[发明专利]具有可调翼的混合多旋翼无人航空器

说明书

提供了一种混合无人航空器(10)，该混合无人航空器包括：多轴直升机框架(14)，该多轴直升机框架在其上具有多个可操作的多轴直升机推进单元(22)，以及机体主体(16)，该机体主体连接到多轴直升机框架(14)。还有被定位在机体主体(16)的相对两侧上的一对机翼(34)和用于相对于机体主体(16)操纵该对机翼(34)以改变该对机翼(34)的迎角的机翼控制装置。其特征在于，在第一机翼状态下，该对机翼(34)的迎角相对于相对气流是可变的以便产生零升力，并且在第二机翼状态下，该对机翼(34)的迎角相对于该相对气流是可变的以便产生最佳或近最佳升力。还提供了一种提高混合无人航空器(10)的机动性的方法，以及一种提高无人航空器的工作范围的方法。

本发明涉及具有多轴直升机飞行能力和固定翼飞行能力两者的无人航空器。本发明进一步涉及一种提高这种无人航空器的机动性的方法，以及一种提高无人航空器的工作范围的方法。

存在用于当前的操作的两种主要类型的无人航空器：多轴直升机，其具有多个多轴直升机推进单元，这些多轴直升机推进单元具有以类似于直升机桨叶的方式实现升力的旋翼；和固定翼飞行器，这些固定翼飞行器使用固定翼来实现升力，类似于飞机。

多轴直升机优于使用固定翼交通工具的优点在于，多轴直升机能够竖直起飞和着陆，并且因此不需要细长的飞机跑道来起飞和着陆。多轴直升机也能够悬停，并且在三维空间中更加具有可操纵性；它们能够在飞行中迅速改变方向，而不是遵循很大程度上线性的航迹。

相反，虽然固定翼飞行器与多轴直升机相比不灵活得多，但它能够携带更大的有效载荷，并具有显著增加的操作耐久性；多轴直升机的性能主要由其工作电池的寿命决定，并且为多轴直升机推进提供动力的马达可以很快耗尽机载电池。

本发明试图提供一种混合无人航空器，该混合无人航空器能够将固定翼飞行器的期望的特性与多轴直升机的机动性相结合。

根据本发明的第一方面，提供了一种混合式无人航空器，包括：多轴直升机框架，该多轴直升机框架在其上具有多个多轴直升机推进单元；机体主体，该机体主体连接到多轴直升机框架的；一对机翼，该一对机翼被定位在机体主体的相对两侧上；以及机翼控制装置，该机翼控制装置用于相对于机体主体操纵该对机翼以改变该对机翼的迎角；其特征在于，在第一机翼状态下，该对机翼的迎角相对于相对气流是可变的，以便产生零升力，而在第二机翼状态下，该对机翼的迎角相对于相对气流是可变的，从而产生最佳或接近最佳升力。优选地，在第一机翼状态下，迎角可以或可以基本上相对于相对气流是竖直的，而在第二机翼状态下，迎角可以或可以基本上相对于相对气流是水平的。

提供具有多轴直升机和固定翼功能性的混合无人航空器可以实现多轴直升机的竖直起飞和着陆能力，以及实现提高的空中敏捷性，同时能够通过在受控水平飞行期间使用固定翼飞行来改进交通工具的操作范围，其中在第二种情况下仅或几乎仅通过一对机翼来实现升力。在多轴直升机模式下，机翼角度可以被优化以最小化阻力。

优选地，该对机翼可以通过联接到机体主体的翼板轴互连，翼板轴可以由机翼控制装置控制。这种机翼控制装置可以优选地包括：具有齿轮传动输出的马达，翼板轴在其上包括可由马达的齿轮传动输出驱动的互补齿轮。齿轮传动输出可选地包括蜗轮，并且马达优选地是步进马达。

提供对机翼迎角的飞行中调整的一种机械上简单的方法是通过在具有能够精确地使得轴转动的校准步进马达的情况下使用可驱动的轴。这有利地将机翼控制装置的重量保持在最小，因为不需要大量复杂的零件，这又提高了混合无人航空器的工作范围。

在优选的实施例中，翼板轴可以与穿过包含混合无人航空器重心的多轴直升机框架的竖直面重合。

如果翼板轴居中定位，则迎角可以在任一方向上倾斜，从而允许在向前方向或向后方向上的受控飞行。提供多轴直升机功能允许这种方法，因为由于为了获得飞行的所需升力而需要的不对称的前后结构，标准的固定翼无人航空器只能遵循在向前的方向上的航迹。