專利名稱：多旋翼飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、航空、航天、工業(yè)、娛樂、軍事等多個領(lǐng)域的多旋翼飛行器。
背景技術(shù)：
具有垂直起降和懸停等功能的飛行器在航拍、大氣觀測、星球探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用需求。目前具有這類功能的飛行器主要有單旋翼直升機(jī)、雙旋翼直升機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等結(jié)構(gòu)形式，如美國麥道公司的MH-16直升機(jī)、俄羅斯的卡-29直升機(jī)、美國波音公司與貝爾公司的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-22和V-44等。單旋翼直升機(jī)或共軸反槳直升機(jī)需要尾槳結(jié)構(gòu)來抵消旋翼對機(jī)體產(chǎn)生的扭力，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)需要在垂直起飛和平飛狀態(tài)間進(jìn)行旋翼翼面的傾轉(zhuǎn)。
上述設(shè)計(jì)存在的問題是都有尾翼，主槳直徑相對于機(jī)體很大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)動靈活性與平穩(wěn)性較差，且飛行器的升力與重量之比較低，如果設(shè)計(jì)成小型飛行器則帶載能力很差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是解決現(xiàn)有的垂直起降、懸停飛行器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主槳相對于機(jī)體直徑大，運(yùn)動靈活性與平穩(wěn)性較差，升力與本體重量之比低，設(shè)計(jì)成小型飛行器帶載能力弱的問題。
本發(fā)明中的技術(shù)解決方案是多旋翼飛行器包括有一機(jī)體，及N個(N為偶數(shù)，如2，4，6，8等)呈水平固定安裝在機(jī)體上的正反旋翼組成，所有旋翼位于同一水平面上；正反旋翼的幾何形狀和數(shù)量都相同，呈360/N度夾角交替均布在機(jī)體的周邊，且每個旋翼的轉(zhuǎn)軸與機(jī)體的幾何中心的距離相等；旋翼既可以由電機(jī)或油機(jī)直接驅(qū)動，也可以通過同步帶等傳動裝置從機(jī)體的其他部位驅(qū)動；該飛行器的正反旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，升力向上，由于正反旋翼旋轉(zhuǎn)過程中作用在機(jī)體上的扭力矩方向相反，因此可通過調(diào)整正反旋翼的速度大小的方式實(shí)現(xiàn)整個飛行器的合扭力矩為零，所以不需要尾槳或尾翼等平衡裝置。例如，當(dāng)所有正反旋翼的轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反時，由于正反旋翼作用于機(jī)體的扭力矩大小相等、方向相反，而正反旋翼的數(shù)量相等，所以整個飛行器的合扭力矩為零，此時增大所有旋翼的轉(zhuǎn)速可使飛行器垂直起飛；如果其中一個或幾個旋翼的轉(zhuǎn)速降低，則由于扭力矩不平衡，飛行器會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由于旋翼產(chǎn)生的升力及對機(jī)體的扭力矩的大小跟轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系，所以通過調(diào)整旋翼的旋轉(zhuǎn)速度就可使飛行器產(chǎn)生運(yùn)動所需的升力或扭矩，從而實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直起降，懸停，順時針與逆時針旋轉(zhuǎn)及平飛。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明中的具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明中多旋翼飛行器的外觀示意圖；圖2是本發(fā)明中多旋翼飛行器的俯視圖；圖3是本發(fā)明中旋翼采用涵道結(jié)構(gòu)的飛行器外觀示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例為四個旋翼1、2、3、4呈90度的夾角對稱固定在一十字架形的機(jī)體7上，四個旋翼位于同一水平面上且均布在一以十字架交點(diǎn)為圓心的圓上，控制器和電池等6固定在機(jī)體的中心位置上，四個旋翼1、2、3、4由四個電機(jī)5分別獨(dú)立驅(qū)動；旋翼1、3采用正槳，順時針方向旋轉(zhuǎn)，旋翼2、4采用反槳，逆時針方向旋轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生升力皆是向上，在整個飛行的過程中，所有旋翼的轉(zhuǎn)向不變。當(dāng)四個旋翼均按圖2所示的方向以一定速度等速旋轉(zhuǎn)時，該飛行器的合扭力矩為零，可垂直起飛，加速的話即可上升，減速的話即可下降，維持速度的話可在一定高度懸停。如圖2所示，當(dāng)旋翼1和3等加速而旋翼2和4速度不變時，旋翼1和3對機(jī)體的扭力矩增大，該飛行器的合扭力矩不為零，該飛行器繞機(jī)體中心做逆時針方向旋轉(zhuǎn)；而當(dāng)旋翼2和4等加速而旋翼1和3的速度不變時，由于合扭力矩不為零，該飛行器繞機(jī)體中心做順時針方向旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，當(dāng)旋翼2加速、旋翼4減速，旋翼2增加的速度和旋翼4減少的速度相同，而旋翼1和3的速度不變時，飛行器向右平飛；反之，當(dāng)旋翼2減速而旋翼4加速時，飛行器向左平飛；當(dāng)旋翼1加速、旋翼3減速，增加的速度和減少的速度相同且旋翼2和4的速度不變時，飛行器向下平飛；反之，當(dāng)旋翼1減速而旋翼3加速時，飛行器向上平飛。因此該飛行器可通過調(diào)整不同旋翼的速度，即可靈活地實(shí)現(xiàn)垂直起降、旋停、平飛和原地旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動。該飛行器既可以采用遙控的方式控制飛行，也可以借助陀螺儀、GPS、地磁儀等設(shè)備的輔助采用自動控制的方式實(shí)現(xiàn)該飛行器的自主飛行控制或做更精確軌跡的飛行。
此外，也可通過給旋翼增加涵道等結(jié)構(gòu)提高飛行器的抗風(fēng)能力、增大升力，且可防止旋翼與環(huán)境障礙發(fā)生碰撞，提高其安全性，飛行器外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。
由上述可知，本發(fā)明中的多旋翼飛行器具有下述優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明中的飛行器可在小的空間范圍內(nèi)安裝多個旋翼，多個旋翼可產(chǎn)生較大的組合升力，升力與自重的比值較大。
2.本發(fā)明中的飛行器利用多個旋翼之間扭力相互抵消的方式防止該飛行器在空中隨意旋轉(zhuǎn)，不需要尾槳或尾翼等平衡裝置，因此易于實(shí)現(xiàn)垂直起降和空中懸停，且結(jié)構(gòu)緊湊。
3.本發(fā)明中的飛行器只通過調(diào)整多個旋翼的速度即可實(shí)現(xiàn)該飛行器的垂直起降、懸停、平飛、原地旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動，運(yùn)動靈活且懸停更平穩(wěn)。
4.本發(fā)明中的飛行器適合具有一定負(fù)載能力的小型飛行器的設(shè)計(jì)，適于在狹窄環(huán)境中使用。
權(quán)利要求
1.一種多旋翼飛行器，其特征在于其包括有機(jī)體，及N個(N為偶數(shù))水平安裝在機(jī)體上的數(shù)量相等、幾何形狀相同的正反旋翼組成，所有旋翼位于同一水平面上；正反旋翼呈360/N度夾角交替均布在機(jī)體周邊，每個旋翼的轉(zhuǎn)軸與機(jī)體的幾何中心距離相等；正反旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，升力向上，各旋翼之間的扭力可相互抵消，沒有尾槳或尾翼等平衡裝置；每個旋翼既可以由電機(jī)或油機(jī)直接驅(qū)動，也可以通過同步帶等傳動裝置從機(jī)體的其他部位驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多旋翼飛行器，其特征在于所述機(jī)體可為矩形、圓形或由中心向周邊伸出的桿構(gòu)成的輻條形，但不局限于這些形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多旋翼飛行器，其特征在于每個旋翼上的槳片數(shù)量可以為1，2，3，4，或更多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多旋翼飛行器，其特征在于每個旋翼可采用涵道結(jié)構(gòu)，以提高抗風(fēng)能力和提高升力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多旋翼飛行器，其包括有機(jī)體及多個安裝在機(jī)體上的、在同一水平面上的旋翼組成。旋翼的個數(shù)N為偶數(shù)，如N＝2，4，6，8等，是由幾何尺寸和數(shù)量都相等的正反旋翼組成。所有的旋翼呈360/N度夾角均布機(jī)體的周邊，正旋翼與反旋翼交替布置，旋向相反，升力向上。每個旋翼既可以由電機(jī)或油機(jī)直接驅(qū)動，也可以通過同步帶等運(yùn)動傳遞裝置從機(jī)體上別的部位驅(qū)動。該多旋翼飛行器的多個旋翼之間的扭力矩可相互抵消，不需要尾翼或尾槳等平衡裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動靈活，飛行器的升力與重量比值大。該多旋翼飛行器既可垂直起降，空中懸停，也能原地旋轉(zhuǎn)或平飛。
文檔編號B64C27/08GK1843847SQ20061008049
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
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