[发明专利]方向可控的飞行器和用于实现其的螺旋桨结构

说明书

技术领域

本发明涉及方向可控的飞行器，并涉及用于实现其的螺旋桨结构。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年4月7日提交的序列号12/098853的美国申请的优先权，其是于2006年6月15日提交的11/424433的部分继续申请，是美国专利7,255,623的部分继续申请，是美国专利6,899,586的继续申请，是美国专利6,843,699的继续申请。美国专利6,843,699要求于2003年3月11日提交的美国临时申请60/453283的优先权，是美国专利6,688,936的部分继续申请。全部引入作为参考。

背景技术

大部分垂直起降飞行器依靠陀螺仪稳定系统保持在悬浮飞行中的稳定性。例如，发明人的先前美国专利5,971,320和相应国际PCT申请WO99/10235公开了一种具有陀螺转子装置以控制直升机的方向或偏转的直升机。然而，当诸如飞碟等飞行器整体旋转时，出现不同的特性。当整体旋转时，陀螺仪稳定系统通常不再有用，例如参见美国专利5,297,759、5,634,839、5,672,086和美国专利6,843,699和6,899,586。

然而，在现有技术中依然在进行大量努力来消除或抵消在飞行器内水平旋转螺旋桨生成的扭矩以增强稳定性。例如，Keyence公司的日本专利申请63-026355提供了与第二对水平螺旋桨反向旋转的第一对水平螺旋桨，从而消除扭矩。还参见美国专利5,071,383，其包括在相反方向内旋转以消除飞行器旋转的两个水平螺旋桨。类似地，美国专利3,568,358公开了用于提供螺旋桨生成扭矩的反扭矩的装置，因为如在’358专利中所述的，扭矩产生不稳定性，同时降低螺旋桨速度和螺旋桨有效效率。

现有技术还包括已经公开了稳定飞行器而不需要反向旋转螺旋桨的能力的飞行或旋转飞行器。美国专利5,297,759包括围绕轮毂及其中心轴设置和固定在斜度内的多个翼片。将横向倾斜至中心轴以提供提升和旋转的一对转子安装在径向相反的翼片上。每个翼片包括向下旋转的外部尖端，其通过生成横向提升力抵消由翼片产生的垂直提升力的不平衡来建立被动稳定性。这有助于将提升力中心维持在转子的中心轴上。此外，因为转子横向倾斜至中心轴以提供提升和旋转，由翼片生成的提升力始终大于由转子生成的提升力。

然而，始终需要提供新的和新颖的自稳定旋转飞行器，其并不依赖于附加转子以抵消主转子的扭矩。这种自稳定旋转飞行器应当成本低和相对简单。

除了提供自稳定旋转飞行器之外，提供同样可控的简单悬浮飞行器的能力大大地增强了该飞行器。当整个飞行器旋转时，该飞行器丢方向参考，这有助于远程用户确定飞行器应当移动的方向。在具有规定前部或前端的直升机、飞机或其它典型飞行器内，飞行器具有通过飞行器前端预先确定的特定方向。在这种情况下，控制飞行器的用户可以将操纵杆控制器前推(或按下向前按钮)以指示飞行器自其参考点向前飞行；在常规的远程控制交通工具内存在类似的方向控制。然而，当飞行器完全旋转时，例如飞碟或任何其它旋转飞行器，旋转飞行器丢失其方向，只要它开始旋转，使得方向控制难以实现。例如，授权给Britt，Jr.的美国专利5,429,542以及授权给Tilbor等人的美国专利5,297,759公开了旋转飞行器，但是仅解决了在向上、向下和旋转方向内的移动；授权给Dixon的美国专利5,634,839和5,672,086讨论了使用控制信号指示旋转飞行器朝向或远离用户，因而要求用户围绕旋转飞行器向左或向右移动，如果用户希望旋转飞行器朝向具体方向移动。

此外，转让给Keyence公司的美国专利5,259,729尝试提供螺旋桨翼片尖端路径平面倾斜设备以帮助控制飞行器在飞行过程中的方向。虽然这提供了很好的解决方案，但是美国专利5,259,729存在困难。在某些情况下，尖端平面移动是不希望的。例如，当将螺旋桨置于具有非常小的顶部和/或底部空隙的圆形外轮毂内时，应当禁止尖端平面的移动以避免尖端接触飞行器其它部分。此外，当螺旋桨是迭式螺旋桨设计的一部分时，必需避免倾斜以防止螺旋桨在飞行过程中接触。在此提供的实施例尝试解决这些困难。

发明内容