傾轉旋翼多旋翼飛行器的制造方法
【專利摘要】本發明提出一種傾轉旋翼多旋翼飛行器，采用傾轉旋翼、升力體機艙、油電混合動力設計。姿態旋翼由電機驅動，在旋翼傾轉機構的作用下可同向同角度旋轉。升力體機艙采用翼型外形，飛行時可提供部分或全部升力。還包括一個或多個燃油發動機驅動的動力旋翼。本發明的有益效果為：傾轉旋翼在飛行時機艙傾斜角度小，阻力小，負載物較平穩，有利于獲得更高的飛行速度。升力體機艙可提供額外升力飛行效率更高。旋翼傾轉時采用同向同角度的設定，飛行控制邏輯更加清晰，有利于飛行穩定。動力旋翼采用燃油發動機驅動，續航時間更長，載重量更大。
【專利說明】
傾轉旋翼多旋翼飛行器
技術領域
[0001]本發明涉及飛行器技術領域，特別是涉及一種傾轉旋翼多旋翼飛行器。
【背景技術】
[0002]多旋翼飛行器是一種結構簡單、操控靈活、飛行姿態穩定的飛行器。得益于近年來微處理器、傳感器技術的發展，多旋翼飛行器被廣泛應用于航模、空中拍攝平臺等領域。多旋翼飛行器通過各類傳感器感知飛行狀態，并通過微處理器向旋翼電機發出轉速指令來調整飛行器的不同飛行姿態。
[0003]目前，多旋翼飛行器的旋翼與機身多為固定連接結構。飛機前飛時需要扭轉機身獲得前向分力。這種方式帶來三個弊端I機身扭轉會帶動負載物聯動，不利于貨物或設備穩定性。2機身扭轉會增大飛行阻力面，增加耗能，不利于獲得高速。3調整飛行姿態需要整個機身扭轉，靈活性較差，增加耗能。以上這些弊端在多旋翼飛行器體型較小、速度較低時不明顯，一旦飛行器體積較大，需要獲得較高飛行速度時例如載人飛行器就會比較明顯。
[0004]此外，多旋翼飛行器要想獲得穩定的飛行姿態，需要各類傳感器準確感知飛行器狀態，并通過微處理器向響應速度很快的旋翼電機發出轉速指令來保持飛行狀態穩定，這個過程需要各部件反應非常迅速，才能保持飛行器穩定。其中，傳感器、處理器、電機都需要電池供電，特別是提供動力的電機耗電量最大。局限于目前電池技術發展水平，使用電池為動力的多旋翼飛行器普遍續航時間短、負載能力小，這大大限制了多旋翼飛行器的性能表現和應用領域。為解決多旋翼飛行器續航時間短的缺點，人們考慮通過燃料發動機作為動力。但燃料發動機與電機相比，最大的缺點就是響應速度慢，這無法滿足迅速控制多旋翼飛行器飛行姿態的要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種傾轉旋翼多旋翼飛行器相比于傳統多旋翼飛行器續航能力更強，負載能力更大、飛行速度更快、飛行姿態更穩定。
[0006]本發明提供一種傾轉旋翼多旋翼飛行器，包括姿態旋翼、旋翼傾轉機構、機艙、機載設備箱，其特征在于:
所述姿態旋翼數量為四個或四個以上，由電機驅動，所有姿態旋翼通過旋翼傾轉機構連接于機身，可在旋翼傾轉機構作用下同向同角度傾轉。
[0007]
進一步的，還包括一個或多個動力旋翼由發動機驅動，所述動力旋翼可隨姿態旋翼同向同角度傾轉或豎直固定安裝于機身或水平固定安裝于機身。
[0008]進一步的，所述機艙采用升力體結構，飛行時可提供部分或全部的升力。
[0009]進一步的，所述旋翼傾轉機構為舵機直連姿態旋翼或舵機通過機械方式傳動控制姿態旋翼，或手動操控機械傳動方式控制姿態旋翼。
[0010]進一步的，所述機械方式包括齒輪傳動或皮帶傳動或鉸鏈連桿機構傳動。[0011 ]進一步的，所述動力旋翼為共軸雙槳形式。
[0012]進一步的，在機身尾部安裝有垂直尾翼。
[0013]與現有技術相比，本發明的多旋翼飛行器具有以下特點和優點:
1、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，通過傾轉旋翼而不是傾轉機身的方式獲得旋翼分力，使飛行器更加穩定。
[0014]2、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，通過傾轉旋翼而不是傾轉機身的方式獲得旋翼分力，有利于減少飛行器飛行阻力從而獲得更高的飛行速度。
[0015]3、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，通過傾轉旋翼而不是傾轉機身的方式獲得旋翼分力，有利于飛行姿態的靈活調整，降低耗能。
[0016]4、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，可以方便的實現手動機械操控旋翼旋轉角度來控制飛行方向和飛行速度，有利于簡化載人飛行器結構和飛控程序編寫，提高飛行器飛行安全性。
[0017]5、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，采用油電混合動力可實現長續航大負載。
[0018]6、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，采用升力體機艙，飛行時可提供部分或全部的升力，飛行效率更高。機艙本身采用翼型結構，相比采用專門固定翼方案結構緊湊美觀，節約空間有利于民用化，普及化。在故障率較高的發動機停機時可以由電機驅動的姿態旋翼操控飛行器滑翔迫降，安全性高。
[0019]7、本發明的傾轉旋翼多旋翼飛行器，旋翼傾轉采用同向同角度的設計，飛控邏輯更加清晰，傳動機構更加簡單。
[0020]結合附圖閱讀本發明的【具體實施方式】后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
/H- ο
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發明實施例1中的一種傾轉旋翼多旋翼飛行器的立體圖；
圖2為本發明實施例1中的一種傾轉旋翼多旋翼飛行器的內部結構圖；
其中，
1、機艙，2、動力旋翼，3、姿態旋翼，4、齒輪條，5、旋翼軸齒輪，6、旋翼軸，7、軸承，8、支架，9、垂直尾翼，1、舵機齒輪，11、舵機，12、機載設備箱。
【具體實施方式】
[0023 ]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明予以詳細描述。
[0024]如圖1，圖2所示，本實施例提供一種傾轉旋翼多旋翼飛行器，包括機艙I，機艙1、設計為升力體外形，平飛時可產生升力從而獲得更高的飛行效率。機艙I裝配安裝于支架8、支架8兩端設有軸承7、通過軸承7、活動連接有旋翼軸6、旋翼軸6中間設有旋翼軸齒輪5、兩端連接有動力旋翼2、和姿態旋翼3、動力旋翼由發動機驅動，姿態旋翼由電機驅動。在機艙尾部設有垂直尾翼9，、垂直旋翼9后半部分可轉動，起到輔助轉向和穩定航向的作用。如圖2所不，在機艙內設有機載設備箱12、機載設備箱12、集成了控制箱、油箱和電池箱。控制箱設有飛控處理器和傳感器，用于操縱旋翼轉速、旋翼轉角、垂直尾翼轉角。機艙內還設有傾轉旋翼機構，由飛控控制舵機11旋轉，舵機11帶動舵機齒輪10、舵機齒輪10與齒輪條4嚙合傳動，齒輪條同時與旋翼軸齒輪5、嚙合傳動帶動旋翼軸6、轉動，再帶動兩端動力旋翼2、和姿態旋
3、同向同角度轉動。
[0025]飛行控制原理:
I起飛:
動力旋翼2和姿態旋翼3處于豎直位置。動力旋翼2在飛控控制下達到一個較高的穩定轉速，其所提供的升力接近但小于使飛行器起飛所需升力。在飛控控制下姿態旋翼開始啟動，只要一個較小的升力飛機就會起飛。起飛后因為發動機響應速度較慢，所以動力旋翼轉速保持不變。姿態旋翼由電機驅動響應速度快，負責主要的姿態調整功能。飛行時能耗主要是克服地球重力，由能量密度高的燃油發動機驅動的動力旋翼承擔。起到了負載能力大、續航時間長的作用。調整瞬息萬變的飛行姿態由快速響應的電機驅動的姿態旋翼承擔，起到了飛行穩定、靈活的作用。
[0026]2低速飛行:
低速飛行時，四個電機驅動的姿態旋翼3、相當于傳統的電動四軸飛行器，上升、下降、俯仰、橫滾控制原理相同。
[0027]3高速飛行:
飛行器由低速向高速飛行狀態過渡時，飛控控制旋翼傾轉機構讓所有姿態旋翼、動力旋翼發生同向同角度的傾轉。每一個旋翼加大拉力，保持豎直方向拉力不變就可以保持飛行高度。水平分力會使飛行器獲得前進動力。因為前進分力的獲得是傾轉旋翼獲得的，機身不需要傾轉，高速飛行時阻力會大大減少。隨著飛行速度越來越高，升力體結構的機艙開始產生升力。隨著飛行速度的提高，機艙提供的升力在總升力中的比例越來越大，旋翼傾轉的角度越來越大，直到完全水平的程度，飛行器越來越接近固定翼飛機飛行的狀態。這樣在飛行效率，飛行速度上大大優于傳統的多旋翼飛行器。在高速飛行時垂直尾翼的作用也越來越大，起到了穩定航向，控制航向的作用。
[0028]當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種傾轉旋翼多旋翼飛行器，包括姿態旋翼、旋翼傾轉機構、機艙、機載設備箱，其特征在于: 所述姿態旋翼數量為四個或四個以上，由電機驅動，所有姿態旋翼通過旋翼傾轉機構連接于機身，可在旋翼傾轉機構作用下同向同角度傾轉。2.根據權利要求1的傾轉旋翼多旋翼飛行器，其特征在于:還包括一個或多個動力旋翼由發動機驅動，所述動力旋翼可隨姿態旋翼同向同角度傾轉或豎直固定安裝于機身或水平固定安裝于機身。3.根據權利要求1的傾轉旋翼多旋翼飛行器，其特征在于:所述機艙采用升力體結構，飛行時可提供部分或全部的升力。4.根據權利要求1的傾轉旋翼多旋翼飛行器，其特征在于:所述旋翼傾轉機構為舵機直連姿態旋翼或舵機通過機械方式傳動控制姿態旋翼，或手動操控機械傳動方式控制姿態旋翼。5.根據權利要求4的傾轉旋翼多旋翼飛行器，其特征在于:所述機械方式包括齒輪傳動或皮帶傳動或鉸鏈連桿機構傳動。6.根據權利要求2的傾轉旋翼多旋翼飛行器，其特征在于:所述動力旋翼為共軸雙槳形式。7.根據權利要求1的傾轉旋翼多旋翼飛行器，其特征在于:在機身尾部安裝有垂直尾翼。
【文檔編號】B64D27/02GK105905291SQ201610386679
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月4日
【發明人】劉海濤
【申請人】劉海濤