固定翼多軸飛行器的制造方法

固定翼多軸飛行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種固定翼多軸飛行器，屬于飛行器領域，包括相互連接的固定翼和多軸旋翼機架，多軸旋翼機架上設置有多個旋翼機構，旋翼機構包括螺旋槳和旋轉軸，螺旋槳與驅動裝置轉動連接，驅動裝置與旋轉軸固定連接，旋轉軸與旋轉控制機構連接。該固定翼多軸飛行器同時具備了固定翼飛行器和多軸飛行器的優點，可實現多軸模式、固定翼模式以及固定翼和多軸混合模式，兼顧了垂直起降、空中懸停、飛行速度快、飛行時間長的特點。
【專利說明】
固定翼多軸飛行器
技術領域
[0001]本實用新型涉及飛行器領域，具體而言，涉及一種固定翼多軸飛行器。
【背景技術】
[0002]目前，飛行器的種類繁多，例如四軸飛行器和固定翼無人機等。
[0003]四軸飛行器的旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結構和半徑都相同，四個電機對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機和外部設備。四軸飛行器通過調節四個電機轉速來改變旋翼轉速，實現升力的變化，從而控制飛行器的姿態和位置，在調節的過程中消耗的電能比較大，高能耗直接導致續航時間短的問題；四軸飛行器飛行速度慢，目前較高端的中小型四軸飛行器的垂直上升最大速度一般為9m/s，水平速度最大只有25m/s;由于續航時間短、飛行速度慢，導致諸如運輸、快遞、巡線等都難以有效實現。目前四軸飛行器大多數應用均在極其有限空間、時間范圍內進行。
[0004]—般固定翼無人機是依靠機頭的電動機帶動螺旋槳高速運轉，然后提供推力，當推力大于滑輪的摩擦阻力時，飛機就會向前運動。固定翼飛機在空中飛行速度較快，需要操舵手有良好的反應能力，還有較強的操作技巧，相比于多軸無人機來說，操作是比較復雜的。另外，由于固定翼無人機只有一個提供推力的螺旋槳，且方向是水平的，在飛機的垂直方向上并沒有外加的力來平衡飛機機體的重力，沒有外加的力來調整飛機的姿態，所以固定翼只能在空中飛行時，利用機翼和尾翼產生的升力和其他力，才能保持平衡，而不能懸停在空中。
[0005]目前，尚無一種兼顧垂直起降、空中懸停、飛行速度快、飛行時間長的飛行器。【實用新型內容】
[0006]本實用新型提供了一種固定翼多軸飛行器，旨在改善上述問題。
[0007]本實用新型是這樣實現的:
[0008]—種固定翼多軸飛行器，包括相互連接的固定翼和多軸旋翼機架，所述多軸旋翼機架上設置有多個旋翼機構，所述旋翼機構包括螺旋槳和旋轉軸，所述螺旋槳與驅動裝置轉動連接，所述驅動裝置與所述旋轉軸固定連接，所述旋轉軸與旋轉控制機構連接。
[0009]進一步地，所述螺旋槳與所述固定翼的機翼位于同一平面。
[0010]采用多旋翼與固定翼相融合的平面布局結構，使飛行器具有良好的飛行效率，并且在垂直起降和空中懸停狀態下，提高多軸旋翼的運行效率。
[0011 ]進一步地，所述螺旋槳位于所述固定翼的正投影范圍外。
[0012]螺旋槳和固定翼形成進、排氣不遮擋的平面布局結構，提高螺旋槳的工作效率(影響排氣量、排氣效率、排氣方向)，進而提高多軸模式下所能產生的升力。
[0013]進一步地，所述旋轉控制機構包括控制裝置和傳動齒輪，所述傳動齒輪固定套設于所述旋轉軸上，所述控制裝置與所述傳動齒輪通過傳動機構連接。
[0014]旋轉控制機構能夠快速控制旋轉軸旋轉，通過旋轉軸的旋轉，實現螺旋槳旋轉平面的轉動，通過螺旋槳在不同轉動平面的轉動，可為飛行器提供升力、推力以及調整飛行姿態，增強飛行穩定性和操作性。旋轉控制機構控制方便快捷，可以實現多種飛行模式的快速切換，并且結構簡單，傳動精確，易于操作。
[0015]進一步地，所述多軸旋翼機架包括橫桿，所述橫桿與所述旋轉軸通過第一連接件連接，所述控制裝置安裝于所述第一連接件上。
[0016]通過設置橫桿和第一連接件，能夠對控制裝置起到固定作用，可實現該旋轉控制機構與多軸旋翼機架的連接和固定。
[0017]進一步地，所述第一連接件包括相互連接的第一T形連接件和第一固定板，所述第一 T形連接件包括第一連接部和第一固定部，所述第一連接部與所述旋轉軸通過軸承連接，所述橫桿固定于所述第一固定部和所述第一固定板之間，所述控制裝置安裝于所述第一固定部上。
[0018]控制裝置固定在第一固定部上，固定牢靠，使控制裝置能夠很好地控制傳動齒輪轉動。旋轉軸在傳動齒輪的帶動下轉動時，軸承轉動，既能夠保證旋轉軸的轉動，也能夠使旋轉軸牢靠地與第一連接部連接，使旋轉軸不會發生偏移或晃動，傳動更加精準。
[0019]進一步地，還包括軸桿連接機構，所述旋轉軸的兩端分別設置有螺旋槳，所述橫桿包括第一橫桿和第二橫桿，所述第一橫桿通過所述旋轉控制機構與所述旋轉軸連接，所述第二橫桿通過所述軸桿連接機構與所述旋轉軸連接。
[0020]兩個螺旋槳安裝于同一旋轉軸上，形成一組螺旋槳，當該旋轉軸旋轉時，兩個螺旋槳和驅動裝置均隨著旋轉軸發生旋轉，使得兩個螺旋槳的轉動平面發生變化，即實現了一組螺旋槳共軸轉動，可以同時控制兩個螺旋槳的動力輸出，實現速度的成倍提升，機動性高。軸桿連接機構能夠實現第二橫桿與旋轉軸的連接和固定。
[0021]進一步地，所述旋轉軸為兩個，兩個所述旋轉軸的兩端均設置有螺旋槳，其中一個旋轉軸通過所述旋轉控制機構和所述軸桿連接機構分別與所述第一橫桿和所述第二橫桿連接，另一個旋轉軸通過所述軸桿連接機構和所述旋轉控制機構分別與所述第一橫桿和所述第二橫桿連接。
[0022]螺旋槳為四個，即該固定翼多軸飛行器為固定翼四軸飛行器，四軸旋翼形成接近正方形的布局結構，對飛行控制和飛行效率發揮有利，既兼顧了兩種飛行器的特點，同時提高了飛行效率。
[0023 ]進一步地，還包括推進螺旋槳，所述推進螺旋槳設置于所述固定翼的頭部或尾部。
[0024]通過設置推進螺旋槳，提高飛行模式切換效率，增強模式切換的穩定性。推進螺旋槳可以讓飛行速度更快提升并達到固定翼模式飛行所需要的速度，解決多軸模式提速慢的問題，確保飛行模式切換高效實現。同時，推進螺旋槳也可以進一步增大推力，提高飛行速度。
[0025]進一步地，所述固定翼包括固定翼骨架和機身板，所述機身板與所述固定翼骨架連接，所述固定翼骨架與所述多軸旋翼機架連接。
[0026]該固定翼既有飛翼布局，而且重量輕，力學性能好，在空中飛行時抗彎抗扭力強。
[0027]本實用新型提供的固定翼多軸飛行器的有益效果是:該固定翼多軸飛行器同時具備了固定翼飛行器和多軸飛行器的優點，可實現多軸模式、固定翼模式以及固定翼和多軸混合模式。該固定翼多軸飛行器具有以下優點:
[0028]1.具有固定翼飛行器的機翼，使其在飛行過程中可以利用較低的能耗(推力)獲得較大的升力，進而降低能耗，大大提升飛行器的續航能力。
[0029]2.具有多軸飛行器垂直起降的功能，起飛不再受地形條件約束，可以在任意地形上完成起飛、降洛。
[0030]3.具有空中懸停的功能，其飛行路線不再受地理環境影響，可以在譬如叢林、山溝、樓宇等飛行空間狹小的環境下正常飛行。
[0031 ] 4.旋轉軸可轉動，使得螺旋槳轉動，升力變推力，飛行速度大大提高，極大程度地拓展應用領域。
[0032]5.固定翼飛行模式和多軸飛行模式可以快速切換，并具有混合控制能力，從而能夠以多種姿態進行飛行，增強飛行穩定性與操縱性。
[0033]6.采用模塊化設計，使其能夠更好的與現有的多軸飛行器進行組合設計，擴展多軸飛行器的功能與應用領域。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，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相關的附圖。
[0035]圖1為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的頂側視角的結構示意圖；
[0036]圖2為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的底側視角的結構示意圖；
[0037]圖3為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的旋轉控制機構的結構示意圖；
[0038]圖4為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的旋轉控制機構的底側視角的結構示意圖；
[0039]圖5為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的旋轉控制機構在兩個螺旋槳共軸時的結構示意圖；
[0040]圖6為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的軸桿連接機構的結構示意圖；
[0041]圖7為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的多軸旋翼機架的結構示意圖；
[0042]圖8為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的桿件連接件的結構示意圖；
[0043]圖9為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的迎角控制系統的結構示意圖；
[0044]圖10為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的迎角控制機構的結構示意圖；
[0045]圖11為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器的迎角控制系統的鉸鏈的結構示意圖；
[0046]圖12為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器在其中一種迎角下的飛行姿態不意圖；
[0047]圖13為本實用新型實施例提供的固定翼多軸飛行器在另一種迎角下的飛行姿態示意圖。
[0048]圖中標記分別為:
[0049]固定翼101;多軸旋翼機架102;螺旋槳103;旋轉軸104;控制裝置105;傳動齒輪106;主動齒輪107;橫桿108;第一橫桿109;第二橫桿110;第一 T形連接件111;第一固定板112;第一連接部113;第一固定部114;第二 T形連接件115;第二固定板116;第二連接部117;第二固定部118;豎桿119;桿件連接件120;第一桿件連接部121;第二桿件連接部122;第一通孔123;第二通孔124;第一鎖緊塊125;第二鎖緊塊126;第三鎖緊塊127;第四鎖緊塊128;鉸鏈129;迎角控制機構130 ;迎角控制模塊131;齒條132;升降驅動齒輪133 ;鉸鏈連接件134;連接桿135;轉軸136;第三T形連接件137;第三固定板138。
【具體實施方式】
[0050]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0051 ] 實施例
[0052]請參閱圖1和圖2，本實施例提供了一種固定翼多軸飛行器，該固定翼多軸飛行器包括相互連接的固定翼101和多軸旋翼機架102，多軸旋翼機架102上設置有多個旋翼機構，旋翼機構包括螺旋槳103和旋轉軸104，螺旋槳103與驅動裝置轉動連接，驅動裝置與旋轉軸104固定連接，旋轉軸104與旋轉控制機構連接。
[0053]旋翼機構為多個，螺旋槳103的數量不受限制，每個螺旋槳103連接一個驅動裝置，驅動裝置優選為電機。例如，旋翼機構為三個，成等腰三角形分布，其中一個位于靠近固定翼101的頭部的位置，另兩個的連線與固定翼101的延伸方向垂直。
[0054]另外，可以是一個螺旋槳103配備一個旋轉軸104，每個螺旋槳103都是一個獨立的整體，可以獨立的在空間中實現任意轉動;也可以是一個旋轉軸104安裝多個螺旋槳103。旋轉控制機構用于控制旋轉軸104的旋轉。另外，可以是一個旋轉控制機構通過一個旋轉軸104與一個螺旋槳103連接，控制一個螺旋槳103的偏轉，也可以是一個旋轉控制機構通過同一個旋轉軸104控制兩個螺旋槳103的偏轉，此時這兩個螺旋槳103共軸轉動。
[0055]本實施例中，優選采用四個螺旋槳103，每個螺旋槳103與一個驅動電機連接，四個螺旋槳103兩兩為一組，同一組的兩個螺旋槳103分別與一個旋轉軸104的兩端連接，即旋轉軸104為兩個，兩個旋轉軸104的兩端均設置有螺旋槳103。兩組螺旋槳103—前一后分布。
[0056]該固定翼多軸飛行器的工作原理為:
[0057]A.多軸模式:在起降時，多軸旋翼機架102上的多個螺旋槳103的工作方向垂直于機身，只依靠多個螺旋槳103提供的升力進行垂直起降。當它垂直上升到某一高度時，利用多軸的平衡性來使它懸停在空中。再利用多軸飛行器的多個垂直的螺旋槳103提供的動力向前飛行。
[0058]B.固定翼101模式:當飛行器速度到達一定速度后，螺旋槳103進行90°的偏轉，工作方向與飛行器飛行方向一致。而且固定翼101飛行模式和四軸飛行模式可以快速、反復切換，從而能夠以多種姿態進行飛行。
[0059]C.固定翼101和多軸的混合模式:當飛行器使用固定翼101模式在空中飛行時，遇到一些突發狀況，比如:亂流、一個或一組螺旋槳103發生故障，就會采取混合模式。由于前后兩組螺旋槳103的電機是共軸轉動，且都是被獨立控制的。所以，(I)當遇上紊流時，它可以讓任意的單獨一組螺旋槳103繼續保持原來的工作狀態，另外一組螺旋槳103進行共軸轉動，進行飛行器平衡和姿態的調整。(2)當遇上飛行器一個螺旋槳103發生故障時，飛行器的一組完好的螺旋槳103和另一組的一個正常工作的螺旋槳103進行配合，控制三個螺旋槳103的轉速和方向，調整好飛行器姿態。(3)如果是飛行器的任意一組螺旋槳103發生故障，那么剩余的那組正常工作的螺旋槳103則共軸偏轉一些角度，并降低飛行器的飛行速度，以保持飛行器平穩飛行。
[0060]該固定翼多軸飛行器采用固定翼101與多旋翼相融合的布局設計，同時具備了固定翼飛行器和多軸飛行器的優點，兼顧了垂直起降、空中懸停、飛行速度快、飛行時間長的特點，可實現多軸模式、固定翼101模式以及固定翼101和多軸混合模式，并具有良好的飛行效率。
[0061 ]該固定翼多軸飛行器具有以下優點:
[0062]1.具有固定翼飛行器的機翼，使其在飛行過程中可以利用較低的能耗(推力)獲得較大的升力，進而降低能耗，大大提升飛行器的續航能力。
[0063]2.具有多軸飛行器垂直起降的功能，起飛不再受地形條件約束，可以在任意地形上完成起飛、降洛。
[0064]3.具有空中懸停的功能，其飛行路線不再受地理環境影響，可以在譬如叢林、山溝、樓宇等飛行空間狹小的環境下正常飛行。
[0065]4.旋轉軸104可轉動，使得螺旋槳103轉動，升力變推力，飛行速度大大提高，極大程度地拓展應用領域。
[0066]5.固定翼101飛行模式和多軸飛行模式可以快速切換，并具有混合控制能力，從而能夠以多種姿態進行飛行，增強飛行穩定性與操縱性。
[0067]6.采用模塊化設計，使其能夠更好的與現有的多軸飛行器進行組合設計，擴展多軸飛行器的功能與應用領域。
[0068]在上述實施例提供的固定翼多軸飛行器的技術方案的基礎上，進一步地，為了提高飛行器的飛行效率，本實施例對固定翼101與多旋翼相融合的布局進行了優化設計。
[0069]請參閱圖1和圖2，固定翼101的機身采用飛翼布局，固定翼101包括固定翼骨架和機身板，機身板和固定翼骨架連接，固定翼骨架與多軸旋翼機架102連接。用較輕的且力學性能較好的材料做成固定翼骨架，該固定翼101既有飛翼布局，而且重量輕，力學性能好，在空中飛行時抗彎抗扭力強。
[0070]采用多軸旋翼機架102，在多軸旋翼機架102上安裝旋轉控制機構，在旋轉控制機構的控制下，旋轉軸104可進行360°任意旋轉。
[0071]螺旋槳103與固定翼101的機翼位于同一平面。采用多旋翼與固定翼101相融合的平面布局結構，使飛行器具有良好的飛行效率，并且在垂直起降和空中懸停狀態下，提高多軸旋翼的運行效率。
[0072]螺旋槳103和固定翼101可采用進、排氣部分遮擋或進、排氣不遮擋的平面布局形式，均能夠正常工作。本實施例中，作為優選，螺旋槳103位于固定翼101的正投影范圍外，SP螺旋槳103和固定翼101形成進、排氣不遮擋的平面布局結構，提高螺旋槳103的工作效率(影響排氣量、排氣效率、排氣方向)，進而提高多軸模式下所能產生的升力。
[0073]螺旋槳103為四個，即該固定翼多軸飛行器為固定翼四軸飛行器，四軸旋翼形成接近正方形的布局結構，對飛行控制和飛行效率發揮有利，既兼顧了兩種飛行器的特點，同時提尚了飛彳丁效率。
[0074]進一步地，為了保證旋轉控制機構能夠快速高效地控制旋轉軸104旋轉，本實施例提供的固定翼多軸飛行器采用了優化設計的旋轉控制機構。
[0075]具體地，請參閱圖1?圖5，旋轉控制機構包括控制裝置105和傳動齒輪106，傳動齒輪106固定套設于旋轉軸104上，控制裝置105與傳動齒輪106通過傳動機構連接。作為優選，本實施例中的傳動機構為主動齒輪107，主動齒輪107與傳動齒輪106嚙合，主動齒輪107與控制裝置105連接。當然，傳動機構也可以采用其他結構，只要能夠實現將控制裝置105的動力傳遞給傳動齒輪106即可。例如，傳動機構可以為蝸桿，蝸桿與傳動齒輪106嚙合，蝸桿與控制裝置105連接。
[0076]旋轉控制機構能夠快速控制旋轉軸104旋轉，通過旋轉軸104的旋轉，實現螺旋槳103旋轉平面的轉動，通過螺旋槳103在不同轉動平面的轉動，可為飛行器提供升力、推力以及調整飛行姿態，增強飛行穩定性和操作性。旋轉控制機構控制方便快捷，可以實現多種飛行模式的快速切換，并且結構簡單，傳動精確，易于操作。
[0077]控制裝置105包括控制模塊和控制電機，控制模塊與控制電機電連接，控制電機與主動齒輪107連接。控制模塊優選為遙控模塊，可通過遙控進行控制，使得該固定翼多軸飛行器可用作航模飛行器，控制操作方便。
[0078]控制電機工作帶動主動齒輪107轉動，控制模塊控制控制電機的啟停、正反轉以及轉速等，從而實現旋轉軸104的轉停、轉向以及轉速等，使得旋轉軸104的控制精確，快速高效地實現多種飛行模式的切換。
[0079]多軸旋翼機架102包括橫桿108，橫桿108與旋轉軸104通過第一連接件連接，控制裝置105安裝于第一連接件上。通過設置橫桿108和第一連接件，能夠對控制裝置105起到固定作用，可實現該旋轉控制機構與多軸旋翼機架102的連接和固定。
[0080]第一連接件包括第一T形連接件111和第一固定板112，第一T形連接件111包括第一連接部113和第一固定部114，第一連接部113與旋轉軸104通過軸承連接，第一固定部114和第一固定板112通過四個螺栓連接，第一橫桿109固定于第一固定部114和第一固定板112之間，控制裝置105安裝于第一固定部114上。
[0081]控制裝置105固定在第一固定部114上，固定牢靠，使控制裝置105能夠很好地控制傳動齒輪106轉動。旋轉軸104在傳動齒輪106的帶動下轉動時，軸承轉動，既能夠保證旋轉軸104的轉動，也能夠使旋轉軸104牢靠地與第一連接部113連接，使旋轉軸104不會發生偏移或晃動，傳動更加精準。
[0082]請參閱圖1、圖2、圖5?圖7，該固定翼多軸飛行器還包括軸桿連接機構，旋轉軸104的兩端分別設置有螺旋槳103，橫桿108包括第一橫桿109和第二橫桿110，對于同一個旋轉軸104而言，第一橫桿109通過旋轉控制機構與旋轉軸104連接，第二橫桿110通過軸桿連接機構與旋轉軸104連接。
[0083]請參閱圖1、圖2和圖7，本實施例中，旋轉軸104為兩個，兩個旋轉軸104的兩端均設置有螺旋槳103，其中一個旋轉軸104通過旋轉控制機構和軸桿連接機構分別與第一橫桿109和第二橫桿110連接，另一個旋轉軸104通過軸桿連接機構和旋轉控制機構分別與第一橫桿109和第二橫桿110連接。也就是說，第一橫桿109的一端與其中一個旋轉軸104通過旋轉控制機構連接，另一端與另一個旋轉軸104通過軸桿連接機構連接;與第一橫桿109通過旋轉控制機構連接的旋轉軸104與第二橫桿110是通過軸桿連接機構連接的，與第一橫桿109通過軸桿連接機構連接的旋轉軸104與第二橫桿110是通過旋轉控制機構連接的。
[0084]兩個螺旋槳103安裝于同一旋轉軸104上，形成一組螺旋槳103，當該旋轉軸104旋轉時，兩個螺旋槳103和電機均隨著旋轉軸104發生旋轉，使得兩個螺旋槳103的轉動平面發生變化，即實現了一組螺旋槳103共軸轉動，可以同時控制兩個螺旋槳103的動力輸出，實現速度的成倍提升，機動性高。本實施例可同時控制兩組螺旋槳103的共軸轉動。
[0085]請參閱圖1、圖2、圖5?圖7，軸桿連接機構包括第二連接件，第二連接件包括第二T形連接件115和第二固定板116，第二 T形連接件115包括第二連接部117和第二固定部118，第二連接部117與旋轉軸104通過軸承連接，第二橫桿110固定于第二固定部118和第二固定板116之間，使第二橫桿110與旋轉軸104能夠牢靠連接，既保證了旋轉軸104的轉動，又能夠對旋轉軸104起到支撐和連接作用。
[0086]進一步地，請參閱圖7和圖8，本實施例提供的固定翼多軸飛行器采用了可拆卸機架結構，即固定翼101和多軸旋翼機架102是可拆卸連接的。固定翼101上設置有豎桿119，橫桿108設置于多軸旋翼機架102上，橫桿108與螺旋槳103連接，橫桿108與豎桿119通過桿件連接件120可拆卸連接。
[0087]桿件連接件120包括第一桿件連接部121和第二桿件連接部122，第一桿件連接部121上設置有第一通孔123，橫桿108能夠穿過第一通孔123，第一桿件連接部121設置有第一鎖緊塊125和第二鎖緊塊126，第一通孔123由第一鎖緊塊125和第二鎖緊塊126圍成，第一鎖緊塊125與第二鎖緊塊126通過鎖緊裝置連接。第二桿件連接部122上設置有第二通孔124，豎桿119能夠穿過第二通孔124，第二桿件連接部122設置有第三鎖緊塊127和第四鎖緊塊128，第二通孔124由第三鎖緊塊127和第四鎖緊塊128圍成，第三鎖緊塊127與第四鎖緊塊128通過鎖緊裝置連接。
[0088]多軸旋翼機架102能夠與固定翼101可拆卸，既保證精確的連接裝配，又使得飛行器可拆成為獨立的多軸飛行器和固定翼飛行器，能夠實現一機多用。
[0089]進一步地，請參閱圖9?圖13，該固定翼多軸飛行器上還設置有迎角控制系統，使得飛行器能夠在起降和飛行過程中的迎角得到實時調節，保證起降的正常進行，保證平穩飛行。該迎角控制系統包括鉸鏈129和迎角控制機構130，多軸旋翼機架102的橫桿108與豎桿119連接，豎桿119與固定翼101通過鉸鏈129連接，迎角控制機構130用于調節固定翼101與多軸旋翼機架102之間的夾角。
[0090]固定翼多軸飛行器的迎角控制系統設計，使得飛行器在飛行模式轉換過程中保持平穩飛行。從垂直升起到水平飛行的轉換過程，首先運用多軸模式，將四個螺旋槳103整體向前傾斜，開始向前飛行，向前旋轉的過程中四個電機是在同一平面內。多軸槳面向前傾斜時會導致飛行器整體前傾導致迎角減小，通過迎角控制系統的控制來調節因轉換過程中導致的迎角變化。當飛行過程中需要改變迎角時，可通過迎角控制系統調節迎角。當飛行的速度達到固定翼101能夠產生足夠的升力時可以切換成固定翼101模式。
[0091]迎角控制機構130包括迎角控制模塊131、升降驅動裝置以及升降裝置，迎角控制模塊131和升降驅動裝置安裝于多軸旋翼機架102上，迎角控制模塊131與升降驅動裝置連接，升降驅動裝置與升降裝置連接，升降裝置與固定翼101連接。升降裝置包括升降桿和升降傳動機構，升降傳動機構與升降驅動裝置連接，升降傳動機構與升降桿連接，升降桿與固定翼101連接。
[0092]作為優選，升降桿為齒條132，升降傳動機構為升降驅動齒輪133，齒條132與升降驅動齒輪133嚙合，齒條132遠離升降驅動齒輪133的一端與固定翼101連接，迎角控制模塊131通過連接桿135與多軸旋翼機架102連接。
[0093]在升降驅動裝置的驅動下，升降驅動齒輪133轉動，帶動齒條132上下運動，齒條132帶動固定翼101的一端升降并繞鉸鏈129轉動。采用升降驅動齒輪133和齒條132配合的結構，能夠使升降更加快速，傳動平穩，易于控制。
[0094]升降桿與固定翼101的連接點高于鉸鏈129的鉸接點，迎角控制機構130設置于鉸鏈129與固定翼101的機頭之間。
[0095]在起飛時，通過迎角控制機構130調整升降桿與固定翼101的連接點高于鉸鏈129的鉸接點，這樣固定翼101的機頭是向上抬起的，固定翼101與多軸旋翼機架102之間形成“正升力安裝角”，可產生正升力。固定翼多軸飛行器的“正升力安裝角”設計，使得飛行器在飛行模式轉換過程中保持平穩飛行。
[0096]鉸鏈129包括鉸鏈連接件134和轉軸136，轉軸136與固定翼101連接，鉸鏈連接件134上設置有軸承，轉軸136穿過該軸承，豎桿119與轉軸136通過鉸鏈連接件134轉動連接。鉸鏈連接件134為兩個，轉軸136的兩端分別與固定翼1I連接。
[0097]鉸鏈連接件134包括第三T形連接件137和第三固定板138，軸承設置于第三T形連接件137的一端上，豎桿119固定于第三T形連接件137和第三固定板138之間。
[0098]進一步地，該固定翼多軸飛行器還包括推進螺旋槳(圖示中未示出)，推進螺旋槳設置于固定翼101的頭部或尾部。作為優選，推進螺旋槳與固定翼101可拆卸連接。
[0099]本實施例中，由于螺旋槳103為四個，該推進螺旋槳也可以認為是第五軸，這樣可以使它在固定翼101模式下飛行時有5個同方向工作的軸，使它的的速度有更大的提升，提高飛行模式切換效率，增強模式切換的穩定性。第五軸可以讓飛行速度更快提升并達到固定翼101模式飛行所需要的速度，解決多軸模式提速慢的問題，確保飛行模式切換高效實現。同時，推進螺旋槳也可以進一步增大推力，提高飛行速度。
[0100]綜上，本實施例提供的固定翼多軸飛行器至少具有以下特點:
[0101]1.固定翼多軸飛行器具有垂直起降、空中懸停等多旋翼飛行器功能，實現點對點靈活飛行。該飛行器的多旋翼設計、并配備相應的旋轉控制機構，使得飛行器可以借助旋翼的運轉而產生升力，在旋轉控制機構的運作與保證下，實現垂直起降與空中懸停，以及多旋翼飛行器的6種運動方式。垂直起降使得飛行器起飛不再受地形條件約束，可以在任意地形上完成起飛、降落;空中懸停使得飛行的應用領域得到極大拓展;6種運動方式使得飛行器及其靈活與方便，其飛行路線不再受地理環境影響，可以在譬如叢林、山溝、樓宇等飛行空間狹小的環境下正常飛行。以固定翼四軸飛行器為例，四個螺旋槳103攪動空氣并大量向下排氣，進而使飛行器獲得足夠升力;旋轉控制機構調節各槳的旋轉速度以改變總升力的大小，進而控制飛行器的升降；旋轉控制機構調節各槳的旋轉速度，調節各槳升力，產生各種飛行姿態，實現上述的6種運動方式。
[0102]2.固定翼多軸飛行器具有固定翼飛行器的功能，在飛行過程中利用機翼與氣流作用產生升力，降低能耗，大大提升飛機的續航能力。在一定速度的飛行過程中，機翼周圍的氣流發生轉向并形成“下洗流”，上下翼面空氣流速、壓強發生變化，同周圍環境空氣形成壓強差，產生升力。發動機消耗能量并產生動力(推力)，用于抵抗飛行過程中遇到的阻力并產生一定的飛行速度和加速度。在一定的飛行速度條件下，飛行器正常飛行的同時，推力小于甚至遠小于重力(升力)，進而實現節省能耗目的。以固定翼四軸飛行器為例，60km/小時的飛行速度既可以產生足夠的升力以抵抗自身重量，而此時的飛行阻力僅為升力的20%，既同等重量的多軸飛行器能耗的20%，節能效果非常明顯。能耗的節省同時也延長了續航時間、工作時間，極大程度地彌補多軸飛行器能耗高、工作時間短的缺點。
[0103]3.固定翼多軸飛行器的旋翼轉動功能，極大地增強動力，提升飛行速度，拓展應用領域。以固定翼四軸飛行器為例，4個旋翼轉動90°，將多軸模式的動力全部或部分轉化成固定翼101飛行的推力，使得推力增大數倍，進而提高飛行速度，達到200km/h以上。200km/h以上的飛行速度已經超過諸如汽車、輪船、火車等主要交通工具，具備便捷、快速、點對點運輸的條件，并具有顯著的優越性。可預見的未來應用包括短程運輸、快遞、送貨等交通運輸行業，快速監控、巡邏、追蹤等社會服務領域，乃至于低空偵察、拍攝、投送、單兵服務等軍事領域。
[0104]4.固定翼多軸飛行器的旋翼轉動設計為獨立控制單元，提高飛行器的飛行穩定性。飛行結構與參數設計的合理設計，使其在遇到一定外力干擾時能自行恢復飛行姿態，在舵面的調節與控制下，保持飛行穩定。固定翼多軸飛行器各旋翼的獨立控制可產生比舵面更大大的作用力矩，調節的效能提升。多軸飛行器的旋翼聯合控制姿態技術及原理應用到固定翼多軸飛行器，拓展飛行穩定性控制，效能更高的多軸旋翼控制技術提升飛行穩定性。
[0105]5.固定翼多軸飛行器的旋翼轉動設計為獨立控制單元，提高飛行器的操控性。具備多軸飛行控制模式，其穩定、靈活的操作特點。固定飛行器的舵面控制與旋翼獨立控制相結合，極大地增強固定翼101模式飛行過程中的操控性。前后共軸旋翼在平面姿態下的轉速調節，可改變固定翼多軸飛行器的俯仰力矩，調節俯仰運動姿態;左右旋翼在平面姿態下的轉速獨立調節，可改變固定翼多軸飛行器的橫滾力矩，調節側傾運動姿態;共軸旋翼90°狀態下的獨立調節，可改變左右兩側的推力大小，實現飛行轉向控制。旋翼帶來的高效能操控，極大提升飛行的操控性，使固定翼多軸飛行器的應用領域可以拓展諸如復雜空間環境、特殊領域乃至軍事應用領域。
[0106]6.固定翼多軸飛行器的“正升力安裝角”設計，使得飛行器在飛行模式轉換過程中保持平穩飛行。從垂直升起到水平飛行的轉換過程，運用多軸控制模式，多軸槳面向前傾斜，往前飛行。多軸槳面向前傾斜勢必導致飛行器整體前傾產生負迎角，阻礙機翼產生正升力。初始安裝角和可調迎角設計，將多軸前傾角度考慮在內，使機翼在安裝時與多軸平面具有較大的安裝角，保證在前傾飛行時，機翼依然能產生正升力，克服多軸與固定翼101融合的矛盾。以多軸飛行模式獲得足夠的水平速度，達到飛行速度要求時，則切換成固定翼101模式，從而保證了由多軸模式切換成固定翼101模式的平穩與安全。從固定翼101模式轉換為多軸模式并進行降落的過程，則是在固定翼101飛行模式下，開啟多軸模式，逐漸降低飛行速度，減少機翼產生的升力并逐漸由旋翼升力替代，多軸模式接替固定翼101完成后，以多軸模式實現垂直降落。
[0107]7.可拓展的第五軸設計，提高飛行模式切換效率，增強模式切換的穩定性。設計可拓展的前拉或后推的第五軸，可根據具體需求考慮是否安裝第五軸。第五軸的存在可以讓飛行速度更快提升并達到固定翼101模式飛行所需要的速度，解決多軸模式提速慢的問題，確保飛行模式切換高效實現。同時，第五軸也可以進一步增大推力，提高飛行速度。
[0108]8.固定翼多軸飛行器的可拆卸結構，進一步增強用戶體驗，滿足客戶的具體需求。可拆卸的結構設計，使得固定翼多軸飛行器可拆分為獨立的多軸飛行器和獨立的固定翼飛行器。獨立的多軸飛行器可以更輕的整機重量進行飛行工作，完成相應的任務。獨立的固定翼飛行器可以裝上輪子以滑跑方式起降，實現完成的固定翼101飛行。
[0109]9.固定翼101與多軸的融合設計，使得一個飛行器平臺具有多種飛行控制模式，增強飛行器的適應能力與應用領域。
[0110]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0111]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0112]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0113]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0114]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種固定翼多軸飛行器，其特征在于，包括相互連接的固定翼和多軸旋翼機架，所述多軸旋翼機架上設置有多個旋翼機構，所述旋翼機構包括螺旋槳和旋轉軸，所述螺旋槳與驅動裝置轉動連接，所述驅動裝置與所述旋轉軸固定連接，所述旋轉軸與旋轉控制機構連接。2.根據權利要求1所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述螺旋槳與所述固定翼的機翼位于同一平面。3.根據權利要求2所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述螺旋槳位于所述固定翼的正投影范圍外。4.根據權利要求1所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述旋轉控制機構包括控制裝置和傳動齒輪，所述傳動齒輪固定套設于所述旋轉軸上，所述控制裝置與所述傳動齒輪通過傳動機構連接。5.根據權利要求4所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述多軸旋翼機架包括橫桿，所述橫桿與所述旋轉軸通過第一連接件連接，所述控制裝置安裝于所述第一連接件上。6.根據權利要求5所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述第一連接件包括相互連接的第一 T形連接件和第一固定板，所述第一 T形連接件包括第一連接部和第一固定部，所述第一連接部與所述旋轉軸通過軸承連接，所述橫桿固定于所述第一固定部和所述第一固定板之間，所述控制裝置安裝于所述第一固定部上。7.根據權利要求5所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，還包括軸桿連接機構，所述旋轉軸的兩端分別設置有螺旋槳，所述橫桿包括第一橫桿和第二橫桿，所述第一橫桿通過所述旋轉控制機構與所述旋轉軸連接，所述第二橫桿通過所述軸桿連接機構與所述旋轉軸連接。8.根據權利要求7所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述旋轉軸為兩個，兩個所述旋轉軸的兩端均設置有螺旋槳，其中一個旋轉軸通過所述旋轉控制機構和所述軸桿連接機構分別與所述第一橫桿和所述第二橫桿連接，另一個旋轉軸通過所述軸桿連接機構和所述旋轉控制機構分別與所述第一橫桿和所述第二橫桿連接。9.根據權利要求1所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，還包括推進螺旋槳，所述推進螺旋槳設置于所述固定翼的頭部或尾部。10.根據權利要求1所述的固定翼多軸飛行器，其特征在于，所述固定翼包括固定翼骨架和機身板，所述機身板與所述固定翼骨架連接，所述固定翼骨架與所述多軸旋翼機架連接。
【文檔編號】B64C27/26GK205469816SQ201620019128
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月11日
【發明人】李吉, 鄭金輝, 劉良存, 杜定鐘, 彭智川, 曾雙友, 袁然
【申請人】成都學尚科技有限公司