[发明专利]重心恒定的多旋翼飞行器

说明书

本发明公开了一种重心恒定的多旋翼飞行器，包括支架盘，支架盘上均匀设置有若干螺旋桨及飞行电机；载荷仓，设置在支架盘下方；连接件，连接支架盘和载荷仓，连接件和支架盘之间的连接为活动连接；多旋翼飞行器在前飞或者制动时，支架盘通过与连接件的活动连接进入倾斜状态，使支架盘的重心和载荷仓的重心保持在同一垂直线上。本实施例中连接件和支架盘之间的连接为活动连接，使支架盘倾斜时，不影响其重心位置，支架盘的重心和载荷仓的重心始终保持在同一垂直线上，不会产生翻转力矩，保证飞行的顺利进行，还能进行较快的加速和减速操作，而且还提高了飞行电机的能效，大大提高多旋翼飞行器的续航性。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，特别涉及一种重心恒定的多旋翼飞行器。

背景技术

多旋翼飞行器具有飞行平稳、容易操控等良好性能，目前已广泛应用于航拍、植保、巡检、搜救、物流等领域。

图1所示的四旋翼飞行器是最常使用的飞行器之一，其支架盘100上安装了四组飞行电机120及螺旋桨110，通过控制四组螺旋桨110的转速、转动方向之间的互相配合，实现飞行器的起飞、悬停、前飞、制动以及水平转弯等飞行动作。支架盘100的下方刚性安装有载荷仓200。载荷仓200搭载飞行器的控制装置。载荷仓200还可搭载各种用于执行任务的功能系统，例如搭载农药及喷洒装置用于植保施药，或搭载货物用于物流搬运。

四旋翼飞行器在起飞、悬停以及降落时，支架盘100为水平状态，四组螺旋桨110均产生垂直向上的拉力；四旋翼飞行器在前飞或者制动时，支架盘100为倾斜状态，从而产生水平方向上的分力，推动四旋翼飞行器前进或者减速制动。但是，现有的四旋翼飞行器的支架盘100的载荷仓200之间为刚性连接，四旋翼飞行器前飞或者制动时，支架盘100带动载荷仓200倾斜，如图2所示，使载荷重力G与支架盘重力G₀不在同一直线上，由此产生一个翻转力矩。为平衡这个力矩,需要提高后方螺旋桨110拉力同时减少前方螺旋桨110拉力，当倾角增大到一定程度时，后方螺旋桨110将达到功率极限而无法提供足够拉力，导致系统失去平衡，这时飞行器会因失去姿态调整能力而坠毁。由于飞行器飞行时还受气流等因素影响，是动态载荷波动的，而动态载荷远比静态载荷大，一旦波动超出功率极限就会失去平衡；而飞行器的飞行电机120及螺旋桨110旋转是有惯性的，并不能马上响应动态载荷变化，如果系统工作在前后螺旋桨110极不平衡的状态，这种调节能力将更加低下，这时如果做稍微快一些的加速或减速动作就会使飞行器进入失衡状态，无法协调平衡而坠毁。此外，四旋翼飞行器的另一个问题是，飞行电机120及螺旋桨110在大功率运行时效率很低，并且功率越大，效率越低，因此，在进行前飞或者制动时，位于后方的螺旋桨110将很快进入低效的工作状态，消耗巨大能量却不能产生足够拉力。

通过对图1和图2所示的四旋翼飞行器例子的分析可以得知，载荷仓200在飞行中产生的翻转力矩是非常有害的。因此刚性安装载荷仓200的多旋翼飞行器只能维持较小倾角的飞行姿态，其拉力在水平方向的分力较小，只能进行较低速度的飞行。多旋翼飞行器的能量(电池电量/燃油)是有限的，并且大部分能量用于提拉自身重量保持高度，低的飞行速度将大大减少航程或作业面积等任务总量，其能效比低。此外飞行器必须小心地、缓慢地加速或减速，稍微快些的动作就会使飞行器进入失衡状态，容易坠毁。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种重心恒定的多旋翼飞行器，在前飞或制动时可以保持重心恒定，不会产生翻转力矩，保证飞行的顺利进行。

根据本发明的第一方面实施例的重心恒定的多旋翼飞行器，包括：支架盘，所述支架盘上均匀设置有若干螺旋桨，以及分别驱动所述螺旋桨转动的飞行电机；载荷仓，设置在所述支架盘下方；连接件，连接所述支架盘和所述载荷仓，所述连接件和所述支架盘之间的连接为活动连接；所述多旋翼飞行器在前飞或者制动时，所述支架盘通过与所述连接件的活动连接进入倾斜状态，使支架盘的重心和载荷仓的重心保持在同一垂直线上。