[发明专利]一种垂直起降的纯电飞行平台

说明书

本发明公开了一种垂直起降的纯电飞行平台，包括平台机身，所述平台机身上分别设有动力系统和能源系统，所述动力系统包括分别位于平台机身首尾两端的大涵道圈和左右两侧的小涵道圈，位于大涵道圈和小涵道圈内的桨叶以及控制桨叶的桨叶电机，所述小涵道圈通过可伸缩机臂与平台机身连接，实现纵向的收缩，所述大涵道圈的下方搭载有可摆动的舵片；可收缩涵道式构型在存放或运输等尺寸受限的条件下，将两侧涵道向机身内部收缩，提高空间利用率，采用约200kg的220wh/kg电池和两个2米内径涵道和两个0.8米内径涵道，具备不低于30分钟的优秀续航能力和在总重不超过400kg的前提下具备最高搭载100kg物资的优秀负载能力。

技术领域

本发明涉及一种飞行平台，特别涉及一种垂直起降的纯电飞行平台。

背景技术

随着城市化进程的加快，私家车的保有量不断上升，交通拥堵情况频发，对道路货物运输和人们日常出行造成不利影响。在Uber公司提出立体城市交通（Urban airmobility，UAM）概念后，具备载人载货功能的自动驾驶垂直起降（Vertical Takeoff andLanding，VTOL）飞行器备受期待。该类飞行器应用场景多为楼宇间和狭窄的街巷等非开阔的城市低空空域，故构型和尺寸应介于小型无人机和直升机之间；再者，该飞行器需具备一定的负载能力，能够满足单人次百公斤内的运输需求，这对于动力系统及其匹配技术提出较高的要求；另外，由于该类飞行器采用自动驾驶的模式，需要架构和逻辑合理的飞行控制方案，用以保障飞行平稳安全。

从飞行原理与飞行器结构来讲，能够用于载人载货的飞行器主要分为：固定翼飞行器、直升飞机、多旋翼飞行器、涵道式飞行器等。固定翼飞行器具有较快的前飞速度，但其对起飞环境要求较高，且不能满足城市内垂直起降的需求；直升飞机不再依赖跑道即可实现垂直起降功能，但其桨叶尺寸普遍偏大，不能满足在狭窄的城市空间中穿梭，且前飞过程中常出现因大桨径带来的桨尖马赫数过高的问题；多旋翼飞行器具有垂直起降、空中高机动性等特点，且布置简单结构紧凑，但高速旋转着的开放桨叶会对乘客和货物的安全产生威胁；涵道式飞行器具备多桨叶构型的全部优点，且自身的涵道圈，不仅具有保护作用，还能够提高升力，保证负载能力。但是，由于涵道圈的引入，会使飞行器的尺寸增大，因此，具备收放功能的涵道式飞行器构型方案值得研究。

VTOL飞行器通常采用非常规的电动或油电混合动力作为动力源，将空气动力学和电推进技术更紧密地结合在一起，如何实现电池、电机和桨叶等能源、动力装置的最优匹配，从而提升负载和续航能力的匹配方案亟待解决。

另外，飞行控制系统作为飞行器的核心子系统，是否具备稳定可靠的飞行控制方案是检验飞行平台设计是否合理的一项重要指标。因此，需针对所提出的飞行平台构型，对其飞行控制方案进行设计，确保飞行平台设计的合理性与可行性。

发明内容

本发明提供一种垂直起降的纯电飞行平台用来克服现有技术中在机身总质量限制下负载能力和续航能力均有待提升的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明公开了一种垂直起降的纯电飞行平台，包括平台机身，所述平台机身上分别设有动力系统和能源系统，所述动力系统包括分别位于平台机身首尾两端的大涵道圈和左右两侧的小涵道圈，位于大涵道圈和小涵道圈内的桨叶以及控制桨叶的桨叶电机，所述小涵道圈通过可伸缩机臂与平台机身连接，实现纵向的收缩，所述大涵道圈的下方搭载有可摆动的舵片。

进一步的，所述桨叶包括安装于大涵道圈内的大桨叶A与大桨叶B，安装于小涵道圈内的小桨叶A与小桨叶B。

进一步的，所述舵片包括舵片A和舵片B。

进一步的，两个所述大涵道圈和平台机身为一体化设计，两个所述小涵道圈和两个可伸缩机臂采用独立设计与平台机身相结合。

进一步的，所述能源系统搭载于平台机身的内部，起落架使用螺栓固连于平台机身下方，载货仓为可拆卸设计搭载于起落架的下方。