一種低空垂直起降飛行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低空垂直起降飛行器，包括一個中心旋翼和設(shè)置在中心旋翼外側(cè)的若干個副旋翼，并設(shè)置一個與中心旋翼同圓心的用于防碰撞的支架，中心旋翼和副旋翼均設(shè)置在防碰撞支架內(nèi)；本實用新型通過地面供電系統(tǒng)給飛行器供電，減少了飛行器電力系統(tǒng)的重量，并利用電纜起到輔助導(dǎo)向的作用，提高飛行器的安全性，在涵道的外部增加了一層防撞層，使得在該飛行器側(cè)面與固定物體發(fā)生碰撞時，防撞層會被擠壓變形，但是不影響涵道形狀，從而使得該飛行器可以密集編隊飛行；具有很高的娛樂性。
【專利說明】
一種低空垂直起降飛行器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，具體涉及一種低空垂直起降飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，多旋翼飛行器具有良好的機動性和操控性，但是其飛行完全依靠旋翼產(chǎn)生的升力進行，并通過傾斜旋翼平面，以及旋翼之間的轉(zhuǎn)速差來獲得來獲得機動能力，飛行效率較差，且橫向機動能力也不足。旋翼無護罩和防碰撞系統(tǒng)，使其與障礙物之間必須保持足夠的安全距離，而且兩架旋翼機之間也必須保持足夠的距離，無法密集編隊飛行，或者緊貼障礙物飛行，這限制了它的用途，另外，其較小的載重量使得其無法作為載人飛行器使用。提高旋翼飛行器的安全性、機動性、穩(wěn)定性、安全性是旋翼飛行器研究的重要方向。飛翔是人類的夢想，目前有很多娛樂設(shè)施用于滿足人們這個夢想，比如熱氣球、飛艇、直升機、動力傘等。這些娛樂工具的共同特點是需要專業(yè)駕駛員駕駛，游客只能被動體驗浮空感覺。如何讓游客體驗到自主在空中飛翔的感覺，需要新的游樂設(shè)施。
[0003]2013年9月25日，中國發(fā)明專利申請CN103318406A公開了一種復(fù)合式旋翼飛行器。包括飛行器主題、能源裝置、外掛接口和控制裝置，飛行器主題包括主推進器和若干輔助推進器，主推進器包括主旋翼一。主旋翼二和主涵道，主旋翼一和主旋翼二通過主涵道支架固定在主涵道內(nèi)，主涵道支架的外緣位于主涵道內(nèi)部分舍友若干豎直連接桿，豎直連接桿的底部均向外水平設(shè)置懸臂，懸臂外端舍友輔助推進器。其采用了多種旋翼飛行方式的綜合，提高了飛行效率和飛行器的靈活性、可靠性和穩(wěn)定性，但其在飛行過程中無法改變飛行器整體飛行軸距，機動性能差，無法適應(yīng)特定場合的飛行要求。2014年10月08日，中國發(fā)明專利申請201410252312.1公開了一種涵道共軸多旋翼飛行器，其整體布局與發(fā)明專利申請CN103318406A類似，但是其輔助旋翼的安裝支臂可水平旋轉(zhuǎn)，從而改變軸距，改變飛行器尺寸，提高了機動性和靈活性。這兩種飛行器的機動性、靈活性和安全性、載重、結(jié)構(gòu)設(shè)計仍然無法滿足娛樂飛行器的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機動性能極好，飛行效率較高，載重量達到100公斤以上的，安全性和操控性極佳的載人娛樂飛行器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種低空垂直起降飛行器，包括一個中心旋翼和設(shè)置在中心旋翼四周的若干個副旋翼，包括:
[0007]與中心旋翼的涵道外側(cè)連接有若干個副旋翼，
[0008]與中心旋翼同圓心的防碰撞支架，中心旋翼與副旋翼均設(shè)置在防碰撞支架的圓周內(nèi)，所述防碰撞支架的內(nèi)側(cè)與每一個副涵道支架外側(cè)之間設(shè)置有減震彈簧；
[0009]設(shè)置在中心旋翼的涵道外側(cè)的若干個用于連接副涵道支架的副涵道支撐系統(tǒng)，每一個副涵道支撐系統(tǒng)連接一個副旋翼；
[0010]所述副旋翼包括一個副涵道支架和一個副涵道外支架，所述副涵道外支架內(nèi)設(shè)置有橫向轉(zhuǎn)動舵機，通過橫轉(zhuǎn)軸連接到副涵道支架，
[0011]所述副涵道支撐系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有縱向轉(zhuǎn)動舵機，通過縱轉(zhuǎn)軸連接到副涵道外支架；
[0012]所述副涵道支架繞著橫轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，副涵道外支架繞著縱轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述副涵道外支架所在平面以平行于中心旋翼所在平面為基準繞著縱轉(zhuǎn)軸，進行順時針、或逆時針方向的0°到90°之間任意轉(zhuǎn)動。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與中心旋翼所在平面形成0°到90°之間的夾角。
[0015]在上述技術(shù)方案中，每一個副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與中心旋翼所在平面形成的夾角或相同、或各不相同。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述副涵道支架所在平面以平行于副涵道外支架所在平面為基準繞著橫轉(zhuǎn)軸，進行順時針、或逆時針方向的0°到90°之間任意轉(zhuǎn)動。
[0017]在上述技術(shù)方案中，所述副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與副涵道支架所在平面形成0°到90°之間的夾角。
[0018]在上述技術(shù)方案中，每一個副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與副涵道支架所在平面形成的夾角或相同、或各不相同。
[0019]在上述技術(shù)方案中，所述每一個副旋翼的副涵道支架與副涵道外支架之間的夾角、副涵道外支架與中心旋翼之間的夾角各自或不同、或相同。
[0020]在上述技術(shù)方案中，若干個副旋翼均勻、等距、對稱的分布在中心涵道與防碰撞支架之間。
[0021 ]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明是第一個一低空娛樂為目的的，采用中心主旋翼、外圍副旋翼，中間橢球形全景座艙的奇數(shù)多軸旋翼娛樂飛行器；
[0023]本發(fā)明采用了副旋翼可傾斜旋轉(zhuǎn)方式，副旋翼可以旋轉(zhuǎn)提供飛機前進、后退、向左，向右運動的動力，可以在飛機主體不傾斜的情況下，快速運動，相比常規(guī)多旋翼機通過傾斜機身來獲得前進動力的方式，機動性更高，能量效率更高；
[0024]本發(fā)明采用了副旋翼可傾斜旋轉(zhuǎn)方式，副旋翼可以通過正反轉(zhuǎn)來獲得旋轉(zhuǎn)力矩，這個力矩比目前常規(guī)多旋翼機通過改變正反轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的力矩大得多，是的方向機動性大幅提尚;
[0025]本發(fā)明的主旋翼在飛行時不傾斜，可以使得飛行器以更高的速度飛行，從而獲得更遠的航程；
[0026]本發(fā)明的主旋翼在飛行時不傾斜，可以使得飛行器飛行時，主旋翼獲得附加升力，使得升力效率更高，并提高航程和航時；
[0027]本發(fā)明采用的遠距離地面供電系統(tǒng)，可以在數(shù)百米范圍內(nèi)從地面向該飛行器供電，從而使得該飛行器具備超過24小時的持續(xù)滯空能力；
[0028]地面供電系統(tǒng)具備緩沖段和特制接頭，可以避免電線被拉斷；
[0029]本發(fā)明具備整機安全氣囊，可以緩沖飛機非正常接地時的沖擊，保證整機和乘員的安全；
[0030]本機還具有乘員安全氣囊，可以在遭遇事故時，可以保障乘員生命安全。
【附圖說明】
[0031 ]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0032]圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是圖1中I的放大示意圖；
[0035]其中:I是中心涵道，2是副旋翼，3是電纜，4是副涵道支撐系統(tǒng)，5是電機，6、7是中心旋翼的旋翼，8是座艙，9是防碰撞支架，10是起落架，11是地面供電系統(tǒng)，12是機載能源系統(tǒng)，13是飛行控制系統(tǒng)，14是中心涵道支架，15是整機安全氣囊，16是轉(zhuǎn)向舵機，17是軸承座，18是軸承座，19是縱轉(zhuǎn)軸，20副涵道支架，21是槳架，22是副涵道外支架，23是防沖擊彈簧，24是轉(zhuǎn)向舵機，25是軸承及橫轉(zhuǎn)軸，26是副涵道。
【具體實施方式】
[0036]如圖1，圖2所示，本發(fā)明包括一個中心旋翼，若干個均勻、等距、對稱分布在中心旋翼周圍的副旋翼，一個用于防撞的防碰撞支架，防碰撞支架與中心旋翼同圓心，而副旋翼設(shè)置在中心旋翼與防碰撞支架之間，整個飛行器的外側(cè)為一個圓，副涵道與中心涵道均設(shè)置在防碰撞支架的圓周內(nèi)。中心旋翼內(nèi)的主旋翼包括上螺旋槳和下螺旋槳，螺旋槳根據(jù)需要包含若干個葉片，上下螺旋槳固定在中心涵道的旋翼支撐系統(tǒng)上，依靠電機驅(qū)動。上下螺旋槳同軸，轉(zhuǎn)速相同，方向相反。中心涵道的外側(cè)裝有副涵道的支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)的數(shù)量與副旋翼數(shù)量相同；所述支撐系統(tǒng)的外端為固定與同心轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)裝置，副涵道固定在旋轉(zhuǎn)裝置上，旋轉(zhuǎn)裝置可以圍繞支撐系統(tǒng)伸出臂旋轉(zhuǎn)正負90度角；支撐系統(tǒng)支撐臂內(nèi)部為圓形或者橢圓形截面，在其外套有截面為對稱翼型的輕質(zhì)減阻外套。在中心旋翼的正下方，安裝有流線型的乘員艙;乘員艙下部安裝有彎曲長條形吸能起落架，首先可以提高降落時的舒適性，另外可以在飛行器以較低的速度和高度墜落時，保障飛行器和乘員的安全;起落架底部為整機安全氣囊;乘員艙內(nèi)部和外部有乘員安全氣囊;乘員艙下部為電池艙，并安裝有外接式能源和供電系統(tǒng)。座艙底部有整機安全氣囊，在飛行器超過一定速度和高度墜落時，整機安全氣囊和乘員安全氣囊以及座艙安全氣囊會預(yù)先打開，保障飛行器和乘員的安全。飛控系統(tǒng)中的導(dǎo)航和防碰撞系統(tǒng)可以在兩臺飛行器相距太近，或者與障礙物相距太近時，主動減速并重新規(guī)劃航線，規(guī)避碰撞。在發(fā)生碰撞時，最外側(cè)的智能安全防撞支架會檢測碰撞的力度和方向，將信號傳遞給飛行控制系統(tǒng)，以及時調(diào)整飛行姿態(tài)，降低碰撞強度，保證安全。同時支架具有很高的彈性，能夠保證飛行器以低于特定速度碰撞后，通過吸能保證飛行器主體結(jié)構(gòu)的安全。
[0037]本發(fā)明中，在中心旋翼的主旋翼外圍有若干個輔助旋翼，這些副涵道旋翼繞通過副涵道中心與主涵道中心的軸，也稱為主軸旋轉(zhuǎn)正負0-90度的任意角度，使得副涵道的升力與飛行器平面形成O?±90°的任意角度，并與中心涵道的切平面平行。
[0038]本發(fā)明中，副涵道旋翼還可以繞通過副涵道中心，位于飛行器平面內(nèi)，并與主涵道相切的軸，使得副涵道的升力與飛行器平面形成O?±90°的任意角度，并通過主軸垂直于主涵道的平面內(nèi)。
[0039]本發(fā)明中，副涵道旋翼還可以繞特定的軸旋轉(zhuǎn)，使得副涵道旋翼平面與中心涵道旋翼平面形成O到±90°之間的夾角，使得副涵道的升力與飛行器平面形成O?±90°的任意角度;這些夾角的角度可以相同，也可以不同。
[0040]本發(fā)明中，副旋翼的升力與旋翼平面形成一定角度后，升力在飛行器平面方向的分量可以推動全機前進，而無需傾轉(zhuǎn)主機平面;不同副涵道的升力在旋翼平面方向的分量可以產(chǎn)生力矩，以較高的效率推動整機在主旋翼平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，改變方向。
[0041]本發(fā)明中，所有的涵道均為防碰撞氣動整形涵道，涵道具有一定的厚度，中空，受到碰撞后，涵道外層將會發(fā)生較大的變形，并吸收碰撞能量，涵道內(nèi)層具有高強度，變形量很小，以保證涵道和槳的安全。
[0042]本發(fā)明中，所述副涵道主支撐轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括主軸，包含軸承的軸承座、包含軸承的軸承座，舵機。副涵道外支架固定在主軸外端，舵機連接主軸另一端?？刂贫鏅C旋轉(zhuǎn)角度，就能確定輔助涵道的角度。
[0043]本發(fā)明中，所述副涵道輔助支撐轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括固定在主軸外側(cè)的副涵道外支架，包含軸承的軸承座及橫轉(zhuǎn)軸、舵機。副涵道外支架固定在主軸外端，副涵道通過副軸連接在外支架上，并使得副涵道可以在外支架內(nèi)，繞副軸旋轉(zhuǎn)。舵機連接副軸一端，控制舵機旋轉(zhuǎn)角度，就能確定副涵道的角度。
[0044]轉(zhuǎn)向機構(gòu)包含兩部分，第一部分在副涵道支架內(nèi)部，由縱轉(zhuǎn)軸，兩個軸承及軸承座，舵機16構(gòu)成。軸承座為非金屬材料，通過粘合方式固定在支架內(nèi)，軸承座的中心是軸承?？v軸穿過中心，一端通過法蘭與副涵道外支架固定相接，另一端通過齒輪與轉(zhuǎn)向舵機相接。另外一個方向的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，轉(zhuǎn)向舵機24固定在副涵道外支架內(nèi)，通過齒輪與副涵道一端的橫軸相連，在副涵道的另一端，橫轉(zhuǎn)軸的另外一側(cè)固定在副涵道上，同時連接在軸承，該軸承固定在副涵道外支架上。
[0045]本發(fā)明中，飛行器具有自能飛控與導(dǎo)航系統(tǒng)，安裝在其中一個支架上，包括飛行姿態(tài)控制板、導(dǎo)航控制板、電子變速器及無線接收機等。
[0046]本發(fā)明中，所有螺旋槳或者風扇，均由安裝在支架上的電動機驅(qū)動。
[0047]本發(fā)明中，能源系統(tǒng)由高能電池和遠距離地面供電系統(tǒng)組成。其中電池安裝在乘員艙底部的電池倉內(nèi)，電池艙還有外接電源接口，遠距離供電系統(tǒng)的供電接頭就連接在電池艙的外接電源接口上。
[0048]本發(fā)明中，遠距離供電系統(tǒng)，由一根具有較大抗拉伸強度、較低電阻的，長度從幾十米到幾百米的電纜，以及地面電源組成，通過遠距離供電系統(tǒng)，可以使得該飛行器在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)長時間不間斷飛行。
[0049]本發(fā)明中，具有一定曲率的彈性起落架，該起落架由四根長條形支撐臂構(gòu)成，平時該支撐臂依附在乘員艙的外側(cè)，降落時打開形成起落架，可以在飛行器以一定的速度墜落時，保障飛行器和乘員的安全;每個支撐臂與座艙支架之間通過鉸鏈和彈簧連接，在飛機降落時，彈簧拉伸，減緩沖擊力。
[0050]本發(fā)明中，安裝在座艙底部的整機安全氣囊，該氣囊可以在飛機發(fā)生危險，迅速向地面或者水面墜落時打開充氣，吸收飛行器能量和沖擊，保障飛機和乘員的安全。
[0051]本發(fā)明中，乘員安全氣囊。即在乘員艙的內(nèi)部擁有內(nèi)乘員安全氣囊，乘員艙外部擁有外安全氣囊，可以保障乘員艙和乘員在一定速度內(nèi)，發(fā)生碰撞時不受傷。
[0052]本發(fā)明中，主支撐系統(tǒng)的支臂為碳纖維材料的圓形管，外面套上流線型減租外套構(gòu)成。其內(nèi)部管道可用于安放動力電纜、控制電纜等。
[0053]本發(fā)明中，在主涵道風扇的正下方或者正上方，安裝有流線型的乘員艙，乘客乘坐在艙內(nèi)的座椅上;乘員艙內(nèi)部擁有操縱桿，駕駛員通過操縱桿完成飛行器的全部操控動作。
[0054]本發(fā)明中，中心涵道上下具有防護支撐網(wǎng)罩，即起到支撐電機的作用，又具有防止飛鳥登撞擊螺旋槳的作用。
[0055]本發(fā)明中，在飛行器的最外側(cè)，具有智能防碰撞環(huán)形安全桿，安全桿與副涵道支架通過彈簧連接，內(nèi)埋應(yīng)變片，可以測量安全桿變形量，進而得出受力大小和方位，并采取相應(yīng)安全措施，另一方面，安全桿本身也可以通過變形吸能，保證飛行器的安全，并將飛行器推離障礙物或者另外一架飛行器。
[0056]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1.一種低空垂直起降飛行器，包括一個中心旋翼和設(shè)置在中心旋翼四周的若干個副旋翼，其特征在于包括: 所述中心旋翼為若干個旋翼同心串聯(lián)為一體，相鄰兩個旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反， 與中心旋翼的涵道外側(cè)連接有若干個副旋翼， 與中心旋翼同圓心的防碰撞支架，中心旋翼與副旋翼均設(shè)置在防碰撞支架的圓周內(nèi)，所述防碰撞支架的內(nèi)側(cè)與每一個副涵道支架外側(cè)之間設(shè)置有減震彈簧； 設(shè)置在中心旋翼的涵道外側(cè)的若干個用于連接副涵道支架的副涵道支撐系統(tǒng)，每一個副涵道支撐系統(tǒng)連接一個副旋翼； 所述副旋翼包括一個副涵道支架和一個副涵道外支架，所述副涵道外支架內(nèi)設(shè)置有橫向轉(zhuǎn)動舵機，通過橫轉(zhuǎn)軸連接到副涵道支架， 所述副涵道支撐系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有縱向轉(zhuǎn)動舵機，通過縱轉(zhuǎn)軸連接到副涵道外支架； 所述副涵道支架繞著橫轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，副涵道外支架繞著縱轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于所述副涵道外支架所在平面以平行于中心旋翼所在平面為基準繞著縱轉(zhuǎn)軸，進行順時針、或逆時針方向的0°到90°之間任意轉(zhuǎn)動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于所述副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與中心旋翼所在平面形成0°到90°之間的夾角。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于每一個副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與中心旋翼所在平面形成的夾角或相同、或各不相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于所述副涵道支架所在平面以平行于副涵道外支架所在平面為基準繞著橫轉(zhuǎn)軸，進行順時針、或逆時針方向的0°至Ij90°之間任意轉(zhuǎn)動。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于所述副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與副涵道支架所在平面形成0°到90°之間的夾角。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于每一個副涵道外支架所在平面靜止狀態(tài)下與副涵道支架所在平面形成的夾角或相同、或各不相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于所述每一個副旋翼的副涵道支架與副涵道外支架之間的夾角、副涵道外支架與中心旋翼之間的夾角各自或不同、或相同。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種低空垂直起降飛行器，其特征在于若干個副旋翼均勻、等距、對稱的分布在中心涵道與防碰撞支架之間。
【文檔編號】B64C27/20GK205469796SQ201620021638
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月12日
【發(fā)明人】沈旭初, 歐陽瑋
【申請人】沈旭初, 歐陽瑋