本發(fā)明屬于飛行領(lǐng)域，特別是一種安全、載重量大的飛行器。

背景技術(shù)：

無人機(jī)用途廣泛、成本低、效費(fèi)比好、無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、生存能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能好、使用方便，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中有著極其重要的作用。在民用領(lǐng)域也廣泛用于地圖測(cè)繪、地質(zhì)勘測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、空中交通管制、邊境巡邏監(jiān)控、通信中繼、農(nóng)藥噴灑等領(lǐng)域。因此，近年來，對(duì)無人機(jī)的研究熱度一再升溫。

無人機(jī)主要可以分為固定翼與多旋翼兩類。多旋翼相對(duì)而言較為靈活，且可以懸停，但是其最大的缺點(diǎn)是其載重量小、飛行時(shí)間不長(zhǎng)。因?yàn)槎嘈頍o人機(jī)一般是采用電池作為能源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如果需要載重更大、飛行時(shí)間更長(zhǎng)，則需要提供更多的電池組，然而，電池組增大之后，又增大了飛機(jī)的負(fù)載，使得有效載荷的增加非常有限。

中國(guó)發(fā)明專利cn104691766a公開了一種無人機(jī)，包括機(jī)身、旋翼主軸及槳夾銷軸，同時(shí)還包括：發(fā)動(dòng)機(jī)，固定于所述機(jī)身的內(nèi)部；所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括：至少一個(gè)氣缸，一側(cè)面設(shè)置有排氣口、缸體，與所述氣缸可拆卸式連接；進(jìn)氣閥門，與所述缸體可拆卸式連接，氣流從進(jìn)氣閥門流入的方向與尾氣從排氣口排出的方向所構(gòu)成的夾角為0°～90°；空氣濾清器，固定于所述機(jī)身的底部；旋翼連接件，將所述旋翼主軸與所述槳夾銷軸活動(dòng)連接;動(dòng)平衡部件，套設(shè)在所述旋翼主軸上，并與所述槳夾銷軸活動(dòng)連接；本發(fā)明解決了或部分解決了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)因氣體燃燒不充分而導(dǎo)致的對(duì)無人機(jī)飛行作業(yè)造成影響的技術(shù)缺陷。

該專利的無人機(jī)采用了發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，這樣在一定程度上解決了電池所帶來的問題，但是又帶來了新的問題：發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)大大增加無人機(jī)的重量，并且燃油也是有重量的。這些都限制了該無人機(jī)的載重量與飛行時(shí)間，因此目前也一般只能用于農(nóng)藥噴灑等領(lǐng)域，載重十幾公斤。

綜上所述，當(dāng)前多旋翼型無人機(jī)由于能源問題，載重量小（一般在20公斤以下，絕大多數(shù)在10公斤以下）、飛行時(shí)間短（一般在一小時(shí)以內(nèi)甚至半小時(shí)內(nèi)），這已經(jīng)嚴(yán)重限制了無人機(jī)在一些重要領(lǐng)域的應(yīng)用，例如消防、救援、運(yùn)輸、娛樂、載人飛行等領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種可以大負(fù)載、長(zhǎng)時(shí)間飛行的飛行器。

本發(fā)明的飛行器，可以輕松將飛行時(shí)間從當(dāng)前的半個(gè)時(shí)以內(nèi)提升到幾十、幾百小時(shí)以上，理論上（不考慮出故障）可以一直飛行。這樣，飛行器可以有足夠的時(shí)間進(jìn)行作業(yè)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:?

飛行器采用多旋翼型，包括電機(jī)、電機(jī)上安裝的機(jī)翼（槳片）、機(jī)架、以及控制部件。飛行器的機(jī)架上有桿狀物；所述桿狀物與機(jī)架結(jié)合牢固，桿狀物立于機(jī)架的上方。

桿狀物可以是金屬桿、碳纖維桿等力學(xué)強(qiáng)度較大的桿。

作為優(yōu)選，桿狀物與機(jī)架采用一體式制造。

桿狀物可以承受的拉力的比飛行器的所受的重力還要大m牛頓以上，m的范圍是50~50000。

作為優(yōu)選，桿狀物與飛行器的上表面垂直。

作為優(yōu)選，桿狀物的延長(zhǎng)線通過飛行器的質(zhì)心。

作為優(yōu)選，桿狀物上又可以固定帶狀物的結(jié)構(gòu)，所述的結(jié)構(gòu)包括但不限于孔、圈。

所述帶狀物是指長(zhǎng)徑比大于10、或者長(zhǎng)度與截面的平方根之商大于10的物體。

在飛行器的桿狀物上連接線狀物，該線狀物的另一端用于連接到飛行器之外的牢固的地方，該線狀物可以承受的拉力范圍為100~50000牛頓，或該線狀物可以承受的負(fù)載的質(zhì)量比飛行器的質(zhì)量還要大m公斤以上，m的范圍是20~5000。

該線狀物可以導(dǎo)電，也可以不導(dǎo)電，包括但不限于導(dǎo)線、鋼絲繩、尼龍繩，還可以是導(dǎo)電材料與不導(dǎo)電材料組合而成的復(fù)合線/繩。

線狀物可以為導(dǎo)線，即導(dǎo)線本身也可以充當(dāng)線狀物。例如采用較粗的銅電纜或電線，或者是導(dǎo)線的組成部分中除了導(dǎo)電部分、絕緣部分外，還有拉力增強(qiáng)部分，所述拉力增強(qiáng)部分包括但不限于鋼絲、鋼絲網(wǎng)。此時(shí)，線狀物在桿狀物上固定之后，再與飛行器上的電調(diào)、電機(jī)等部件連通、供電。

線狀物也可以不導(dǎo)電，例如采用強(qiáng)度較高的鋼絲繩、尼龍繩，此時(shí)，飛行器的安全由鋼絲繩、尼龍繩等線狀物來保障。此時(shí)，飛行器采用電池供電，或者采用導(dǎo)線連接到外部的電源供電。

線狀物可以采用剛性材料或彈性材料做成，作為優(yōu)選，采用彈性材料制成，也可以是由彈性材料與剛性材料組成的復(fù)合材料制成的復(fù)合繩。

工作時(shí)，將線狀物的一端固定在高處，例如屋頂、空中平臺(tái)等等地方，另一端固定在機(jī)架上。這樣，當(dāng)飛行器因故障墜落時(shí)，能夠被線狀物拉住。所述的固定包括但不限于將線狀物采用綁、系、扎等方式固定或限定在飛行器/飛行器機(jī)架、電源所在位置的牢固、可承受導(dǎo)線拉力的地方。所述的高處，是指離地面3米以上的地方。

當(dāng)然，還可以將線狀物在較低處固定，但是經(jīng)過高處，再連接到飛行器。這樣仍然能夠起到與將線狀物固定在高處類似的作用。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的方案可以做出的類似變換，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的飛行器接有導(dǎo)線，導(dǎo)線連接到飛行器之外的電源（外接電源）對(duì)飛行器供電；或者飛行器/飛行器的機(jī)架上預(yù)留了電源接口、以便于飛行器工作時(shí)用導(dǎo)線連接到飛行器之外的電源。

作為優(yōu)選，導(dǎo)線的可導(dǎo)電部分的橫截面積大于10平方毫米。

所述的外接電源包含但不限于發(fā)電機(jī)、民用電（線）或工業(yè)用電（線）、電池、交通設(shè)備上的電源、建筑上的電源、空中的電源等。根據(jù)需要，可以將外接電源直接連接到飛行器，或者在飛行器上安裝變壓器、進(jìn)行變壓后再使用。

作為優(yōu)選，電源采用民用或工業(yè)用電。

本發(fā)明的飛行器一般向下飛行，即飛行器飛行時(shí)的位置一般比出發(fā)時(shí)的位置低；或者飛行器也可以從低處開始飛行，但是飛行前把導(dǎo)線或線狀物已放置于高處；或者飛行時(shí)飛行器的最低位置比導(dǎo)線或線狀物的最高點(diǎn)低2米以上。

可以采用繞線裝置收放導(dǎo)線或線狀物，以控制導(dǎo)線、線狀物的長(zhǎng)度與飛行器的位置相協(xié)調(diào)，保證飛行器墜落時(shí)能及時(shí)拉住，不至于墜落太久后下降速度過快。

所述的繞線裝置可以采用手動(dòng)或機(jī)械控制，也可以采用遙控控制。

飛行器的控制部分，可以利用外接電源直接供電，也可以將外接電源變壓后供電，或者采用電池進(jìn)行供電。飛行器中可以包含備用電源，例如電池組，也可以沒有。備用電源用于在緊急情況下對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電，但是飛行器的動(dòng)力部分主要或全部采用外部的電源供電。正常情況下采用外接電源供電，一旦由于電源出故障，可以迅速切換到備用電源，以防止飛行器由于電源故障而墜落。

本發(fā)明所述的電機(jī)可以是直流電機(jī)，也可以是交流電機(jī)。

在飛行器內(nèi)部安裝了用來測(cè)量高度與水平位置變化的儀器，包括但不限于超聲波傳感器、氣壓計(jì)、gps等。飛行器內(nèi)部還設(shè)置了慣性測(cè)量單元，包括陀螺儀、加速度計(jì)傳感器及其它控制部件。

在操作模式上，采用遙控、飛行器上直接操控兩種模式之一，或全部采用。這兩種模式可以互相切換，以取長(zhǎng)補(bǔ)短、確保飛行安全。所述飛行器上直接操控是指人在飛行器上根據(jù)操作按鈕、手柄或操作界面等直接操控飛行器。例如有的情況下遙控方式可能會(huì)存在信號(hào)干擾、遮擋等狀況，這時(shí)采用人工在飛行器上直接操控更加有效。

本發(fā)明的飛行器可以安裝攝像頭之類的監(jiān)控設(shè)備，通過遙控或飛行器上直接操控，可以很方便地監(jiān)控目標(biāo)的狀況。本發(fā)明的飛行器還可以包括落地緩沖系統(tǒng)，以降低飛行器降落時(shí)的沖擊力，所述緩沖系統(tǒng)可以是在飛行器的觸地部位安裝支架或彈性部件，或氣墊等等。

本發(fā)明的飛行器可以安裝載人或載物部件，例如平臺(tái)、艙體或其他形式。載物部件可以用來搭載救援用的物品、食品等。在飛行器之上還可以安裝其他工具或配件，以滿足飛行器在消防、滅火、救援、運(yùn)輸、娛樂等方面的應(yīng)用。

飛行器上可以設(shè)置救援通道，可以是扶梯、橋、或過道等形式，用于連接飛行器與受困人員所在位置，以便讓被救人員登陸飛行器。救援通道可以采用可拆卸、折疊或可伸縮的裝置，以便需要的時(shí)候使用。

為了防止導(dǎo)線、線狀物被槳片碰到，可以采用網(wǎng)罩將槳片罩住，這樣，一方面避免了槳片碰到導(dǎo)線、線狀物，一方面還可以保護(hù)槳片。

有益的效果：

首先飛行器可以不帶電池，或者只帶很少的電池，大大減輕了飛行器的重量，并且當(dāng)增加電機(jī)時(shí)，電機(jī)所增加的功率基本上都可以用來增大拉力；第二，由于外接電源，飛行器的飛行時(shí)間可以不受限制；第三，由于沒有能源方面帶來的困擾，本發(fā)明的飛行器可以選用功率大的電機(jī)，從而產(chǎn)生非常大的拉力。例如，目前多旋翼無人機(jī)所采用的電機(jī)一般只能拉起10公斤以下的載荷，絕大多數(shù)都在5公斤以下。增大電機(jī)的功率時(shí)，所需要的電池會(huì)更多、也就越重，所以實(shí)際能夠增加的載重量十分有限。因此，即使是當(dāng)前載荷比較大的用于噴灑農(nóng)藥的無人機(jī)，其載荷一般也就是十幾公斤，現(xiàn)在有報(bào)道的全球最大載重量的多旋翼型無人機(jī)也就是能載重30多公斤。然而，本發(fā)明的飛行器可以非常便捷地將飛行器的載重量提升到40公斤以上。例如，選用拉力為60公斤甚至更大的電機(jī)，制作一個(gè)八軸的旋翼型飛行器，則可以拉起400公斤以上的載荷。使用更功率大的電機(jī)，產(chǎn)生的拉力會(huì)更大。這樣的負(fù)載能力使得本發(fā)明的飛行器足夠勝任一些當(dāng)前人類迫切希望解決的領(lǐng)域，例如高層建筑滅火、救援等等。并且，這些領(lǐng)域很多時(shí)候并不需要飛行器飛行非常遠(yuǎn)的距離，一般是幾百米或一千多米的距離便可以了，非常適合采用本發(fā)明的飛行器。第四，由于線狀物能夠承受較大的拉力，且固定在高處，一是避免了飛行器直接跌落到地面造成的后果，是一種安全的設(shè)備；二是飛行器可以在比線狀物/導(dǎo)線/電源接線處更較低的位置飛行，這樣，線狀物/導(dǎo)線的大部分自身重量被它們自身承受，飛行器只需要承受極少部分導(dǎo)線/線狀物的重量，這樣有了更大的負(fù)載能力去工作。第五，本發(fā)明的成本低，相同載重量的情況下，本發(fā)明的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他的飛行器，例如直升機(jī)。第六，本發(fā)明采用了桿狀物，使得即使飛行器的動(dòng)力停止后，飛行器仍然能夠被線狀物拉住并保持正常的姿勢(shì)，既不會(huì)傾斜、更不會(huì)上下顛倒。

為了便于理解本發(fā)明，下面提供附圖及實(shí)施例用于解釋本發(fā)明，但它們不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖。該示意圖只標(biāo)出了本發(fā)明的飛行器的基本結(jié)構(gòu)，還有不少附屬部件未標(biāo)出，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容及現(xiàn)有技術(shù)安裝。

附圖標(biāo)記說明：

1-電機(jī)

2-機(jī)架

3-機(jī)翼（槳）

4-載人部件

5-線狀物

6-桿狀物

具體實(shí)施方式?

下面通過結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的飛行器件。

首先制造機(jī)架，在機(jī)架上一體制造了垂直于機(jī)架上蓋板、且通過無人機(jī)質(zhì)心的碳纖維桿，在機(jī)架上安裝電機(jī)，將槳片安裝到電機(jī)上。再安裝電調(diào)及飛行控制系統(tǒng)、攝像／監(jiān)控系統(tǒng)等。導(dǎo)線采用鋼絲增強(qiáng)的銅電纜，可承受的拉力為5000n。將導(dǎo)線的一端在機(jī)架上固定之后，再與電調(diào)/電機(jī)連接；當(dāng)飛行器工作時(shí)，將導(dǎo)線的另一端固定到高處、并連接電源。該銅電纜能夠同時(shí)充當(dāng)本發(fā)明中的線狀物。

將銅電纜的一端與碳纖維桿的頂部固定，再與電機(jī)、電調(diào)等部件連通，待飛行器工作前將另一端固定到高處。

以上所述僅是本發(fā)明實(shí)施方式的一些例子，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。