一种多旋翼飞行器的制作方法

1.本发明涉及旋翼飞行器技术领域，特别是涉及一种多旋翼飞行器。


背景技术：

2.旋翼飞行器主要分成两大类：一、有无固定翼板的螺旋桨直升机和无人机等，二、带固定翼板的螺旋桨飞机；前者占地面积小，使用方便灵活，可以垂直起降、悬停，但飞行速度慢、航程较短。后者通过固定翼板可以给飞行器带来很大一部分升力，从而减少用来提升机载重量的能耗，可以提高飞行速度和航程，但固定翼板占地面积大，且需要较大的起飞距离，无法实现垂直起降和悬停，如客机、货机均需事先设计规划好，不好临时变更，方便性和灵活实用性欠妥。
3.为此，市场上逐渐提出了兼具上述两种飞行器优点的多旋翼飞行器，如“201310242971.2”，专利名称为“多旋转机翼多推进器直升机”的发明专利公开了一种多翼直升机，可在飞行和升降两种形态切换，包括机舱、位于机舱尾部的尾翼和至少三对位于机舱两侧的机翼，其中两对机翼上的前缘均设有旋翼，且分别位于机舱上半部分和下半部分，另外一对设置在尾翼下方的机舱上，机翼与机舱转动连接，通过转动机翼，从而改变旋翼的旋转轴线朝向，当旋翼的旋转轴线朝前，则实现了具有固定翼板飞行器的飞行状态，飞行速度快、飞行能耗低，当旋翼的旋转轴线朝上，则具有了直升机的升降功能，实现垂直升降、悬停的功能，使升降更加灵活。但上述专利中的多翼直升机，仍存在诸多问题：一、平衡性较差，尤其是两种形态切换时；二、转换成升降状态后，便只能升降，无法在升降状态前进、后退或左右移动。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种多旋翼飞行器，除了能够在水平飞行和升降、悬停两种状态之间切换，且在转换成悬停状态后，还能向无人机一样前后左右飞行。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种多旋翼飞行器，包括机舱和滑翔机翼，所述滑翔机翼包括固定翼板和翻转翼板，所述固定翼板安装在所述机舱的顶部，所述固定翼板与所述机舱顶部之间具有供空气流通的间距；所述翻转翼板转动连接在所述固定翼板的两端以改变自身翼弦的朝向，所述翻转翼板的上翼面和下翼面上对称着设有旋翼，所述旋翼的轴线与所述翻转翼板的翼弦平行，两个所述翻转翼板上的所述旋翼镜像设置。
6.优选地，所述固定翼板的后缘顶部设有使所述机舱保持平衡的尾翼，所述固定翼板的前缘顶部设有驾驶室。
7.优选地，所述固定翼板内设有转轴和驱动所述转轴旋转的转动机构，所述转轴与所述翻转翼板固定连接。
8.优选地，所述转动机构包括主动带轮、从动带轮和驱动所述主动带轮旋转的驱动
装置，所述驱动装置固定在所述固定翼板内，所述从动带轮固定在所述转轴上，所述主动带轮和所述从动带轮之间通过驱动皮带连接。
9.优选地，所述翻转翼板包括第一折叠段和第二折叠段，所述第一折叠段与所述固定翼板转动连接，所述第二折叠段和所述第一折叠段铰接且铰接轴线与两者的翼弦平行，所述旋翼设置在所述第一折叠段上。
10.优选地，所述第一折叠段的下翼面和第二折叠段的下翼面通过合页铰接，所述翻转翼板的上翼面设有伸缩缸安装槽，所述伸缩缸安装槽内安装有活动端与所述折叠段铰接的伸缩缸。
11.优选地，所述翻转翼板包括括第一展收段和第二展收段，所述第一展收段与所述固定翼板转动连接，所述第二展收段的前缘与所述第一展收段的前缘铰接，所述第二展收段与所述第一展收段的铰接轴线与两者翼弦垂直，所述旋翼设置在所述第一展收段上。
12.优选地，所述第一展收段端头设有滑槽和推升缸安装槽，所述滑槽内铰接有导向套，所述导向套内滑动连接有与所述第二展收段端头铰接的导向杆，所述导向杆的铰接点位于所述第二展收段的前缘和所述后缘之间；所述推升缸安装槽位于所述滑槽与所述第二展收段的前缘之间，所述气缸安装槽内安装有活动端与所述第二展收段铰接的推升缸。
13.优选地，所述旋翼外设有旋翼护筒，所述旋翼护筒固定在所述翻转翼板上。
14.优选地，所述固定翼板上设有高度可调的起落架，所述固定翼板上设有能够进行抓取和释放的吊架，所述机舱通过所述吊架与所述固定翼板可拆卸的连接。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.1.本发明中的多旋翼飞行器具有滑翔机翼，在水平飞行时具有所有具有机翼的飞行器的所有优点，可以为飞行器提供很大一部分升力，减少用来提升机载重量的能耗，提高了飞行速度，增加了航程，消除了直升机速度慢、航程较短的不足；通过翻转翼板及其上的旋翼的翻转，它又具有了直升机占地面积小，使用方便灵活，可以垂直起降、悬停等优点，消除了需要较大的起飞距离的缺点；同时翻转翼板上镜像设置的成对的旋翼，相互配合，调节差速还能够使悬停状态下的飞行器具有无人机前、后、左、右飞行的能力，且旋翼相互配合还能调节飞行器在飞行过程中的平衡，使飞行器平衡效果好，应用更加广泛，更加灵活方便。
17.2.本发明中的翻转翼板能够折叠，能够减少飞行器宽度方向尺寸、减小占地面积，减小降落时允许道路的宽度，使用更加灵活、方便。
18.3.本发明中的翻转翼板能够展收，除了能够减小飞行器的宽度尺寸，从而减少占地面积之外，这种方式能够在减少机舱宽度尺寸同时，整个翻转翼板的重心相较于机舱的前后方向变化不大，对整个飞行器平衡影响稍小些，较为好控制。
19.4.本发明中的机舱和固定翼板通过吊架实现可快速拆卸，从而可快速更换机舱。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为带四旋翼的无人驾驶的多旋翼飞行器飞行状态示意图；
22.图2为带八旋翼的有人驾驶的多旋翼飞行器飞行状态示意图；
23.图3为旋转机构的结构示意图；
24.图4为翻转翼板折叠后的多旋翼飞行器悬停、升降状态示意图；
25.图5为实现翻转翼板折叠的机构示意图；
26.图6为翻转翼板上扬后的多旋翼飞行器悬停、升降状态示意图；
27.图7为实现翻转翼板上扬的机构示意图；
28.图8为吊架与机舱快速装卸卡爪闭合时的示意图；
29.图9为吊架与机舱快速装卸卡爪张开时的示意图。
30.附图标记说明：1、机舱；2、固定翼板；3、翻转翼板；4、旋翼；5、尾翼；6、起落架；7、吊架；8、转轴；9、主动带轮；10、从动带轮；11、驱动装置；12、驱动皮带；101、客舱或货舱；102、驾驶舱；103、机舱卡桩；104、卡爪；105、连杆；106、导套；107、弹簧；108、开闭驱动缸；109、活塞杆；110、吊杆；301、第一折叠段；302、第二折叠段；303、合页；304、伸缩缸安装槽；305、伸缩缸；306、折叠耳板；311、第一展收段；312、第二展收段；313、滑槽；314、推升缸安装槽；315、导向套；316、导向杆；317、推升缸；318、推升耳板；401、旋翼护筒；402、固定架；601、伸缩缸杆；602、升降驱动缸。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本实施例公开了一种多旋翼飞行器，如图1至图9所示，包括机舱1和滑翔机翼，滑翔机翼包括一个固定翼板2和两个翻转翼板3；其中固定翼板2安装在机舱1的顶部并与机舱1的顶部具有一定的间距，该间距能够在机舱1飞行时供流通的空气提供给固定翼板2上升的推力，从而提供给飞行器一定的升力。两个翻转翼板3分别转动连接在固定翼板2的两端，通过转动翻转翼板3可改变其自身的翼弦的朝向，每个翻转翼板3上设置至少一对旋翼4，旋翼4的轴线与翻转翼板3的翼弦平行。每对旋翼4中的两个旋翼4对称的布置在翻转翼板3的上翼面和下翼面上，同时两个旋转翻转翼板3上的旋翼4呈镜像设置，参考图1和图2，分别为有两对旋翼4和四对旋翼4的情形。当有两对旋翼4时，参考图1，右上和左下为左旋翼，左上和右下为右旋翼，以使四个旋翼4旋转所产生的扭矩相互抵消。通过转动翻转翼板3，改变旋翼4的轴线朝向，即可在飞行和升降、悬停两个状态切换。
33.由水平飞行状态向升降、悬停状态切换：
34.水平飞行状态时，翻转翼板3与固定翼板2中心面重合一致，翻转翼板3上面安装的旋翼4的旋转轴线与飞行前后方向一致，旋翼4转动提供前进的动力，此时翻转翼板3与固定翼板2共同组成了滑翔机翼，飞行过程中空气流通过滑翔机翼，给与翻转翼板3与固定翼板2向上的升力，从而降低飞行消耗，从而滑翔机翼作用下，能够显著提高飞行速度。当进行切换时，则提前降低旋翼4的转速，当将至一定速度后，转动翻转翼板3使旋翼4的旋转轴线朝上，在翻转翼板3翻转过程中由固定翼板2提供继续滑行的能力，以避免机舱1失去升力，当
翻转翼板3完全翻转完成后，即旋翼4的旋转轴线完全朝上时，则全部由旋翼4提供向上的升力，从而实现悬停，通过改变旋翼4的转速即可实现升降。当然通过调节不同旋翼4的转速，还可使悬停状态下的飞行器实现四翼无人机的飞行状态，即当翻转翼板3位于前方的旋翼4旋转速度快于后方的旋翼4时，便可实现机舱1整体后飞，反之则可前飞；当机舱1右侧翻转翼板3上的旋翼4的转速快于左侧翻转翼板3上的旋翼4转速时，则机舱1整体左飞，反之则可右飞。同时不难想到不论是水平飞行状态，还是悬停状态，四个旋翼4均可根据机舱1状态调节转速，从而使机舱1保持平衡，大幅提高飞行器平衡能力。
35.由升降、悬停状态向水平飞行状态切换：
36.在升降状态时，此时旋翼4的轴线朝向，通过启动旋翼4，即可使飞行器提升，在机舱1提升到一定高度后，改变前后旋翼4的速度差，使机舱1向前飞动，当机舱1具有一定速度(即固定翼板2具有足够的升力能够保证机舱1滑行时)，此时转动翻转翼板3使旋翼4轴线向前转动，此时暂时由固定翼板2提供能够使机舱1滑翔的升力，同时也可以调整旋翼4的差速辅助机舱1继续向前飞行，直至翻转翼板3完全翻转，旋翼4轴线完全向前，然后由旋翼4提供向前的动力，完成飞行状态切换。
37.本实施例中，如图1至图9所示，固定翼板2的后缘顶部设有两个尾翼5，通过尾翼5能够使机舱1飞行时保持平衡，提高飞行器飞行的稳定性。进一步，机舱1的前缘顶部既可以设置驾驶舱102，由人进行驾驶。也可以不设置驾驶舱102，由操作系统操控实现无人驾驶。
38.进一步，本实施例中，如图1至图9所示，机舱1上设有客舱或货舱101，用于搭载人或货物。
39.进一步，本实施例中，如图1至图9所示，固定翼板2内设有转轴8和转动机构，转轴8的两端分别与两个旋转翻转翼板3固定连接，转轴8在转动机构的驱动下能够带动两个旋转翻转翼板3同步旋转，具体参考图3。作为优选地，转轴8通过轴承与固定翼板2转动连接。
40.进一步，本实施例中，如图1至图9所示，转动机构包括主动带轮9、从动带轮10和驱动装置11。驱动装置11固定在固定翼板2内，驱动装置11的输出轴与主动带轮9固定连接，作为优选地，驱动装置11可选择电动马达、液压马达和气动马达。从动带轮10固定在转轴8上，主动带轮9和从动带轮10之间通过驱动皮带12连接。想要旋转翻转翼板3时，只需通过驱动装置11带动主动带轮9转动，即可通过驱动皮带12带动从动带轮10转动，从而带动转轴8旋转，最终使两个翻转翼板3转动。当然转动机构还可采用其他种设置方式，上述只是一种优选方式，实际只要能够驱动转轴8旋转，其他种机构均可，如在驱动装置11上设置主动齿轮，在转轴8上设置从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮啮合，又如在转轴8上设置涡轮，在驱动装置11输出轴上设置蜗杆，通过蜗杆带动涡轮转动。
41.本实施例中，如图1至图9所示，翻转翼板3包括第一折叠段301和第二折叠段302，第一折叠段301与固定翼板2转动连接，旋翼4设置在第一折叠段301上。第二折叠段302和第一折叠段301铰接且铰接轴线与两者的翼弦平行，从而使第二折叠段302可朝向第一折叠段301方向折叠。第二折叠段302可朝向第一折叠段301方向折叠后，能够减少飞行器宽度方向尺寸、减小占地面积，减小降落时允许道路的宽度，使用更加灵活、方便。具体的升降时，翻转翼板3先从水平状态装置竖直状态，旋翼4由朝向前方转向上方，然后第二折叠段302朝向第一折叠段301转动90
°
，实现第二折叠段302向前或向后折叠，从而减少飞行器宽度。需要注意的是，第二折叠段302的长度不大于机舱1长度，从而在向前或向后折叠后，保持整个飞
行器平衡。
42.进一步，本实施例中，如图1至图9所示，第一折叠段301的下翼面和第二折叠段302的下翼面处通过合页303铰接，翻转翼板3的上翼面设有伸缩缸安装槽304，伸缩缸安装槽304内安装有伸缩缸305，伸缩缸305的活动端与第二折叠段302铰接。通过伸缩缸305活动端的伸缩，即可实现第二折叠段302向前折叠和向后收回。作为优选地，第二折叠段302上设有折叠耳板306，伸缩缸305的活动端与折叠耳板306铰接。伸缩缸305可采用液压伸缩缸、气动伸缩缸或电动伸缩缸。
43.本实施例中，如图1至图9所示，翻转翼板3包括括第一展收段311和第二展收段312，第一展收段311与固定翼板2转动连接，旋翼4设置在第一展收段311上。第二展收段312的前缘与第一展收段311的前缘铰接，第二展收段312与第一展收段311的铰接轴线与两者翼弦垂直，从而使得第二展收段312能够向上扬起。向上扬起的目的也是为了减小飞行器的宽度尺寸，从而减少占地面积，但是这种方式能够在减少机舱1宽度尺寸同时，整个翻转翼板3的重心相较于机舱1的前后方向变化不大，对整个飞行器平衡影响稍小些，控制稍好控制些。具体的上扬时，需要先通过第一展收段311带动第二展收段312一同旋转，即翻转翼板3先整体翻转，旋翼4朝上，然后第二展收段312在向上转动实现上扬。
44.进一步，本实施例中，如图1至图9所示，第一展收段311的端头设有滑槽313和推升缸安装槽314，滑槽313内铰接有导向套315，导向套315内滑动连接有导向杆316，导向杆316与第二展收段312端头铰接，导向杆316与第二展收段312的铰接点位于第二展收段312的前缘和后缘之间。推升缸安装槽314位于滑槽313与第二展收段312的前缘之间，推升缸安装槽314内安装有推升缸317，推升缸317的活动端与第二展收段312铰接，作为优选地第二展收段312上设有推升耳板318，推升缸317的活动端与推升耳板318铰接。推升缸317可采用液压伸缩缸、气动伸缩缸或电动伸缩缸。
45.本实施例中，如图1至图9所示，旋翼4外设有旋翼护筒401，旋翼护筒401固定在翻转翼板3上。优选地，旋翼护筒401通过固定架402固定在翻转翼板3上，旋翼4转动连接在固定架402上。
46.本实施例中，如图1至图9所示，固定翼板2上设有起落架6。起落架6通过升降装置固定在固定翼板2的下翼面上，升降装置包括固定在固定翼板2的下翼面上的升降驱动缸602，升降驱动缸602的伸缩缸杆601和起落架6固定连接，通过伸缩缸杆601的伸缩，可改变起落架6的长度，从而实现起落架6的功能。升降驱动缸602可采用液压伸缩缸、气动伸缩缸或电动伸缩缸。
47.本实施例中，如图1至图9所示，机舱1和固定翼板2通过吊架7进行可拆卸的连接，从而可更换机舱1。具体的，吊架7包括机舱卡桩103、卡爪104、连杆105、导套106、弹簧107、开闭驱动缸108、活塞杆109、吊杆110。机舱卡桩103固定在机舱1上，吊杆110固定在固定翼板2的下翼面上，吊杆110上滑动连接有导套106，导套106上通过连杆105铰接有卡爪104，导套106可沿着吊杆110轴线上下移动，导套106上设有弹簧107。在固定翼板2内部的底面安装有开闭驱动缸108，开闭驱动缸108的活塞杆109与导套106固定连接，通过活塞杆109可以驱动导套106沿吊杆110上下移动，导套106向上移动，进一步压缩弹簧107，导套106通过连杆105带动卡爪104张开，固定翼板2下降到合适位置后，活塞杆109可以驱动导套106下移，导套106通过连杆105带动卡爪104闭合，卡爪104就将机舱1上部机舱卡桩103抱紧，机舱1上部
机舱卡桩103的凸沿就嵌入卡爪104内的闭环里，同时弹簧107将导套106紧紧向下压紧，导套106下部锥形斜面与卡爪104上部的锥面也贴合，吊架7与机舱1牢靠的固定在一起，不会脱离。
48.发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。