飞行车辆及其模式转换方法与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种飞行车辆，并且涉及一种飞行车辆的模式转换方法。

背景技术：

随着汽车、航空、智能驾驶等技术的不断发展，加之地面交通日益趋于饱和的现状，人们一直希望通过飞行汽车来缓解目前交通拥堵问题，提高出行效率。

现有的同时具备地面驾驶和飞行功能的飞行汽车方案，可以通过一系列的变形，由地面模式变为飞行模式，可以通过滑跑起降或者通过多个旋翼/涵道风扇实现垂直起降。但是，飞行汽车在进行模式转换时，需要借助于额外的设备，且难以在乘客不离开驾驶室的情况下完成，这给模式转换带来很大的不便。同时，汽车与飞行器在设计时有着不可回避的冲突，如飞机在重量上有严格的要求，而汽车则更加注重整车的尺寸与驾驶体验，因此，很难实现一个驾驶性能与飞行性能都很好的飞行汽车。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种飞行车辆，以解决飞行车辆模式转换不方便以及飞行器与汽车设计冲突等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种飞行车辆，其中，所述飞行车辆包括飞行模块、座舱及地面行驶模块，所述座舱的顶部设置有第一连接部且底部设置有第二连接部，所述飞行模块设置有第三连接部，所述地面行驶模块包括底盘以及设置在所述底盘顶部的能够伸展收缩以支撑所述座舱升降的支撑部，所述支撑部上设置有第四连接部，所述飞行车辆能够在所述第一连接部和所述第三连接部可拆卸连接的飞行模式与所述第二连接部和所述第四连接部可拆卸连接的地面模式之间转换，所述飞行模块能够支撑在地面上并且所述第三连接部下方设置有容纳所述座舱和所述地面行驶模块的模式转换空间，所述飞行模块设置有允许所述地面行驶模块和所述座舱进入或离开所述模式转换空间的通道。

进一步的，所述支撑部为六自由度平台，所述六自由度平台包括支撑台以及连接所述支撑台和所述底盘的伸缩驱动件，所述第四连接部设置在所述支撑台上。

进一步的，所述飞行模块包括能够可拆卸连接于所述座舱的安装节、连接于所述安装节两侧的机翼、设置在所述机翼上的涵道风扇以及连接于所述安装节的起落架，所述安装节的底部设置有所述第三连接部。

进一步的，所述机翼和所述涵道风扇能够相对于所述安装节围绕水平横向轴线在水平位置和竖直位置之间枢转，在所述水平位置，所述涵道风扇沿前后方向延伸，所述机翼垂直于竖直方向，在所述竖直位置，所述涵道风扇沿竖直方向延伸，所述机翼垂直于前后方向。

进一步的，所述机翼的后侧边缘设置有能够相对于所述机翼沿水平横向轴线枢转的副翼。

进一步的，所述起落架包括连接于所述安装节的至少一个支撑臂以及连接于所述支撑臂下端的支撑座，所述支撑臂能够伸缩以调节所述安装节的高度。

进一步的，所述支撑臂为包括一个弯曲臂和两个竖直臂的倒置u形，所述竖直臂包括至少两段，相邻的两段之间通过能够伸缩的油缸连接。

进一步的，所述涵道风扇包括外涵道、旋转轴、设置在所述旋转轴上的旋翼，所述旋转轴的两端形成为锥形。

进一步的，所述涵道风扇包括围绕所述旋转轴的中心轴线设置在所述外涵道的出口处的导向舵片，所述导向舵片的后侧能够相对于前侧摆动枢转。

进一步的，所述安装节的底部设置有第一校准装置，所述座舱的顶部设置有对应于所述第一校准装置的第一定位装置，所述座舱的底部设置有第二校准装置，所述支撑部上设置有对应于所述第二校准装置的第二定位装置。

相对于现有技术，本发明所述的飞行车辆具有以下优势：

本发明所述的飞行车辆可以在不打开座舱且无需其他辅助工具的情况下，在地面上将座舱在飞行模块和地面行驶模块之间转移，实现飞行模式与地面模式的转换，简化了飞行模式与地面模式转换，提高了易用性，给用户带来方便。

本发明的另一目的在于提出一种飞行车辆的模式转换方法，以解决飞行车辆模式转换不方便的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种飞行车辆的模式转换方法，其中，所述飞行车辆为以上方案所述的飞行车辆，所述模式转换方法包括：

s1，将所述飞行模块停放支撑在地面上，其中，所述座舱连接于所述飞行模块；

s2，所述地面行驶模块移动到所述第二连接部下方；

s3，所述支撑部以使得所述第二连接部和第四连接部对齐的方式，从初始位置向上伸展为支撑所述座舱；

s4，连接所述第二连接部和第四连接部，并且断开所述第三连接部与所述第一连接部间的连接；

s5，所述支撑部向下收缩到所述初始位置。

以及一种飞行车辆的模式转换方法，其中，所述飞行车辆为以上方案所述的飞行车辆，所述模式转换方法包括：

s1，将所述飞行模块停放支撑在地面上，其中，所述座舱连接于所述地面行驶模块；

s2，所述地面行驶模块移动到所述第三连接部下方；

s3，所述支撑部以使得所述第三连接部和所述第一连接部对齐的方式从初始位置向上伸展，以使得所述座舱与所述第三连接部接触；

s4，连接所述第三连接部和所述第一连接部，并且断开所述第二连接部与所述第四连接部间的连接；

s5，所述支撑部向下收缩到所述初始位置。

所述飞行车辆的模式转换方法与上述飞行车辆相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施方式所述的飞行车辆的爆炸图；

图2为本发明实施方式所述的飞行车辆的爆炸图；

图3为本发明实施方式所述的地面行驶模块的立体图；

图4为本发明实施方式所述的飞行模块的立体图，其中，机翼处于竖直位置；

图5为本发明实施方式所述的飞行模块的立体图，其中，机翼处于水平位置；

图6为本发明实施方式所述的涵道风扇的内部结构示意图；

图7为本发明实施方式所述的涵道风扇的结构示意图；

图8为本发明实施方式所述的飞行车辆处于飞行模式的立体图，其中，机翼处于水平位置；

图9为本发明实施方式所述的飞行车辆处于飞行模式的立体图，其中，机翼处于竖直位置；

图10为本发明实施方式所述的飞行车辆处于地面行驶模式的立体图；

图11为本发明实施方式所述的飞行车辆处于飞行模式的立体图，其中，降落伞处于释放状态；

图12为本发明实施方式所述的座舱的立体图，其中，安全气囊处于释放状态。

附图标记说明：

10-地面行驶模块，11-底盘，12-支撑部，20-座舱，21-第一连接部，22-第二连接部，23-安全气囊，30-飞行模块，31-涵道风扇，32-机翼，33-安装节，34-起落架，35-副翼，36-第三连接部，37-降落伞，121-支撑台，122-伸缩驱动件，123-第四连接部，311-外涵道，312-旋翼，313-旋转轴，314-导向舵片，341-支撑臂，342-支撑座，343-油缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明提供了一种飞行车辆，其中，所述飞行车辆包括飞行模块30、座舱20及地面行驶模块10，所述座舱20的顶部设置有第一连接部21且底部设置有第二连接部22，所述飞行模块30设置有第三连接部36，所述地面行驶模块10包括底盘11以及设置在所述底盘11顶部的能够伸展收缩以支撑所述座舱20升降的支撑部12，所述支撑部12上设置有第四连接部123，所述飞行车辆能够在所述第一连接部21和所述第三连接部36可拆卸连接的飞行模式和所述第二连接部22和所述第四连接部123可拆卸连接的地面模式之间转换，所述飞行模块30能够支撑在地面上并且所述第三连接部36下方设置有容纳所述座舱20和所述地面行驶模块10的模式转换空间，所述飞行模块30设置有允许所述地面行驶模块10和所述座舱20进入或离开所述模式转换空间的通道。

参考图1和图2，所述飞行车辆包括飞行模块30、座舱20以及地面行驶模块10，其中，飞行模块可以提供飞行动力，座舱20用于容纳乘客或物品，地面行驶模块10可以提供地面行驶动力。座舱20和飞行模块30可以通过第一连接部21与第三连接部36之间的连接实现连接，从而可以通过飞行模块30带动座舱20飞行，即飞行模式(参考图8、图9)；座舱20与地面行驶模块10可以通过第二连接部22与第四连接部123间的连接实现连接，从而可以通过地面行驶模块10带动座舱20在地面上移动，即地面行驶模式(图10)，座舱20选择性地连接于地面行驶模块10或飞行模块30，以在地面行驶模式和飞行模式之间转换。

其中，飞行模块30可以支撑在地面上，第三连接部36的下方设置有容纳座舱20和地面行驶模块10的模式转换空间，并且飞行模块30设置有通道，以允许地面行驶模块10携带座舱20移动到第三连接部36下方或离开该位置，关于所述通道，飞行模块30的下部可以为开放式结构，例如通过多个支撑柱支撑，支撑柱间的空间可以形成为所述通道，所述通道并不限于传统意义上的封闭通道，或者可以理解为出入口。

另外，地面行驶模块10包括底盘11以及支撑部12，该支撑部12可以伸展收缩，以支撑座舱20上升或下降，允许座舱20上升到合适位置以连接于飞行模块30，或下降到合适位置以脱离飞行模块30并稳定地固定在地面行驶模块10上。

本方案的飞行车辆可以在不打开座舱且无需其他辅助工具的情况下，在地面上将座舱20在飞行模块30和地面行驶模块10之间转移，实现飞行模式与地面模式的转换，简化了飞行模式与地面模式转换，对于载人运输和载物运输来说都提高了易用性，给用户带来方便。

具体的，所述支撑部12为六自由度平台，所述六自由度平台包括支撑台121以及连接所述支撑台121和所述底盘11的伸缩驱动件122，所述第四连接部123设置在所述支撑台121上。即支撑台121具有六自由度，以适应座舱20位置、角度的不确定性，实现第一连接部21与第三连接部36间的精准定位以及第二连接部22与第四连接部123间的精准定位，实现座舱20与飞行模块30或地面行驶模块10的连接。参考图3，多个伸缩驱动件122可以通过伸缩来调节支撑台121的相对位置，例如前后方向、左右方向、竖直方向的移动以及围绕前后方向轴线、左右方向轴线、竖直方向轴线的转动。第四连接部123设置在支撑台121上，支撑台121升高后，第四连接部123可以连接于第二连接部22，从而通过支撑台121稳定地支撑座舱20下降，支撑台121可以下降到大致贴合于底盘11的高度，伸缩驱动件122被隐藏。所述伸缩驱动件122可以为油缸、气缸等。

具体的，所述飞行模块30包括能够可拆卸连接于所述座舱20的安装节33、连接于所述安装节33两侧的机翼32、设置在所述机翼32上的涵道风扇31以及连接于所述安装节33的起落架34，所述安装节33的底部设置有所述第三连接部36。参考图4，飞行模块30包括安装节33、机翼32、涵道风扇31及起落架34，安装节33的底部设置有第三连接部36(图2)，可以连接于座舱20，机翼32对称地位于安装节33两侧，涵道风扇31可以提供飞行动力，起落架34可以将飞行模块30支撑在地面上。

进一步的，所述机翼32和所述涵道风扇31能够相对于所述安装节33围绕水平横向轴线在水平位置和竖直位置之间枢转，在所述水平位置，所述涵道风扇31沿前后方向延伸，所述机翼32垂直于竖直方向，在所述竖直位置，所述涵道风扇31沿竖直方向延伸，所述机翼32垂直于前后方向。参考图4和图9，机翼32和涵道风扇31处于竖直位置，涵道风扇31可以提供竖直方向的驱动力，以带动飞行模块30及座舱20上升，机翼32的状态可以减小上升阻力有利于飞行模块30上升，参考图5和图8，机翼32和涵道风扇31处于水平位置，涵道风扇31可以提供大致水平的驱动力，以驱动处于空中的飞行模块30水平地飞行或与地面成角度地飞行，机翼32可以提供竖直方向的升力。两侧的机翼32可以同步地、对称地相对于安装节33转动，也可以相对于安装节33不同步地转动，而分别具有不同的角度。

另外，所述机翼32的后侧边缘设置有能够相对于所述机翼32沿水平横向轴线枢转的副翼35。参考图4，机翼32的后侧设置有副翼35，通过改变副翼35相对于机翼32的角度，可以改变机翼32附近的气流方向，以允许飞行模块30调整姿态或改变方向。

具体的，所述起落架34包括连接于所述安装节33的至少一个支撑臂341以及连接于所述支撑臂341下端的支撑座342，所述支撑臂341能够伸缩以调节所述安装节33的高度。参考图4和图5，起落架34主要包括支撑臂341及支撑座342，支撑臂341可以在安装节33与地面之间支撑出所述的模式转换空间，支撑臂341之间形成允许地面行驶模块10进入或离开所述模式转换空间的通道。特别的，支撑臂34可以伸缩，以调节安装节33的高度，通过调节安装节33的高度，以便于座舱20转移到地面行驶模块10，并且可以允许座舱20降低到合适的高度，便于座舱20内部乘客或物品移动到地面上。

可选择的，所述支撑臂341为包括一个弯曲臂和两个竖直臂的倒置u形，所述竖直臂包括至少两段，相邻的两段之间通过能够伸缩的油缸343(或气缸)连接。参考图4和图5，起落架34包括两个倒置u形的支撑臂341，支撑座342连接于支撑臂341，当然，在其他实施方式中，可以设置一个或更多个支撑臂341，支撑臂341为门形，可以容纳地面行驶模块10及座舱20，并允许地面行驶模块10移动穿过起落架34，便于进行模式转换。支撑臂341的弯曲臂连接于安装节33，竖直臂分为多段并通过油缸343或气缸连接，通过油缸343或气缸的伸缩来调节起落架34的整体高度，以调节安装节33的高度。

具体的，所述涵道风扇31包括外涵道311、旋转轴313、设置在所述旋转轴313上的旋翼312，所述旋转轴313的两端形成为锥形。如图6所示，旋转轴313的两端为锥形，可以减小空气阻力，旋转轴313位于外涵道311中，旋翼312沿周向连接在旋转轴313上，旋转轴313带动旋翼312转动，可以产生沿外涵道311的中心轴线的气流，以产生动力。

采用涵道风扇31的优点：由于叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小，诱导阻力减少，而效率较高，在同样功率消耗下，涵道风扇31较同样直径的孤立螺旋桨，会产生更大的推力，同时由于涵道的环括作用，其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好。

另外，所述涵道风扇31包括围绕所述旋转轴313的中心轴线设置在所述外涵道311的出口处的导向舵片314，所述导向舵片314的后侧能够相对于前侧摆动枢转。参考图6和图7，导向舵片314设置在外涵道311的出口位置，并且围绕中心轴线，导向舵片314的前端(靠近外涵道311入口的一端)设置有转轴，以旋转轴313或外涵道311为参照，在沿着旋转轴313的中心轴线的前后方向上，导向舵片314的后端可以相对于前端枢转摆动，从而可以对旋翼312旋转产生的气流进行方向调节，适应于不同的飞行状态。

涵道风扇31中可以设置电动机，以驱动旋转轴313旋转。

另外，所述安装节33的底部设置有第一校准装置，所述座舱20的顶部设置有对应于所述第一校准装置的第一定位装置，所述座舱20的底部设置有第二校准装置，所述支撑部12上设置有对应于所述第二校准装置的第二定位装置。所述第一校准装置可以根据第一定位装置对座舱20与安装节33的相对位置进行修正，保证第一连接部21与第三连接部36对齐，类似的，第二校准装置可以根据第二定位装置对座舱20与支撑台121的相对位置进行修正，保证第二连接部22与第四连接部123对齐。也就是说，地面行驶模块10移动到安装节33下方后，座舱20与安装节33、支撑台121的相对定位为粗略定位，通过校准装置及定位装置的配合可以实现更精准地定位，并且这种进一步的定位可以通过具有六自由度支撑部12调节支撑台121来实现。

此外，参考图11，安装节33的顶部设置有可释放的降落伞37，在常规飞行状态下，降落伞37收纳在安装节33中，当飞行模块30出现问题时，或者在其他需要提供降落缓冲的情况下，可以控制降落伞37释放，以为飞行模块30降落提供缓冲；参考图12，座舱20的底部设置有可释放的安全气囊23，在座舱20意外快速落地时，安全气囊23快速释放膨胀，整体覆盖座舱20的底部，为座舱20落地提供缓冲。

另一方面，本发明提供了一种飞行车辆的模式转换方法，其中，所述飞行车辆为以上方案所述的飞行车辆，所述模式转换方法包括：

s1，将所述飞行模块30停放支撑在地面上，其中，所述座舱20连接于所述飞行模块30；

s2，所述地面行驶模块10移动到所述第二连接部22下方；

s3，所述支撑部12以使得所述第二连接部22和所述第四连接部123对齐的方式，从初始位置向上伸展为支撑所述座舱20；

s4，连接所述第二连接部22和第四连接部123，并且断开所述第三连接部36与所述第一连接部21间的连接；

s5，所述支撑部12向下收缩到所述初始位置。

以上模式转换方法为飞行车辆由飞行模式向地面模式转换，在s1中，飞行模块30通过起落架34支撑在地面上，“地面”泛指能够支撑飞行模块30的各种支撑面，包括但不限于路面、广场、草坪、停机坪、起降点等；在s2中，地面行驶模块10移动到第二连接部22下方的模式转换空间，使得第二连接部22与第四连接部123初步对齐；在s3中，支撑部12向上伸展以支撑座舱20，为座舱20与飞行模块30安装节33脱离做准备，支撑部12可以为六自由度平台，包括伸缩驱动件122和支撑台121，在支撑台121通过伸缩驱动件122驱动为向上移动时，可以通过第二校准装置和第二定位装置的配合，调节支撑台121与座舱20的相对位置，使得第四连接部123与第二连接部22对齐；在s4中，第二连接部22与第四连接部123连接，同时第三连接部36与第一连接部21之间的连接断开；在s5中，支撑部12向下收缩，即伸缩驱动件122驱动支撑台121下降到初始位置，完成座舱20从飞行模块30到地面行驶模块10的转移，实现从飞行模式到地面模式的转换。

另一方面，本发明还提供了一种飞行车辆的模式转换方法，其中，所述飞行车辆为以上方案所述的飞行车辆，所述模式转换方法包括：

s1，将所述飞行模块30停放支撑在地面上，其中，所述座舱20连接于所述地面行驶模块10；

s2，所述地面行驶模块10移动到所述第三连接部36下方；

s3，所述支撑部12以使得所述第三连接部36和所述第一连接部21对齐的方式从初始位置向上伸展，以使得所述座舱20与所述第三连接部36接触；

s4，连接所述第三连接部36和所述第一连接部21，并且断开所述第二连接部22与所述第四连接部123间的连接；

s5，所述支撑部12向下收缩到所述初始位置。

以上模式转换方法为飞行车辆由地面模式向飞行模式转换，在s1中，座舱20连接于地面行驶模块10，处于地面模式，飞行模块30通过起落架34支撑在地面上，“地面”泛指能够支撑飞行模块30的各种支撑面，包括但不限于路面、广场、草坪、停机坪、起降点等；在s2中，地面行驶模块10携带座舱20一起移动到第三连接部36下方的模式转换空间中，使得第一连接部21与第三连接部36初步对齐；在s3中，支撑部12向上伸展以使得座舱20与第三连接部36接触，为座舱20与第三连接部36连接做准备，其中，支撑部12可以为六自由度平台，包括伸缩驱动件122和支撑台121，在支撑台121通过伸缩驱动件122驱动为向上移动时，可以通过第一校准装置和第一定位装置的配合，调节座舱20与安装节33的相对位置，使得第一连接部21与第三连接部36对齐；在s4中，第一连接部21和第三连接部36连接，并且断开第二连接部22与第四连接部123的连接；支撑部12即支撑台121向下移动到初始位置，完成由地面模式向飞行模式的转换，允许飞行模块30携带座舱20飞行。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。