由帶導流舵的涵道升力風扇驅(qū)動的多旋翼飛行器的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種多旋翼飛行器，可適用于載人、載物、監(jiān)測、探測等多用途飛行。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的多旋翼飛行器，依靠成組的互為正反的開放式螺旋槳按相反旋向旋轉(zhuǎn)，以此抵消螺旋槳產(chǎn)生的自旋力矩和獲得升力，其缺點在于:
[0003]1、在飛行過程中，為了維持各螺旋槳自旋力矩平衡，多旋翼飛行器的飛行控制系統(tǒng)需要頻繁的改變各螺旋槳的轉(zhuǎn)速，這種頻繁改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速會降低整機的工作效率。
[0004]2、在飛行過程中，多旋翼飛行器的飛行控制系統(tǒng)通過調(diào)整各螺旋槳之間的相對轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)各個螺旋槳的升力，并克服各螺旋槳的自旋力矩并保持自旋力矩平衡，以控制飛行姿態(tài)和實現(xiàn)各種機動飛行，當任意一個螺旋槳失效，則各螺旋槳之間的自旋力矩平衡就無法保持，飛行器失控、自旋墜毀是大概率事件。
[0005]3、在飛行過程中，為了保證能平穩(wěn)飛行，需要保證多旋翼飛行器重心位置固定，且多旋翼飛行器的重心與結(jié)構(gòu)中心需要盡可能重合，這限制了多旋翼飛行器的應用。
[0006]4、在飛行過程中，當遇到較大風力影響時，飛行器需要進行較大角度的傾斜，通過各螺旋槳產(chǎn)生的升力和飛行器自身重力的合力來平衡外界干擾風力，飛行過程平穩(wěn)度差，抗風能力差，安全系數(shù)低。
[0007]5、開放式螺旋槳還面臨效率低、噪聲大、安全性差等問題。
[0008]有鑒于此，本發(fā)明提供一種由帶導流舵的涵道升力風扇驅(qū)動的多旋翼飛行器，以解決現(xiàn)有的多旋翼飛行器所存在的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種由帶導流舵的涵道升力風扇驅(qū)動的多旋翼飛行器，以提高其飛行安全性、飛行平穩(wěn)性，并且提高飛行效率和降低飛行噪音，以適應多用途飛行。
[0010]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:由帶導流舵的涵道升力風扇驅(qū)動的多旋翼飛行器，它由飛行器機身以及安裝于飛行器機身的多個涵道升力風扇構(gòu)成，且在全部或部分的涵道升力風扇的進風側(cè)或出風側(cè)配置有導流舵。
[0011]所述飛行器機身，包括機架、起落架、動力模塊、飛行控制模塊、載荷艙等功能模塊；當進行有人飛行時，載荷艙可為駕駛艙；當進行無人飛行時，由遙控站遙控飛行，載荷艙可用于載物。
[0012]所述帶導流舵的涵道升力風扇，其主要由螺旋槳、螺旋槳驅(qū)動單元、導流舵、導流舵驅(qū)動單元、涵道等構(gòu)成；螺旋槳周邊設(shè)置涵道，涵道用于提高螺旋槳效率，保護螺旋槳并提高安全性，降低螺旋槳噪聲；螺旋槳由螺旋槳驅(qū)動單元驅(qū)動；在涵道升力風扇的進風側(cè)或出風側(cè)，設(shè)置由導流舵驅(qū)動單元驅(qū)動的導流舵，導流舵舵面與涵道升力風扇升力方向所形成的偏轉(zhuǎn)角可根據(jù)飛行控制要求動態(tài)調(diào)整；所有涵道升力風扇驅(qū)動的氣流作用于各自的導流舵所產(chǎn)生的垂直于涵道升力風扇升力方向的分力的合力距來平衡螺旋槳的自旋力矩和控制飛行姿態(tài)，
[0013]所述多個涵道升力風扇，涵道升力風扇不需嚴格按照對稱和成組方式配置；涵道升力風扇可不限于必須在同一平面；涵道升力風扇的個數(shù)可以為任意個；導流舵可為全部或部分涵道升力風扇所配置。
[0014]本發(fā)明所述多旋翼飛行器:
[0015]1、飛行動力由所有涵道升力風扇提供，通過飛行控制模塊控制各涵道升力風扇螺旋槳的轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生的升力，維持多旋翼飛行器的前后傾斜、左右傾斜的平衡；由飛行控制模塊控制的所有涵道升力風扇產(chǎn)生的升力來平衡多旋翼飛行器自身重量和外部干擾，實現(xiàn)多旋翼飛行器的上升、下降、懸停動作，并保持多旋翼飛行器的前后傾斜、左右傾斜的平衡。
[0016]2、多旋翼飛行器的向前、向后飛行，由多旋翼飛行器在水平面內(nèi)的前傾、后傾時所有涵道升力風扇產(chǎn)生的升力與多旋翼飛行器自身重力的合力來驅(qū)動。
[0017]3、多旋翼飛行器的左右平飛，由多旋翼飛行器在水平面內(nèi)的左右傾斜時所有涵道升力風扇產(chǎn)生的升力與多旋翼飛行器自身重力的合力來驅(qū)動。
[0018]4、導流舵舵面與涵道升力風扇升力方向形成偏轉(zhuǎn)角，涵道升力風扇驅(qū)動的氣流作用于導流舵所產(chǎn)生的垂直于涵道升力風扇升力方向的分力，其的大小可隨涵道升力風扇螺旋槳的轉(zhuǎn)速和導流舵的偏轉(zhuǎn)角的變化而變化。
[0019]5、由涵道升力風扇驅(qū)動的氣流作用于導流舵時所產(chǎn)生的垂直于涵道升力風扇升力方向的分力的合力距來平衡所有涵道升力風扇螺旋槳的自旋力矩和外部干擾，實現(xiàn)多旋翼飛行器左右旋轉(zhuǎn)平衡以及驅(qū)動多旋翼飛行器左右轉(zhuǎn)向。
[0020]6、由涵道升力風扇驅(qū)動的氣流作用于導流舵時所產(chǎn)生的垂直于涵道升力風扇升力方向的分力的合力距來平衡所有涵道升力風扇螺旋槳的自旋力矩，涵道升力風扇的螺旋槳的轉(zhuǎn)速調(diào)整不受限于螺旋槳自旋力矩平衡，螺旋槳的轉(zhuǎn)速可按多旋翼飛行器重心的實時變化而動態(tài)調(diào)整，多旋翼飛行器重心不必重合于其結(jié)構(gòu)中心。
[0021]7、通過飛行控制模塊控制所有導流舵的偏轉(zhuǎn)角，涵道升力風扇驅(qū)動的氣流作用于導流舵時所產(chǎn)生的垂直于涵道升力風扇升力方向的分力不僅用于控制多旋翼飛行器的左右旋轉(zhuǎn)平衡和左右轉(zhuǎn)向，還可以為多旋翼飛行器提供額外的驅(qū)動力，該驅(qū)動力與多旋翼飛行器前后、左右傾斜時所有涵道升力風扇產(chǎn)生的升力、飛行器自身重力共同作用，提高了多旋翼飛行器的抗風能力和飛行平穩(wěn)性。
[0022]8、飛行控制模塊檢測多旋翼飛行器的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)并根據(jù)飛行控制要求，控制各涵道升力風扇螺旋槳的轉(zhuǎn)速和導流舵的偏轉(zhuǎn)角，控制和保持多旋翼飛行器的飛行姿態(tài)，實現(xiàn)各種飛行動作。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:當多旋翼飛行器的部分涵道升力風扇失效時，只要保證剩余有效的涵道升力風扇的最大升力能平衡多旋翼飛行器的重量，改變剩余有效螺旋槳的轉(zhuǎn)速和導流舵的偏轉(zhuǎn)角，各螺旋槳的自旋力矩仍然可由導流舵提供的作用力來平衡，多旋翼飛行器仍然可以保持飛行姿態(tài)穩(wěn)定而不會失控墜毀，具有較高的故障冗余度，提高了飛行安全性，可適用于載人等多用途飛行；多個導流舵互為備份，部分導流舵失效時，不會影響多旋翼飛行器的穩(wěn)定飛行；各涵道升力風扇螺旋槳不需要頻繁改變轉(zhuǎn)速來平衡各螺旋槳的自旋力矩，提高了飛行效率；各涵道升力風扇螺旋槳的轉(zhuǎn)速調(diào)整不受限于螺旋槳自旋力矩平衡，螺旋槳的轉(zhuǎn)速可根據(jù)飛行器自身重心位置的變化而實時動態(tài)調(diào)整并保持飛行器平衡，多旋翼飛行器對飛行過程中重心位置變化的自適應性好；通過改變各涵道升力風扇螺旋槳的轉(zhuǎn)速和導流舵的偏轉(zhuǎn)角度，可有效提高飛行器的抗風能力和飛行穩(wěn)定性；螺旋槳外圍設(shè)置涵道，降低飛行噪音，并提高了多旋翼飛行器的飛行安全性。
[0024]從以上所述的內(nèi)容，該多旋翼飛行器具有結(jié)構(gòu)簡單、飛行安全性高、飛行穩(wěn)定性好、具有較高的故障冗余度，可較好的適用于載人、載物等多用途飛行。
【附圖說明】
[0025]圖1所示為本發(fā)明第一實施例中多旋翼飛行器的立體示意圖
[0026]圖2所示為本發(fā)明第一實施例中多旋翼飛行器的爆炸示意圖
[0027]圖3所示為本發(fā)明第一實施例中帶偏轉(zhuǎn)舵的涵道升力風扇模組的爆炸示意圖
[0028]圖4所示為本發(fā)明第一實施例中多旋翼飛行器機身組件的立體示意圖
[0029]圖5所示為本發(fā)明第二實施例中多旋翼飛行器的立體示意圖
[0030]圖中所述:機架1、動力模塊2、飛行控制模塊3、載荷艙4、起落架5、螺旋槳6、螺旋槳驅(qū)動單元7、涵道8、導流舵驅(qū)動單元9、導流舵10
具體實施方案
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]參圖1和圖2所示，多旋翼飛行器包括機架1、動力模塊2、飛行控制模塊3、載荷艙
4、起落架5、螺旋槳6、螺旋槳驅(qū)動單元7、涵道8、