固定翼多轴飞行器的制造方法

固定翼多轴飞行器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种固定翼多轴飞行器，属于飞行器领域，包括相互连接的固定翼和多轴旋翼机架，多轴旋翼机架上设置有多个旋翼机构，旋翼机构包括螺旋桨和旋转轴，螺旋桨与驱动装置转动连接，驱动装置与旋转轴固定连接，旋转轴与旋转控制机构连接。该固定翼多轴飞行器同时具备了固定翼飞行器和多轴飞行器的优点，可实现多轴模式、固定翼模式以及固定翼和多轴混合模式，兼顾了垂直起降、空中悬停、飞行速度快、飞行时间长的特点。
【专利说明】
固定翼多轴飞行器
技术领域
[0001]本实用新型涉及飞行器领域，具体而言，涉及一种固定翼多轴飞行器。
【背景技术】
[0002]目前，飞行器的种类繁多，例如四轴飞行器和固定翼无人机等。
[0003]四轴飞行器的旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四轴飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置，在调节的过程中消耗的电能比较大，高能耗直接导致续航时间短的问题；四轴飞行器飞行速度慢，目前较高端的中小型四轴飞行器的垂直上升最大速度一般为9m/s，水平速度最大只有25m/s;由于续航时间短、飞行速度慢，导致诸如运输、快递、巡线等都难以有效实现。目前四轴飞行器大多数应用均在极其有限空间、时间范围内进行。
[0004]—般固定翼无人机是依靠机头的电动机带动螺旋桨高速运转，然后提供推力，当推力大于滑轮的摩擦阻力时，飞机就会向前运动。固定翼飞机在空中飞行速度较快，需要操舵手有良好的反应能力，还有较强的操作技巧，相比于多轴无人机来说，操作是比较复杂的。另外，由于固定翼无人机只有一个提供推力的螺旋桨，且方向是水平的，在飞机的垂直方向上并没有外加的力来平衡飞机机体的重力，没有外加的力来调整飞机的姿态，所以固定翼只能在空中飞行时，利用机翼和尾翼产生的升力和其他力，才能保持平衡，而不能悬停在空中。
[0005]目前，尚无一种兼顾垂直起降、空中悬停、飞行速度快、飞行时间长的飞行器。【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供了一种固定翼多轴飞行器，旨在改善上述问题。
[0007]本实用新型是这样实现的:
[0008]—种固定翼多轴飞行器，包括相互连接的固定翼和多轴旋翼机架，所述多轴旋翼机架上设置有多个旋翼机构，所述旋翼机构包括螺旋桨和旋转轴，所述螺旋桨与驱动装置转动连接，所述驱动装置与所述旋转轴固定连接，所述旋转轴与旋转控制机构连接。
[0009]进一步地，所述螺旋桨与所述固定翼的机翼位于同一平面。
[0010]采用多旋翼与固定翼相融合的平面布局结构，使飞行器具有良好的飞行效率，并且在垂直起降和空中悬停状态下，提高多轴旋翼的运行效率。
[0011 ]进一步地，所述螺旋桨位于所述固定翼的正投影范围外。
[0012]螺旋桨和固定翼形成进、排气不遮挡的平面布局结构，提高螺旋桨的工作效率(影响排气量、排气效率、排气方向)，进而提高多轴模式下所能产生的升力。
[0013]进一步地，所述旋转控制机构包括控制装置和传动齿轮，所述传动齿轮固定套设于所述旋转轴上，所述控制装置与所述传动齿轮通过传动机构连接。
[0014]旋转控制机构能够快速控制旋转轴旋转，通过旋转轴的旋转，实现螺旋桨旋转平面的转动，通过螺旋桨在不同转动平面的转动，可为飞行器提供升力、推力以及调整飞行姿态，增强飞行稳定性和操作性。旋转控制机构控制方便快捷，可以实现多种飞行模式的快速切换，并且结构简单，传动精确，易于操作。
[0015]进一步地，所述多轴旋翼机架包括横杆，所述横杆与所述旋转轴通过第一连接件连接，所述控制装置安装于所述第一连接件上。
[0016]通过设置横杆和第一连接件，能够对控制装置起到固定作用，可实现该旋转控制机构与多轴旋翼机架的连接和固定。
[0017]进一步地，所述第一连接件包括相互连接的第一T形连接件和第一固定板，所述第一 T形连接件包括第一连接部和第一固定部，所述第一连接部与所述旋转轴通过轴承连接，所述横杆固定于所述第一固定部和所述第一固定板之间，所述控制装置安装于所述第一固定部上。
[0018]控制装置固定在第一固定部上，固定牢靠，使控制装置能够很好地控制传动齿轮转动。旋转轴在传动齿轮的带动下转动时，轴承转动，既能够保证旋转轴的转动，也能够使旋转轴牢靠地与第一连接部连接，使旋转轴不会发生偏移或晃动，传动更加精准。
[0019]进一步地，还包括轴杆连接机构，所述旋转轴的两端分别设置有螺旋桨，所述横杆包括第一横杆和第二横杆，所述第一横杆通过所述旋转控制机构与所述旋转轴连接，所述第二横杆通过所述轴杆连接机构与所述旋转轴连接。
[0020]两个螺旋桨安装于同一旋转轴上，形成一组螺旋桨，当该旋转轴旋转时，两个螺旋桨和驱动装置均随着旋转轴发生旋转，使得两个螺旋桨的转动平面发生变化，即实现了一组螺旋桨共轴转动，可以同时控制两个螺旋桨的动力输出，实现速度的成倍提升，机动性高。轴杆连接机构能够实现第二横杆与旋转轴的连接和固定。
[0021]进一步地，所述旋转轴为两个，两个所述旋转轴的两端均设置有螺旋桨，其中一个旋转轴通过所述旋转控制机构和所述轴杆连接机构分别与所述第一横杆和所述第二横杆连接，另一个旋转轴通过所述轴杆连接机构和所述旋转控制机构分别与所述第一横杆和所述第二横杆连接。
[0022]螺旋桨为四个，即该固定翼多轴飞行器为固定翼四轴飞行器，四轴旋翼形成接近正方形的布局结构，对飞行控制和飞行效率发挥有利，既兼顾了两种飞行器的特点，同时提高了飞行效率。
[0023 ]进一步地，还包括推进螺旋桨，所述推进螺旋桨设置于所述固定翼的头部或尾部。
[0024]通过设置推进螺旋桨，提高飞行模式切换效率，增强模式切换的稳定性。推进螺旋桨可以让飞行速度更快提升并达到固定翼模式飞行所需要的速度，解决多轴模式提速慢的问题，确保飞行模式切换高效实现。同时，推进螺旋桨也可以进一步增大推力，提高飞行速度。
[0025]进一步地，所述固定翼包括固定翼骨架和机身板，所述机身板与所述固定翼骨架连接，所述固定翼骨架与所述多轴旋翼机架连接。
[0026]该固定翼既有飞翼布局，而且重量轻，力学性能好，在空中飞行时抗弯抗扭力强。
[0027]本实用新型提供的固定翼多轴飞行器的有益效果是:该固定翼多轴飞行器同时具备了固定翼飞行器和多轴飞行器的优点，可实现多轴模式、固定翼模式以及固定翼和多轴混合模式。该固定翼多轴飞行器具有以下优点:
[0028]1.具有固定翼飞行器的机翼，使其在飞行过程中可以利用较低的能耗(推力)获得较大的升力，进而降低能耗，大大提升飞行器的续航能力。
[0029]2.具有多轴飞行器垂直起降的功能，起飞不再受地形条件约束，可以在任意地形上完成起飞、降洛。
[0030]3.具有空中悬停的功能，其飞行路线不再受地理环境影响，可以在譬如丛林、山沟、楼宇等飞行空间狭小的环境下正常飞行。
[0031 ] 4.旋转轴可转动，使得螺旋桨转动，升力变推力，飞行速度大大提高，极大程度地拓展应用领域。
[0032]5.固定翼飞行模式和多轴飞行模式可以快速切换，并具有混合控制能力，从而能够以多种姿态进行飞行，增强飞行稳定性与操纵性。
[0033]6.采用模块化设计，使其能够更好的与现有的多轴飞行器进行组合设计，扩展多轴飞行器的功能与应用领域。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0035]图1为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的顶侧视角的结构示意图；
[0036]图2为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的底侧视角的结构示意图；
[0037]图3为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的旋转控制机构的结构示意图；
[0038]图4为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的旋转控制机构的底侧视角的结构示意图；
[0039]图5为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的旋转控制机构在两个螺旋桨共轴时的结构示意图；
[0040]图6为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的轴杆连接机构的结构示意图；
[0041]图7为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的多轴旋翼机架的结构示意图；
[0042]图8为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的杆件连接件的结构示意图；
[0043]图9为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的迎角控制系统的结构示意图；
[0044]图10为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的迎角控制机构的结构示意图；
[0045]图11为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器的迎角控制系统的铰链的结构示意图；
[0046]图12为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器在其中一种迎角下的飞行姿态不意图；
[0047]图13为本实用新型实施例提供的固定翼多轴飞行器在另一种迎角下的飞行姿态示意图。
[0048]图中标记分别为:
[0049]固定翼101;多轴旋翼机架102;螺旋桨103;旋转轴104;控制装置105;传动齿轮106;主动齿轮107;横杆108;第一横杆109;第二横杆110;第一 T形连接件111;第一固定板112;第一连接部113;第一固定部114;第二 T形连接件115;第二固定板116;第二连接部117;第二固定部118;竖杆119;杆件连接件120;第一杆件连接部121;第二杆件连接部122;第一通孔123;第二通孔124;第一锁紧块125;第二锁紧块126;第三锁紧块127;第四锁紧块128;铰链129;迎角控制机构130 ;迎角控制模块131;齿条132;升降驱动齿轮133 ;铰链连接件134;连接杆135;转轴136;第三T形连接件137;第三固定板138。
【具体实施方式】
[0050]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0051 ] 实施例
[0052]请参阅图1和图2，本实施例提供了一种固定翼多轴飞行器，该固定翼多轴飞行器包括相互连接的固定翼101和多轴旋翼机架102，多轴旋翼机架102上设置有多个旋翼机构，旋翼机构包括螺旋桨103和旋转轴104，螺旋桨103与驱动装置转动连接，驱动装置与旋转轴104固定连接，旋转轴104与旋转控制机构连接。
[0053]旋翼机构为多个，螺旋桨103的数量不受限制，每个螺旋桨103连接一个驱动装置，驱动装置优选为电机。例如，旋翼机构为三个，成等腰三角形分布，其中一个位于靠近固定翼101的头部的位置，另两个的连线与固定翼101的延伸方向垂直。
[0054]另外，可以是一个螺旋桨103配备一个旋转轴104，每个螺旋桨103都是一个独立的整体，可以独立的在空间中实现任意转动;也可以是一个旋转轴104安装多个螺旋桨103。旋转控制机构用于控制旋转轴104的旋转。另外，可以是一个旋转控制机构通过一个旋转轴104与一个螺旋桨103连接，控制一个螺旋桨103的偏转，也可以是一个旋转控制机构通过同一个旋转轴104控制两个螺旋桨103的偏转，此时这两个螺旋桨103共轴转动。
[0055]本实施例中，优选采用四个螺旋桨103，每个螺旋桨103与一个驱动电机连接，四个螺旋桨103两两为一组，同一组的两个螺旋桨103分别与一个旋转轴104的两端连接，即旋转轴104为两个，两个旋转轴104的两端均设置有螺旋桨103。两组螺旋桨103—前一后分布。
[0056]该固定翼多轴飞行器的工作原理为:
[0057]A.多轴模式:在起降时，多轴旋翼机架102上的多个螺旋桨103的工作方向垂直于机身，只依靠多个螺旋桨103提供的升力进行垂直起降。当它垂直上升到某一高度时，利用多轴的平衡性来使它悬停在空中。再利用多轴飞行器的多个垂直的螺旋桨103提供的动力向前飞行。
[0058]B.固定翼101模式:当飞行器速度到达一定速度后，螺旋桨103进行90°的偏转，工作方向与飞行器飞行方向一致。而且固定翼101飞行模式和四轴飞行模式可以快速、反复切换，从而能够以多种姿态进行飞行。
[0059]C.固定翼101和多轴的混合模式:当飞行器使用固定翼101模式在空中飞行时，遇到一些突发状况，比如:乱流、一个或一组螺旋桨103发生故障，就会采取混合模式。由于前后两组螺旋桨103的电机是共轴转动，且都是被独立控制的。所以，(I)当遇上紊流时，它可以让任意的单独一组螺旋桨103继续保持原来的工作状态，另外一组螺旋桨103进行共轴转动，进行飞行器平衡和姿态的调整。(2)当遇上飞行器一个螺旋桨103发生故障时，飞行器的一组完好的螺旋桨103和另一组的一个正常工作的螺旋桨103进行配合，控制三个螺旋桨103的转速和方向，调整好飞行器姿态。(3)如果是飞行器的任意一组螺旋桨103发生故障，那么剩余的那组正常工作的螺旋桨103则共轴偏转一些角度，并降低飞行器的飞行速度，以保持飞行器平稳飞行。
[0060]该固定翼多轴飞行器采用固定翼101与多旋翼相融合的布局设计，同时具备了固定翼飞行器和多轴飞行器的优点，兼顾了垂直起降、空中悬停、飞行速度快、飞行时间长的特点，可实现多轴模式、固定翼101模式以及固定翼101和多轴混合模式，并具有良好的飞行效率。
[0061 ]该固定翼多轴飞行器具有以下优点:
[0062]1.具有固定翼飞行器的机翼，使其在飞行过程中可以利用较低的能耗(推力)获得较大的升力，进而降低能耗，大大提升飞行器的续航能力。
[0063]2.具有多轴飞行器垂直起降的功能，起飞不再受地形条件约束，可以在任意地形上完成起飞、降洛。
[0064]3.具有空中悬停的功能，其飞行路线不再受地理环境影响，可以在譬如丛林、山沟、楼宇等飞行空间狭小的环境下正常飞行。
[0065]4.旋转轴104可转动，使得螺旋桨103转动，升力变推力，飞行速度大大提高，极大程度地拓展应用领域。
[0066]5.固定翼101飞行模式和多轴飞行模式可以快速切换，并具有混合控制能力，从而能够以多种姿态进行飞行，增强飞行稳定性与操纵性。
[0067]6.采用模块化设计，使其能够更好的与现有的多轴飞行器进行组合设计，扩展多轴飞行器的功能与应用领域。
[0068]在上述实施例提供的固定翼多轴飞行器的技术方案的基础上，进一步地，为了提高飞行器的飞行效率，本实施例对固定翼101与多旋翼相融合的布局进行了优化设计。
[0069]请参阅图1和图2，固定翼101的机身采用飞翼布局，固定翼101包括固定翼骨架和机身板，机身板和固定翼骨架连接，固定翼骨架与多轴旋翼机架102连接。用较轻的且力学性能较好的材料做成固定翼骨架，该固定翼101既有飞翼布局，而且重量轻，力学性能好，在空中飞行时抗弯抗扭力强。
[0070]采用多轴旋翼机架102，在多轴旋翼机架102上安装旋转控制机构，在旋转控制机构的控制下，旋转轴104可进行360°任意旋转。
[0071]螺旋桨103与固定翼101的机翼位于同一平面。采用多旋翼与固定翼101相融合的平面布局结构，使飞行器具有良好的飞行效率，并且在垂直起降和空中悬停状态下，提高多轴旋翼的运行效率。
[0072]螺旋桨103和固定翼101可采用进、排气部分遮挡或进、排气不遮挡的平面布局形式，均能够正常工作。本实施例中，作为优选，螺旋桨103位于固定翼101的正投影范围外，SP螺旋桨103和固定翼101形成进、排气不遮挡的平面布局结构，提高螺旋桨103的工作效率(影响排气量、排气效率、排气方向)，进而提高多轴模式下所能产生的升力。
[0073]螺旋桨103为四个，即该固定翼多轴飞行器为固定翼四轴飞行器，四轴旋翼形成接近正方形的布局结构，对飞行控制和飞行效率发挥有利，既兼顾了两种飞行器的特点，同时提尚了飞彳丁效率。
[0074]进一步地，为了保证旋转控制机构能够快速高效地控制旋转轴104旋转，本实施例提供的固定翼多轴飞行器采用了优化设计的旋转控制机构。
[0075]具体地，请参阅图1?图5，旋转控制机构包括控制装置105和传动齿轮106，传动齿轮106固定套设于旋转轴104上，控制装置105与传动齿轮106通过传动机构连接。作为优选，本实施例中的传动机构为主动齿轮107，主动齿轮107与传动齿轮106啮合，主动齿轮107与控制装置105连接。当然，传动机构也可以采用其他结构，只要能够实现将控制装置105的动力传递给传动齿轮106即可。例如，传动机构可以为蜗杆，蜗杆与传动齿轮106啮合，蜗杆与控制装置105连接。
[0076]旋转控制机构能够快速控制旋转轴104旋转，通过旋转轴104的旋转，实现螺旋桨103旋转平面的转动，通过螺旋桨103在不同转动平面的转动，可为飞行器提供升力、推力以及调整飞行姿态，增强飞行稳定性和操作性。旋转控制机构控制方便快捷，可以实现多种飞行模式的快速切换，并且结构简单，传动精确，易于操作。
[0077]控制装置105包括控制模块和控制电机，控制模块与控制电机电连接，控制电机与主动齿轮107连接。控制模块优选为遥控模块，可通过遥控进行控制，使得该固定翼多轴飞行器可用作航模飞行器，控制操作方便。
[0078]控制电机工作带动主动齿轮107转动，控制模块控制控制电机的启停、正反转以及转速等，从而实现旋转轴104的转停、转向以及转速等，使得旋转轴104的控制精确，快速高效地实现多种飞行模式的切换。
[0079]多轴旋翼机架102包括横杆108，横杆108与旋转轴104通过第一连接件连接，控制装置105安装于第一连接件上。通过设置横杆108和第一连接件，能够对控制装置105起到固定作用，可实现该旋转控制机构与多轴旋翼机架102的连接和固定。
[0080]第一连接件包括第一T形连接件111和第一固定板112，第一T形连接件111包括第一连接部113和第一固定部114，第一连接部113与旋转轴104通过轴承连接，第一固定部114和第一固定板112通过四个螺栓连接，第一横杆109固定于第一固定部114和第一固定板112之间，控制装置105安装于第一固定部114上。
[0081]控制装置105固定在第一固定部114上，固定牢靠，使控制装置105能够很好地控制传动齿轮106转动。旋转轴104在传动齿轮106的带动下转动时，轴承转动，既能够保证旋转轴104的转动，也能够使旋转轴104牢靠地与第一连接部113连接，使旋转轴104不会发生偏移或晃动，传动更加精准。
[0082]请参阅图1、图2、图5?图7，该固定翼多轴飞行器还包括轴杆连接机构，旋转轴104的两端分别设置有螺旋桨103，横杆108包括第一横杆109和第二横杆110，对于同一个旋转轴104而言，第一横杆109通过旋转控制机构与旋转轴104连接，第二横杆110通过轴杆连接机构与旋转轴104连接。
[0083]请参阅图1、图2和图7，本实施例中，旋转轴104为两个，两个旋转轴104的两端均设置有螺旋桨103，其中一个旋转轴104通过旋转控制机构和轴杆连接机构分别与第一横杆109和第二横杆110连接，另一个旋转轴104通过轴杆连接机构和旋转控制机构分别与第一横杆109和第二横杆110连接。也就是说，第一横杆109的一端与其中一个旋转轴104通过旋转控制机构连接，另一端与另一个旋转轴104通过轴杆连接机构连接;与第一横杆109通过旋转控制机构连接的旋转轴104与第二横杆110是通过轴杆连接机构连接的，与第一横杆109通过轴杆连接机构连接的旋转轴104与第二横杆110是通过旋转控制机构连接的。
[0084]两个螺旋桨103安装于同一旋转轴104上，形成一组螺旋桨103，当该旋转轴104旋转时，两个螺旋桨103和电机均随着旋转轴104发生旋转，使得两个螺旋桨103的转动平面发生变化，即实现了一组螺旋桨103共轴转动，可以同时控制两个螺旋桨103的动力输出，实现速度的成倍提升，机动性高。本实施例可同时控制两组螺旋桨103的共轴转动。
[0085]请参阅图1、图2、图5?图7，轴杆连接机构包括第二连接件，第二连接件包括第二T形连接件115和第二固定板116，第二 T形连接件115包括第二连接部117和第二固定部118，第二连接部117与旋转轴104通过轴承连接，第二横杆110固定于第二固定部118和第二固定板116之间，使第二横杆110与旋转轴104能够牢靠连接，既保证了旋转轴104的转动，又能够对旋转轴104起到支撑和连接作用。
[0086]进一步地，请参阅图7和图8，本实施例提供的固定翼多轴飞行器采用了可拆卸机架结构，即固定翼101和多轴旋翼机架102是可拆卸连接的。固定翼101上设置有竖杆119，横杆108设置于多轴旋翼机架102上，横杆108与螺旋桨103连接，横杆108与竖杆119通过杆件连接件120可拆卸连接。
[0087]杆件连接件120包括第一杆件连接部121和第二杆件连接部122，第一杆件连接部121上设置有第一通孔123，横杆108能够穿过第一通孔123，第一杆件连接部121设置有第一锁紧块125和第二锁紧块126，第一通孔123由第一锁紧块125和第二锁紧块126围成，第一锁紧块125与第二锁紧块126通过锁紧装置连接。第二杆件连接部122上设置有第二通孔124，竖杆119能够穿过第二通孔124，第二杆件连接部122设置有第三锁紧块127和第四锁紧块128，第二通孔124由第三锁紧块127和第四锁紧块128围成，第三锁紧块127与第四锁紧块128通过锁紧装置连接。
[0088]多轴旋翼机架102能够与固定翼101可拆卸，既保证精确的连接装配，又使得飞行器可拆成为独立的多轴飞行器和固定翼飞行器，能够实现一机多用。
[0089]进一步地，请参阅图9?图13，该固定翼多轴飞行器上还设置有迎角控制系统，使得飞行器能够在起降和飞行过程中的迎角得到实时调节，保证起降的正常进行，保证平稳飞行。该迎角控制系统包括铰链129和迎角控制机构130，多轴旋翼机架102的横杆108与竖杆119连接，竖杆119与固定翼101通过铰链129连接，迎角控制机构130用于调节固定翼101与多轴旋翼机架102之间的夹角。
[0090]固定翼多轴飞行器的迎角控制系统设计，使得飞行器在飞行模式转换过程中保持平稳飞行。从垂直升起到水平飞行的转换过程，首先运用多轴模式，将四个螺旋桨103整体向前倾斜，开始向前飞行，向前旋转的过程中四个电机是在同一平面内。多轴桨面向前倾斜时会导致飞行器整体前倾导致迎角减小，通过迎角控制系统的控制来调节因转换过程中导致的迎角变化。当飞行过程中需要改变迎角时，可通过迎角控制系统调节迎角。当飞行的速度达到固定翼101能够产生足够的升力时可以切换成固定翼101模式。
[0091]迎角控制机构130包括迎角控制模块131、升降驱动装置以及升降装置，迎角控制模块131和升降驱动装置安装于多轴旋翼机架102上，迎角控制模块131与升降驱动装置连接，升降驱动装置与升降装置连接，升降装置与固定翼101连接。升降装置包括升降杆和升降传动机构，升降传动机构与升降驱动装置连接，升降传动机构与升降杆连接，升降杆与固定翼101连接。
[0092]作为优选，升降杆为齿条132，升降传动机构为升降驱动齿轮133，齿条132与升降驱动齿轮133啮合，齿条132远离升降驱动齿轮133的一端与固定翼101连接，迎角控制模块131通过连接杆135与多轴旋翼机架102连接。
[0093]在升降驱动装置的驱动下，升降驱动齿轮133转动，带动齿条132上下运动，齿条132带动固定翼101的一端升降并绕铰链129转动。采用升降驱动齿轮133和齿条132配合的结构，能够使升降更加快速，传动平稳，易于控制。
[0094]升降杆与固定翼101的连接点高于铰链129的铰接点，迎角控制机构130设置于铰链129与固定翼101的机头之间。
[0095]在起飞时，通过迎角控制机构130调整升降杆与固定翼101的连接点高于铰链129的铰接点，这样固定翼101的机头是向上抬起的，固定翼101与多轴旋翼机架102之间形成“正升力安装角”，可产生正升力。固定翼多轴飞行器的“正升力安装角”设计，使得飞行器在飞行模式转换过程中保持平稳飞行。
[0096]铰链129包括铰链连接件134和转轴136，转轴136与固定翼101连接，铰链连接件134上设置有轴承，转轴136穿过该轴承，竖杆119与转轴136通过铰链连接件134转动连接。铰链连接件134为两个，转轴136的两端分别与固定翼1I连接。
[0097]铰链连接件134包括第三T形连接件137和第三固定板138，轴承设置于第三T形连接件137的一端上，竖杆119固定于第三T形连接件137和第三固定板138之间。
[0098]进一步地，该固定翼多轴飞行器还包括推进螺旋桨(图示中未示出)，推进螺旋桨设置于固定翼101的头部或尾部。作为优选，推进螺旋桨与固定翼101可拆卸连接。
[0099]本实施例中，由于螺旋桨103为四个，该推进螺旋桨也可以认为是第五轴，这样可以使它在固定翼101模式下飞行时有5个同方向工作的轴，使它的的速度有更大的提升，提高飞行模式切换效率，增强模式切换的稳定性。第五轴可以让飞行速度更快提升并达到固定翼101模式飞行所需要的速度，解决多轴模式提速慢的问题，确保飞行模式切换高效实现。同时，推进螺旋桨也可以进一步增大推力，提高飞行速度。
[0100]综上，本实施例提供的固定翼多轴飞行器至少具有以下特点:
[0101]1.固定翼多轴飞行器具有垂直起降、空中悬停等多旋翼飞行器功能，实现点对点灵活飞行。该飞行器的多旋翼设计、并配备相应的旋转控制机构，使得飞行器可以借助旋翼的运转而产生升力，在旋转控制机构的运作与保证下，实现垂直起降与空中悬停，以及多旋翼飞行器的6种运动方式。垂直起降使得飞行器起飞不再受地形条件约束，可以在任意地形上完成起飞、降落;空中悬停使得飞行的应用领域得到极大拓展;6种运动方式使得飞行器及其灵活与方便，其飞行路线不再受地理环境影响，可以在譬如丛林、山沟、楼宇等飞行空间狭小的环境下正常飞行。以固定翼四轴飞行器为例，四个螺旋桨103搅动空气并大量向下排气，进而使飞行器获得足够升力;旋转控制机构调节各桨的旋转速度以改变总升力的大小，进而控制飞行器的升降；旋转控制机构调节各桨的旋转速度，调节各桨升力，产生各种飞行姿态，实现上述的6种运动方式。
[0102]2.固定翼多轴飞行器具有固定翼飞行器的功能，在飞行过程中利用机翼与气流作用产生升力，降低能耗，大大提升飞机的续航能力。在一定速度的飞行过程中，机翼周围的气流发生转向并形成“下洗流”，上下翼面空气流速、压强发生变化，同周围环境空气形成压强差，产生升力。发动机消耗能量并产生动力(推力)，用于抵抗飞行过程中遇到的阻力并产生一定的飞行速度和加速度。在一定的飞行速度条件下，飞行器正常飞行的同时，推力小于甚至远小于重力(升力)，进而实现节省能耗目的。以固定翼四轴飞行器为例，60km/小时的飞行速度既可以产生足够的升力以抵抗自身重量，而此时的飞行阻力仅为升力的20%，既同等重量的多轴飞行器能耗的20%，节能效果非常明显。能耗的节省同时也延长了续航时间、工作时间，极大程度地弥补多轴飞行器能耗高、工作时间短的缺点。
[0103]3.固定翼多轴飞行器的旋翼转动功能，极大地增强动力，提升飞行速度，拓展应用领域。以固定翼四轴飞行器为例，4个旋翼转动90°，将多轴模式的动力全部或部分转化成固定翼101飞行的推力，使得推力增大数倍，进而提高飞行速度，达到200km/h以上。200km/h以上的飞行速度已经超过诸如汽车、轮船、火车等主要交通工具，具备便捷、快速、点对点运输的条件，并具有显著的优越性。可预见的未来应用包括短程运输、快递、送货等交通运输行业，快速监控、巡逻、追踪等社会服务领域，乃至于低空侦察、拍摄、投送、单兵服务等军事领域。
[0104]4.固定翼多轴飞行器的旋翼转动设计为独立控制单元，提高飞行器的飞行稳定性。飞行结构与参数设计的合理设计，使其在遇到一定外力干扰时能自行恢复飞行姿态，在舵面的调节与控制下，保持飞行稳定。固定翼多轴飞行器各旋翼的独立控制可产生比舵面更大大的作用力矩，调节的效能提升。多轴飞行器的旋翼联合控制姿态技术及原理应用到固定翼多轴飞行器，拓展飞行稳定性控制，效能更高的多轴旋翼控制技术提升飞行稳定性。
[0105]5.固定翼多轴飞行器的旋翼转动设计为独立控制单元，提高飞行器的操控性。具备多轴飞行控制模式，其稳定、灵活的操作特点。固定飞行器的舵面控制与旋翼独立控制相结合，极大地增强固定翼101模式飞行过程中的操控性。前后共轴旋翼在平面姿态下的转速调节，可改变固定翼多轴飞行器的俯仰力矩，调节俯仰运动姿态;左右旋翼在平面姿态下的转速独立调节，可改变固定翼多轴飞行器的横滚力矩，调节侧倾运动姿态;共轴旋翼90°状态下的独立调节，可改变左右两侧的推力大小，实现飞行转向控制。旋翼带来的高效能操控，极大提升飞行的操控性，使固定翼多轴飞行器的应用领域可以拓展诸如复杂空间环境、特殊领域乃至军事应用领域。
[0106]6.固定翼多轴飞行器的“正升力安装角”设计，使得飞行器在飞行模式转换过程中保持平稳飞行。从垂直升起到水平飞行的转换过程，运用多轴控制模式，多轴桨面向前倾斜，往前飞行。多轴桨面向前倾斜势必导致飞行器整体前倾产生负迎角，阻碍机翼产生正升力。初始安装角和可调迎角设计，将多轴前倾角度考虑在内，使机翼在安装时与多轴平面具有较大的安装角，保证在前倾飞行时，机翼依然能产生正升力，克服多轴与固定翼101融合的矛盾。以多轴飞行模式获得足够的水平速度，达到飞行速度要求时，则切换成固定翼101模式，从而保证了由多轴模式切换成固定翼101模式的平稳与安全。从固定翼101模式转换为多轴模式并进行降落的过程，则是在固定翼101飞行模式下，开启多轴模式，逐渐降低飞行速度，减少机翼产生的升力并逐渐由旋翼升力替代，多轴模式接替固定翼101完成后，以多轴模式实现垂直降落。
[0107]7.可拓展的第五轴设计，提高飞行模式切换效率，增强模式切换的稳定性。设计可拓展的前拉或后推的第五轴，可根据具体需求考虑是否安装第五轴。第五轴的存在可以让飞行速度更快提升并达到固定翼101模式飞行所需要的速度，解决多轴模式提速慢的问题，确保飞行模式切换高效实现。同时，第五轴也可以进一步增大推力，提高飞行速度。
[0108]8.固定翼多轴飞行器的可拆卸结构，进一步增强用户体验，满足客户的具体需求。可拆卸的结构设计，使得固定翼多轴飞行器可拆分为独立的多轴飞行器和独立的固定翼飞行器。独立的多轴飞行器可以更轻的整机重量进行飞行工作，完成相应的任务。独立的固定翼飞行器可以装上轮子以滑跑方式起降，实现完成的固定翼101飞行。
[0109]9.固定翼101与多轴的融合设计，使得一个飞行器平台具有多种飞行控制模式，增强飞行器的适应能力与应用领域。
[0110]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0111]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0112]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0113]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0114]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种固定翼多轴飞行器，其特征在于，包括相互连接的固定翼和多轴旋翼机架，所述多轴旋翼机架上设置有多个旋翼机构，所述旋翼机构包括螺旋桨和旋转轴，所述螺旋桨与驱动装置转动连接，所述驱动装置与所述旋转轴固定连接，所述旋转轴与旋转控制机构连接。2.根据权利要求1所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述螺旋桨与所述固定翼的机翼位于同一平面。3.根据权利要求2所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述螺旋桨位于所述固定翼的正投影范围外。4.根据权利要求1所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述旋转控制机构包括控制装置和传动齿轮，所述传动齿轮固定套设于所述旋转轴上，所述控制装置与所述传动齿轮通过传动机构连接。5.根据权利要求4所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述多轴旋翼机架包括横杆，所述横杆与所述旋转轴通过第一连接件连接，所述控制装置安装于所述第一连接件上。6.根据权利要求5所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述第一连接件包括相互连接的第一 T形连接件和第一固定板，所述第一 T形连接件包括第一连接部和第一固定部，所述第一连接部与所述旋转轴通过轴承连接，所述横杆固定于所述第一固定部和所述第一固定板之间，所述控制装置安装于所述第一固定部上。7.根据权利要求5所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，还包括轴杆连接机构，所述旋转轴的两端分别设置有螺旋桨，所述横杆包括第一横杆和第二横杆，所述第一横杆通过所述旋转控制机构与所述旋转轴连接，所述第二横杆通过所述轴杆连接机构与所述旋转轴连接。8.根据权利要求7所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述旋转轴为两个，两个所述旋转轴的两端均设置有螺旋桨，其中一个旋转轴通过所述旋转控制机构和所述轴杆连接机构分别与所述第一横杆和所述第二横杆连接，另一个旋转轴通过所述轴杆连接机构和所述旋转控制机构分别与所述第一横杆和所述第二横杆连接。9.根据权利要求1所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，还包括推进螺旋桨，所述推进螺旋桨设置于所述固定翼的头部或尾部。10.根据权利要求1所述的固定翼多轴飞行器，其特征在于，所述固定翼包括固定翼骨架和机身板，所述机身板与所述固定翼骨架连接，所述固定翼骨架与所述多轴旋翼机架连接。
【文档编号】B64C27/26GK205469816SQ201620019128
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】李吉, 郑金辉, 刘良存, 杜定钟, 彭智川, 曾双友, 袁然
【申请人】成都学尚科技有限公司