一種高可續航多旋翼飛行器的製造方法
2023-07-29 23:36:21
一種高可續航多旋翼飛行器的製造方法
【專利摘要】本發明屬於飛行器設計領域，涉及一種可垂直起降也可依靠固定翼滑翔飛行的飛行器。本發明設計了一種可以兼顧多旋翼飛行的靈活便捷優勢和固定翼飛機大載重，長續航優勢的飛行器。本發明以多旋翼飛行器為基礎形態，固定翼為輔助部件。固定翼可以隨需求進行收縮展開，摺疊放平，或翻轉復位。本飛行器可以以多個旋翼或動力機構提供動力，旋翼部分也可以進行翻轉，或遮蓋以便提供更好的空氣動力性能，提供前進或上升的動力。上升時或者環境侷促時，主要依靠旋翼機構提供動力，直至飛行至穩定高度，條件合適時可以進行固定翼翼展打開，飛行器進入滑翔狀態，並且可以翻轉旋翼(或其他動力提供裝制)進行推進。行至一定高度以固定翼進行滑翔。
【專利說明】一種高可續航多旋翼飛行器【技術領域】
[0001]本發明屬於飛行器設計領域，涉及一種可垂直起降也可依靠固定翼滑翔飛行的飛行器。
【背景技術】
[0002]固定翼飛機是傳統的機型，有著優秀的續航及載重能力。但是問題在於必須跑道起降，且需要一定的起飛降落設施要求，飛行中的操作也不夠靈活。
[0003]以直升機為代表的旋翼飛機擁有良好的操控型，和對於複雜地形，複雜條件的的適應性，而在應急搶險，緊急救援等領域應用非常廣泛。
[0004]設計一種飛機兼具高續航能力飛行和狹小空間起降能力一直是飛機設計者的一個夢想。目前在實際應用中，比較成熟的可垂直起降的固定翼飛行器有類似於「鷂」式攻擊機這樣的噴氣式飛機，以及像V-22 「魚鷹」這樣的傾轉旋翼飛機。「鷂」式飛機為常規固定翼飛機布局，主要利用偏轉發動機噴口，改變發動機噴氣噴口推力方向的方法實現了垂直起降，但這種實現方式耗油量較大，對發動機要求很高，垂直起降時飛機載荷有限，航程和航時較短魚鷹」傾轉旋翼飛機利用機翼兩端的可傾轉旋翼實現垂直起降，前飛時旋翼向前傾轉成為螺旋槳提供飛機前飛拉力，該類飛行器螺旋槳僅有兩個，翼展固定且面積過小導致安全性和維護性不佳，旋翼傾轉過渡過程控制難度高，動力穩定性差，而且旋翼與機翼之間的氣動幹擾非常嚴重。
[0005]美國還提出了 一種鴨式旋轉機翼飛機(CRW)的概念，並製造出兩架X-50A 「蜻蜒」無人飛行驗證機。在目前公開的資料中，X-50A由機身，通過槳轂連接在機身上部的旋轉機翼，鴨翼，H形尾翼，渦輪風扇發動機及其燃油系統和飛行控制系統組成；飛機在進行旋翼模式飛行時，旋轉機翼高速旋轉作旋翼使用，使飛機可以進行垂直起飛和降落，當旋轉機翼鎖定作為固定翼時，飛機以固定翼模式進行高速飛行。但是兩架「蜻蜒」驗證機的先後墜毀說明了目前公開的鴨式旋轉機翼飛機的技術方案中仍然存在較多嚴重問題，尤其是飛機在旋翼飛行模式和過渡過程飛行時，旋轉機翼下洗氣流與尾翼之間會產生強烈的氣流幹擾，使飛機產生較大和難控的非定常、非線性氣動載荷。因此也需要對旋轉機翼飛機進行進一步研究，使飛機滿足在旋翼飛行模式和過渡飛行過程中可控的要求。
[0006]目前，以四軸旋翼飛行器為代表的多軸飛行器已經漸漸的成為新型飛行器的代名詞。各種開發與應用方興未艾。以其性能優異，操控靈活，運行穩定而廣受好評。但是問題在於續航能力太弱，空氣動力結構不利於長時間續航。
[0007]總體來說，多旋翼及單旋翼飛機目前的問題在於缺乏續航能力，必須依靠旋翼的不斷旋轉提供上升及前進的動力，這種方式靈活但是能效不高，續航能力弱，且一旦旋翼出現故障或是失去動力的情況，飛機無法滑翔，安全性由此降低。固定翼飛機，慣性較大，起降要求高，避障困難，無法懸停，整體不夠靈活，無法滿足複雜情況短距離的使用需求。
【發明內容】
[0008]本發明設計了一種可以兼顧多旋翼飛行的靈活便捷優勢和固定翼飛機大載重，長續航優勢的飛行器。提供了一種可以適應未來多種需求使用用途的飛行器。
[0009]本發明以多旋翼飛行器為基礎形態，固定翼為輔助部件。固定翼可以隨需求進行收縮展開，摺疊放平，或翻轉復位。本飛行器可以以多個旋翼或動力機構提供動力，旋翼部分也可以進行翻轉，或遮蓋以便提供更好的空氣動力性能，提供前進或上升的動力。上升時或者環境侷促時，主要依靠旋翼機構提供動力，直至飛行至穩定高度，可以進行固定翼翼展打開，飛行器進入滑翔狀態，並且可以翻轉旋翼(或其他動力提供裝制)進行推進。行至一定高度以固定翼進行滑翔。失去動力時也可以通過滑翔進行安全的迫降。
[0010]本發明的關鍵點
[0011]1.可垂直起降的多(三個及以上)旋翼飛行器配備固定滑翔翼。固定翼系統可以摺疊，
[0012]收縮，翻轉至對對多旋翼飛行系統影響最小的程度。
[0013]2.基於權利要求1的飛行器，多旋翼系統可以摺疊、翻轉、收縮、遮蓋至對固定翼系統
[0014]減小負載，增加推進，控制姿態。
[0015]3.基於權利要求1或2的飛行器系統附加太陽能，無線儲能設備。
[0016]4.基於權利要求1或2或3的飛行器，系統附加機翼操縱與加強系統，及尾翼、平
衡翼、
[0017]垂直尾翼等。
[0018]5.基於權利要求1或2或3或4的飛行器系統附加多機協同功能。
[0019]6.基於權利要求1或2或3或4或5的飛行器系統附加外部環境與自身情況感應系統及
[0020]調整系統。
[0021]7.基於權利要求1或2或3或4或5或6的飛行器系統附加攝像、照相、抓取、遞送、
[0022]操作設備等系統。
[0023]8.基於權利要求1或2或3或4或5或6或7的飛行器系統附加智能控制系統。
[0024]9.基於權利要求1或2或3或4或5或6或7或8的飛行器附加與人及其他設備
交互、
[0025]通訊系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]本發明附圖8張，以四旋翼飛行器系統為例，其他旋翼數可以類推，固定翼部分相似。
[0027]圖1為固定翼展開後自頂向下俯視圖。
[0028]以下為圖1的各個部分的附註。
[0029]I為機身主體部分。可以包括固定翼摺疊收縮功能、能量存儲功能、能量收集功能、控制功能、環境感知功能、變形操作功能、貨物裝載功能、人員乘坐功能、防護保護功能、清潔維護功能、額外機械操作功能等。[0030]2，為機身上的多組旋翼主要為飛行器提供動力，或可改進為其他動力提供系統。
[0031]3，可以伸縮或翻轉的固定翼，為飛行器提供滑翔飛行的能力。
[0032]4，可以伸縮或翻轉的尾翼，為飛機提供保持平衡及改變滑翔姿態的能力。
[0033]5，可以伸縮或翻轉的垂直尾翼，為飛機展開狀態提供水平轉向及整體平衡的能力。
[0034]6，可以伸縮或翻轉的平衡翼，為飛行器提供保持平衡及改變滑翔姿態的能力。
[0035]圖2為固定翼展開後且旋翼向上旋轉90度後的自頂向下俯視圖。
[0036]內容標號與圖1相同部分意義一致。
[0037]7，旋翼的覆蓋版，可以幫助改善飛行器的空氣動力性能。
[0038]圖3為固定翼展開後自前向後平視圖。
[0039]內容標號與圖1、圖2相同部分意義一致。
[0040]8，飛行器支撐構件，可以為飛行器提供支撐、穩定、加固等的功能。有條件也可以進行空中懸掛。
[0041]圖4為固定翼展開後且旋翼向上旋轉90度後的自前向後平視圖。
[0042]內容標號與圖1、圖2、圖3相同部分意義一致。
[0043]圖5為固定翼展開後自左向右平視圖。
[0044]內容標號與圖1、圖2、圖3相同部分意義一致。
[0045]圖6為固定翼展開後且旋翼向上旋轉90度後的自左向右平視圖。
[0046]內容標號與圖1、圖2、圖3相同部分意義一致。
[0047]圖7為所有固定翼都收縮後旋翼待命狀態自頂向下的俯視圖。
[0048]內容標號與圖1、圖2、圖3相同部分意義一致。
[0049]圖8為所有固定翼都收縮後旋翼待命狀態的平視圖。
[0050]內容標號與圖1、圖2、圖3相同部分意義一致。
【具體實施方式】
[0051]目前多旋翼飛行器的設計已經比較完善，其負重能力、及動態操控、複雜操作、自身穩定、應急避障都有較完備的解決方案。本發明在此基礎上添加可伸縮、摺疊、翻轉的機翼為負載。當飛行器飛行至足夠高度，在多旋翼懸停或穩定情況下，展開摺疊的固定機翼。展開後飛行器具備較好的滑翔能力，再將多旋翼系統根據需要按照飛行方向進行調整，即可提供前進動力及相應穩定性。也可使用單獨的固定翼推進系統
[0052]為了增強滑翔能力，及提高空氣動力學性能，可以將旋翼在機體上的孔洞區域進行覆蓋。展開固定翼後的飛行器將具備更強的負重能力，更長時間的續航能力，更高的速度，及更穩定的飛行穩定性。
[0053]可以在機身及機翼展開部分安裝太陽能或其他無線能量接受裝置，因為滑翔過程消耗能量很少，在有條件接收能量的條件下，可以對飛行器進行儲能，甚至實現不間斷續航。
[0054]可伸縮機翼本身要求比較輕薄，可以在材料、結構、形態方面做設計及改進，以增強其負荷能力，包括繩索牽引、結構加固等。固定翼的方向調節部分也可以進行改進和優化。[0055]該飛行器適宜於構建無人機系統，或人為幹預的半自動系統。由於其與多旋翼系統一樣具有非常好的精細操控能力，且加強了固定翼的負載能力，可以通過相互之間的通信機制協調多機完成複雜的工作。
[0056]系統可以進行傳感器的優化，完成對於飛行器自身情況及外界環境的感知，並以這些信息為基礎進行自身飛行狀態的調整。可以達到仿生飛行的效果。
[0057]由於系統有高精度的動作執行操作能力，又有高負載的運輸能力，所以可以給系統加裝攝像、照相、抓取物品、遞送貨物、操作設備等輔助功能，可以達到設計期望。
[0058]系統具有非常好的操控性及可實現性，可以在系統中增加智能晶片及相應程序與硬體機構；以達到自動運行，自主工作的程度。
[0059]系統可以進行遠程控制，及為地面或空中提供相應的數據通路，對數據交互進行處理等功能。
【權利要求】
1.可垂直起降的多(三個及以上)旋翼飛行器配備固定滑翔翼；固定翼系統可以摺疊，收縮，翻轉至對對多旋翼飛行系統影響最小的程度。
2.基於權利要求1的飛行器，多旋翼系統可以摺疊、翻轉、收縮、遮蓋至對固定翼系統減小負載，增加推進，控制姿態。
3.基於權利要求1或2的飛行器系統附加太陽能，無線儲能設備。
4.基於權利要求1或2或3的飛行器，系統附加機翼操縱與加強系統，及尾翼、平衡翼、垂直尾翼等。
5.基於權利要求1或2或3或4的飛行器系統附加多機協同功能。
6.基於權利要求1或2或3或4或5的飛行器系統附加外部環境與自身情況感應系統及調整系統。
7.基於權利要求1或2或3或4或5或6的飛行器系統附加攝像、照相、抓取、遞送、操作設備等系統。
8.基於權利要求1或2或3或4或5或6或7的飛行器系統附加智能控制系統。
9.基於權利要求1或2或3或4或5或6或7或8的飛行器附加與人及其他設備交互、通訊系統。
【文檔編號】B64C27/52GK103935512SQ201410196243
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】馬軼 申請人:馬軼