专利名称：具有滚动功能的六转子飞行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无人飞行器，特别是一种新型结构的具有滚动功能的多转子飞行器。
背景技术：
当前的大部分飞行器都是固定翼式飞行器，这种飞行器无法完成垂直起飞和降 落，需要有专用的跑道或发射装置，其机动性能有限。有翼飞行器具有垂直起飞和降落功 能，还能够在空中进行悬停，在军事侦察、反恐、公安、消防、森林巡查、核泄漏探测以及救灾 等领域具有广泛的需求，但当前的有翼飞行器的机动性和稳定性还不足。特别是当前世界 的军事冲突大部分都是在局部范围内的小规模的军事冲突，战斗场合多发生在城市背景 下，尤其是愈演愈烈的反恐战争，城市背景下对敌人的侦察、监视及位置确定等要求越来越 重要，要求所应用的飞行器具有超高的机动性。当前有翼飞行器主要有单旋翼(主旋翼+尾 桨)直升机、双悬翼(共轴反转)直升机以及四旋翼飞行器三种结构形式，比如美国麦道公 司的MH-16直升机、俄罗斯的卡-29直升机、德国Microdrone公司的四旋翼飞行器等。上 述旋翼飞行器自身都是一个运动耦合系统，在飞行中的方向和姿态是耦合的，灵活性和稳 定性较差，且飞行器的升力和重量比较低，设计成小型飞行器时带载能力很差。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有滚动功能的六转子飞行器，以克服目前的具有垂直 起降和悬停功能的飞行器的运动和姿态变化耦合、灵活性和稳定性差、升力和重量比较低 和小型化性能不足等缺陷。 本发明具有滚动功能的六转子飞行器，包括机体、连接在机体周围上的六根支撑 臂、分别设置在各支撑臂上的六个转子、设置在机体中的控制连接各转子的电控系统、其几 何中心面呈互为正交的连接为一体的三个等环径的支撑圆环；所述的六根支撑臂的几何中 心线在同一平面上，各相邻的两根支撑臂的几何中心线间夹角为60度，每根支撑臂的一端 固连在机体上，另一端固连在所述的三个支撑圆环中的一个支撑圆环上，所述的三个支撑 圆环的几何中心与机体的几何中心相重合，所述的六个转子沿机体的几何中心等臂距的分 别设置在所述的六根支撑臂上。 所述的转子是由旋翼和直接驱动连接旋翼的电机或油机构成。 每个转子旋翼的旋转平面与所述六根支撑臂的几何中心线所在平面间的夹角相 等，且同一对角线上的两个转子旋翼的旋转平面共面，相邻两个转子旋翼的旋转方向相反。
每个转子由电机或油机直接驱动，消除了传动系统的效率损失，提高了能量利用 效率和飞行器的升力/重量比。相邻两个转子的旋转方向相反，正反旋转的转子对机体的 扭力矩相反，因此可以调节六个转子的转速实现对机体的合扭力矩为零。转子旋翼的旋转 平面和机体平面间的夹角使六个转子的升力对机体的合力和合力矩在三个轴方向的六个 分量分别可控，因此可以使该飞行器在空中姿态保持不变的前提下改变运动方向，也可以 在保持运动方向不变的前提下进行姿态调节，还可以在改变运动方向的同时进行姿态的改
3变，实现了运动和姿态的完全解耦。以几何中心面呈互为正交的连接为一体的三个等环径 的支撑圆环为飞行器提供了合适的外壳，使该飞行器可以沿着地面或墙壁滚动前进，既可 以节省自身宝贵的能源同时还具有高度的隐蔽性，在以信息侦察和获取为主要目标的军事 及反恐应用上具有诱人的前景。 本发明结构的飞行器，既提高了升力/重量比，通过非共面的六个转子的转速控 制实现了三轴运动和姿态的完全解耦，又具有高度的机动性，可以实现垂直起降、快速前 飞、倒飞、悬停、飞行中任意方向改变，还可以沿着地面或建筑物的垂直外壁滚动前进。因 此，本发明所提供的这种飞行器具有当前使用的任何一种飞行器所不具备的高机动性能。
图1是本发明具有滚动功能的六转子飞行器的结构示意图；
图2是图1中所示转子结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。 参照图l，一种具有滚动功能的六转子飞行器，包括机体1、连接在机体1周围上的 六根支撑臂2、分别设置在各支撑臂2上的六个转子3、设置在机体1中的控制连接各转子 的电控系统7、其几何中心面呈互为正交的连接为一体的三个等环径的支撑圆环4、5、6 ;所 述的六根支撑臂2的几何中心线在同一平面上，各相邻的两根支撑臂的几何中心线间夹角 为60度，每根支撑臂的一端固连在机体1上，另一端固连在所述的三个支撑圆环中的一个 支撑圆环4上，所述的三个支撑圆环4、5、6的几何中心与机体1的几何中心相重合，所述的 六个转子3沿机体的几何中心等臂距的分别设置在所述的六根支撑臂2上。
参照图2，所述的转子3是由旋翼3. 1和直接驱动连接旋翼3. 1的电机或油机3. 2 构成。 每个转子旋翼3. 1的旋转平面与所述六根支撑臂2的几何中心线所在平面间的夹 角相等，且同一对角线上的两个转子旋翼的旋转平面共面，相邻两个转子旋翼的旋转方向 相反。
权利要求
一种具有滚动功能的六转子飞行器，其特征在于包括机体(1)、连接在机体(1)周围上的六根支撑臂(2)、分别设置在各支撑臂(2)上的六个转子(3)、设置在机体(1)中的控制连接各转子的电控系统(7)、其几何中心面呈互为正交的连接为一体的三个等环径的支撑圆环(4、5、6)；所述的六根支撑臂(2)的几何中心线在同一平面上，各相邻的两根支撑臂的几何中心线间夹角为60度，每根支撑臂的一端固连在机体(1)上，另一端固连在所述的三个支撑圆环中的一个支撑圆环(4)上，所述的三个支撑圆环(4、5、6)的几何中心与机体(1)的几何中心相重合，所述的六个转子(3)沿机体的几何中心等臂距的分别设置在所述的六根支撑臂(2)上。
2. 根据权利要求l所述的具有滚动功能的六转子飞行器，其特征在于所述的转子(3) 是由旋翼(3. 1)和直接驱动连接旋翼(3. 1)的电机或油机(3. 2)构成。
3. 根据权利要求2所述的六转子飞行器，其特征在于所述的每个转子旋翼(3. 1)的 旋转平面与所述六根支撑臂(2)的几何中心线所在平面间的夹角相等，且同一对角线上的 两个转子旋翼的旋转平面共面，相邻两个转子旋翼的旋转方向相反。
全文摘要
本发明涉及无人飞行器，特别是一种具有滚动功能的六转子飞行器，包括机体、连接在机体周围上的六根支撑臂、分别设置在各支撑臂上的六个转子、设置在机体中的控制连接各转子的电控系统、其几何中心面呈互为正交的连接为一体的三个等环径的支撑圆环；六根支撑臂的几何中心线在同一平面上，各相邻的两根支撑臂的几何中心线间夹角为60度，每根支撑臂的一端固连在机体上，另一端固连在所述的三个支撑圆环中的一个支撑圆环上，所述的三个支撑圆环的几何中心与机体的几何中心相重合。该飞行器可实现垂直起降、快速前飞、倒飞、悬停、还可以沿着地面或建筑物的垂直外壁滚动前进。
文档编号B64C27/08GK101704413SQ20091021790
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者孙强, 李也凡, 白越, 高庆嘉 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所