部固定连接；

固定安装在所述机舱1底部的起落架6。

由上述结构可知，多根旋翼支臂2及其上的旋翼5以顶置形式安装在机舱1的顶部，使旋翼5布置在乘员舱上面，且离地高度高于乘员身高并有一定裕度，保证乘员进出的安全性；旋翼支臂2安装采用双连接方式——每一旋翼支臂2的端部通过中央连接件7连接在机舱顶部，每一旋翼支臂2的中间位置则通过固定件8与机舱1的顶部固定连接，极大减小了安装位置载荷集中带来的问题，增加了结构刚度，实现了轻量化设计。

需要说明的是，本发明实施例提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。具体地，以图1为例，X轴为本实施例多旋翼电动载人飞行器的机身长度方向，其中，+X方向朝向机头；Y轴为本实施例多旋翼电动载人飞行器的机身宽度方向，其中，+Y方向朝向机身左侧。

如图2所示，机舱1包括上机舱11、下机舱12以及连接在上机舱11和下机舱12之间的立柱10，立柱10用于保证机舱1的结构刚度，材料选用7075铝合金，成型方式为挤压成型，结构形状为空心方管。机舱1内设置乘员座椅91(参见图8)，乘员座椅为独立结构。立柱10与上机舱11和下机舱12通过连接件以胶结和铆接的方式安装。上机舱11包括由多个横梁和纵梁构成的上框架结构110和位于上框架结构110内的X型梁111；下机舱12具体为由三个纵梁和若干横梁构成的下框架结构，下机舱12内部安装有动力电池92(参见图8)，与下机舱12的纵梁装配。中央连接件7通过底部螺栓与上机舱11的X型梁111连接，固定件8通过螺栓与上机舱11的上框架结构110连接。

起落架6为滑橇式结构，包括两个弓字梁61和滑筒62，滑筒62下部安装一层耐磨高强度钢的防滑板。为保证结构刚度及实现轻量化设计，弓字梁61和滑筒62均为空心结构。起落架6通过连接件以螺栓连接方式与机舱1装配。

再请参照图4-6所示，本实施例对旋翼支臂2与机舱1的装配采用双连接方式：分别通过中央连接件7和固定件8，与机舱1的顶部固定连接，其中，中央连接件7具有相应于旋翼支臂2数量的连接套70，每一旋翼支臂2的端部以抽芯铆钉连接方式与中央连接件7的连接套70连接；固定件8具体包括通过螺栓连接的上固定块81和下固定块82，为适配旋翼支臂2的外形，上固定块81呈 倒U型，下固定块82呈U型，上固定块81和下固定块82共同包裹在旋翼支臂2的中间位置，并与机舱1的顶部固定连接。中央连接件7主要承担沿旋翼支臂2轴向的拉力，固定件8主要承担飞行器垂直方向的拉力，采用前述双连接结构可以避免垂直方向的拉力和轴向拉力都集中于旋翼支臂2的末端，提高旋翼支臂2的耐用性。

请结合图7、图8所示，旋翼支臂2为带有倾斜角度的空心圆管结构，材料为碳纤维复合材料。为既不增加成员舱高度及重量，又保证乘员步入安全，靠近旋翼5处的旋翼支臂2与水平面之间形成有上仰角θ，角度范围为2°～10°。需要说明的是，本实施例不限定旋翼支臂2的数量，可以为四旋翼，六旋翼，八旋翼，十二旋翼，十六旋翼等；并且各旋翼支臂2的结构相同，具有互换性。本实施例以六旋翼为例进行说明。六根旋翼支臂2关于图1所示的X轴和Y轴对称布置。

电机支座3通过胶结和铆接的方式安装在旋翼支臂2远离中央连接件7的端部，电机支座3内安装有用于驱动旋翼5旋转的电机4。在旋翼支臂2上靠近电机支座3处还安装有电机控制器支座30，用于安装控制电机4的电机控制器。电机控制器支座30也通过胶结和铆接的方式与旋翼支臂2连接。

本实施例垂直起降航空器的工作原理及过程如下：

本实施例多旋翼电动载人飞行器为纯电动飞行器，动力电池92为推进系统供电。推进系统采用分布式结构，电机4和电机控制器安装在旋翼支臂2的最外围，旋翼5的作用面与地面平行。起降过程中，飞行器通过旋翼5旋转在气体作用力下产生向上的升力，使飞行器垂直上升或降落；在巡航阶段，飞行器以一定前倾姿态使旋翼5的作用面与竖直面形成一定角度，既提供向上的升力，又提供前进方向的推力。气体作用力通过旋翼支臂2传递到双连接结构位置，通过双连接结构将气动载荷传递到机身，减小了单个安装位置的载荷集中，提升了旋翼支臂2的结构刚度。

乘员进入机舱1前，飞行器处于断电状态；乘员进入机舱1后，通过启动键上电，即乘员进入后旋翼5再工作，由此确保乘员安全。

通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过顶置多旋翼设计，使旋翼工作面位于机舱顶部，避免应急情况下旋翼断裂对乘员的伤害，提升乘员飞行过程中安全性；旋翼工作面距离地面高度高于乘员高度并 有一定裕度，避免上电后旋翼转动时对乘员造成伤害，提升乘员进出安全性；旋翼支臂采用双连接结构，既降低了安装位置载荷集中情况，优化了载荷分布，又提高了旋翼支臂的结构刚度，实现轻量化设计。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1. 一种多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，包括：

   用于载人的机舱；

   多根旋翼支臂，每一旋翼支臂的一端均通过中央连接件固定连接在所述机舱的顶部，另一端设有电机支座，所述电机支座上固定安装有电机，所述电机的输出轴上安装有旋翼；每一旋翼支臂还通过固定件与所述机舱的顶部固定连接；

   固定安装在所述机舱底部的起落架。
2. 根据权利要求1所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，靠近所述旋翼处的旋翼支臂与水平面之间形成有上仰角。
3. 根据权利要求1所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述中央连接件具有相应于所述旋翼支臂数量的连接套，每一所述旋翼支臂的端部与所述连接套连接。
4. 根据权利要求3所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述固定件具体包括通过螺栓连接的上固定块和下固定块，所述上固定块呈倒U型，所述下固定块呈U型，所述上固定块和下固定块共同包裹在所述旋翼支臂的中间位置，并与所述机舱的顶部固定连接。
5. 根据权利要求4所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述机舱包括上机舱、下机舱以及连接在所述上机舱和下机舱之间的立柱，所述上机舱包括由多个横梁和纵梁构成的上框架结构和位于所述上框架结构内的X型梁，所述下机舱具体为由多个纵梁和横梁构成的下框架结构。
6. 根据权利要求5所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述中央连接件通过底部螺栓与所述上机舱的X型梁连接，所述固定件通过螺栓与所述上机舱的上框架结构连接。
7. 根据权利要求5所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述下机舱内部安装有动力电池，所述动力电池与所述下机舱的纵梁装配。
8. 根据权利要求1所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述电机支座安装在所述旋翼支臂远离所述中央连接件的端部，在所述旋翼支臂上靠近所述电机支座处还安装有电机控制器支座，用于安装控制所述电机的电机控制器。
9. 根据权利要求1所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述起落架 为滑橇式结构，包括两个弓字梁和滑筒，所述滑筒下部安装一层防滑板，所述弓字梁和滑筒均为空心结构。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的多旋翼电动载人飞行器，其特征在于，所述旋翼支臂为空心圆管结构，多根所述旋翼支臂分别以所述多旋翼电动载人飞行器的机身长度方向和机身宽度方向对称布置。