[发明专利]多侧转旋翼飞行器

说明书

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技术领域

本发明涉及一种带有三个或更多旋翼的多翼飞行器，其配装有可沿纵轴自由旋转的自由机翼，从而在水平飞行过程中为飞行器提供升力。

背景技术

近年来，垂直起飞后能水平飞行的飞行器的开发、制造和利用的涉及多领域的综合行业方兴未艾。所述飞行器即可是有人驾驶也可是无人驾驶，并有多个不同的名称如，VTOL(垂直起降)飞行器、多旋翼飞行器、侧转飞行器等。这类飞行器的特征在于具有几个引擎(螺旋桨或喷气式)，实现飞行器的垂直起降。一旦飞行器升空，引擎的定位可进行调整，以推动飞行器的水平飞行。为表述清楚起见，本说明书中的飞行器特指“多旋翼飞行器”。多旋翼飞行器采用螺旋桨或喷气式引擎可实现起飞、盘旋及水平飞机。飞行器通过感应器和飞行控制计算机向飞机器的引擎和螺旋桨发送指令来控制及保持稳定。

多旋翼飞行器的一个优点是其能够垂直起降、在空中盘旋及水平飞行。

多旋翼飞行器的一个缺点是续航时间相对较短。这一缺陷的原因是引擎的一部分能量并用来维持其水平向前的飞行。因此有些多旋翼飞行器配装有机翼，以提高水平飞行的能量效率。有些多旋翼飞行器配装有以固定连接方式与机翼连接的引擎，因此引擎与机翼之间的角度是固定的，机翼旋转与引擎的旋转同步。在其他一些型号中，机翼和引擎与底座固定连接。上述飞行器的缺陷在于引擎和机翼以固定方式连接，在起降和盘旋过程中都会产生不利影响。当机翼与地面垂直(即引擎朝上，与直升机的功能相同)且风大时，就会出现阻力和不稳定。类似地，引擎和机翼均固定连接在底座上的飞行器在起飞、盘旋或降落时如出现后风或侧风，机翼就会产生负升力及/或阻力。这一缺陷导致能量损失(需要引擎增加作业)，或出现使飞行器偏离垂直降落线或盘旋点等更严重的状况。例如当飞行器需要降落在建筑楼顶时，这一问题尤其严重，当正在降落时出现侧风就会导致飞行器偏离着陆点。

为增加飞行器的稳定性可采用执行器及各种机械装置，但同时因为增加了部件又降低了可靠性，当这些部件对于飞行至关重要时，其成为真正的危险因素。此外，上述装置重量较大从而缩短了最大飞行时间或降低了飞行器装载能力。相应地，本发明中的自由机翼可在其安装于多旋翼的纵轴上自由转动。自由机翼可由执行器控制也可不需要控制，其角度和产生的升力由其相对于气流决定。

现将各现有多旋翼飞行器存在缺陷的情况总结如下：(1)机翼固定安装于底座的飞行器在水平飞行时，其机翼与传统飞行器的功能相同。当飞行器盘旋(飞行器在空中相对于地面某个点固定不动)或降落(飞行器相对于地面某个点垂直下降)时如未出现大风，侧不会出问题。然而如出现侧风、阵风或后风，飞行器将偏离固定点，从而出现前述的问题。(2)机翼固定安装于引擎的飞行器的机翼和引擎相对于底座同步旋转：在水平飞行时，飞行器与传统飞机功能相同。然而在盘旋或降落时，引擎朝上，机翼与地面垂直，当出现任何方向的风时都会导致飞行器偏离所述固定位置。此外，这一缺陷还难以控制，因为移动机翼本身将导致引擎和机翼纠差之间的冲突。

附图说明

本发明的附图不是本发明及其申请的范围的限制。附图仅用于对本发明的说明，其仅构成本发明多个可能的实施例的其中之一。

图1A为处于水平位置的多旋翼飞行器，动力部件正在作业。

图1B为向前侧向飞行的多旋翼飞行器。

图2为带有一对自由机翼(400)的多旋翼飞行器(100)。

图3为处于水平飞行带有自由机翼(400)的多旋翼飞行器(100)，动力部件正在作业。

图4为向右侧倾的多旋翼(1000)。

图5为向左侧倾的多旋翼(1000)。

图6-9为安装有自由机翼(4000)的多旋翼(1000)。5

发明详细说明

本发明涉及一种安装有自由机翼的多旋翼飞行器，这一设计一方面可提高飞行效率及节省能量，另一方面可避免机翼安装于底座或引擎的飞行器的缺陷。

多旋翼飞行器的稳定和控制通过感应器和飞行计算机操作引擎和螺旋桨来实现。例如，如果操纵人员想让飞行向前飞行，后引擎收到加速指令，而前引擎则收到减速指令。此时旋翼旋转并向前倾，在水平方向上给飞行器施加推力。由于向前飞行需要动能，飞行器为保持高度需要增加引擎动力，因此如图1A和1B所示飞行器在此状态时消耗更多的能量。如图1A所示，多旋翼飞行器(2)在水平位置盘旋。升力矢量(4)是引擎和螺旋桨(5)实施的全部动力，重力矢量(6)是飞行器(2)重力的中心。当这两种力量相等时，飞行器(2)处于平衡状态，即保持高度盘旋。