一种长航时载人飞行器的制作方法

本发明涉及飞行技术领域，更具体的说是涉及一种长航时载人飞行器。

背景技术：

多旋翼飞行器是由多组动力系统组成的飞行平台，由机架、偶数个围绕机架中心点对称分布的旋翼、驱动电机驱动电路、飞行姿态控制系统及动力系统组成。其中动力系统提供飞行器的完成飞行任务所需的全部能量；旋翼包括了桨叶及驱动电机；飞行姿态控制系统包括有陀螺仪，加速度计，电子罗盘（磁力计）等多种传感器构成的姿态感知系统、由微处理器构成的姿态解算及控制系统构成；飞行姿态控制系统通过驱动电机驱动电路控制旋翼的转速，各个组成部分通过机架整合在一起。

现有技术中多旋翼飞行器的各组动力系统中的驱动电机的转动方向及正反桨叶的选择，均是事先设计好的，后续在控制飞行器姿态时，只是单纯通过调节各组驱动电机的转速大小来改变旋翼转速，从而控制各组动力合力的大小和方向，进而控制飞行器的飞行姿态。为保持多旋翼飞行器能停留在空中，必须保证旋翼产生的垂直方向分力的和（即升力）不小于飞行器的自重，这种升力的获得显然占用了多旋翼飞行器所耗费能量的绝大部分。为获得比较长的滞空时间，现有技术只能采用减轻飞行器自重，或多带燃油或增大电池容量的方法来解决。

因此，如何提供一种长航时载人飞行器，既不减轻飞行器自重，又能增加飞行器的飞行航时是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种长航时载人飞行器，该飞行器滑翔翼系统上设有超薄太阳能电池，在保证飞行器运行时，超薄太阳能电池收集太阳能，对电源装置进行充电。本发明中实现升降的动力与实现推进与滑翔的动力分开，实现飞行器长时间飞行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种长航时载人飞行器，包括机身、升降系统、滑翔翼系统和动力系统；所述机身包括驾驶室和机身支架；所述机身支架设置在所述驾驶室下方；所述升降系统包括直升旋翼，所述直升旋翼设置在所述驾驶室上；所述动力系统为所述直升旋翼提供动力供应；所述滑翔翼系统包括尾翼系统和机翼系统；所述尾翼系统位于所述驾驶室尾部，所述尾翼系统包括推进尾翼和与所述推进尾翼相连的驱动电机；所述动力系统为所述驱动电机提供动力供应；所述机翼系统包括机翼和控制器，所述控制器控制所述机翼；所述动力系统为所述控制器提供动力供应；所述机翼为两个，分别对称设置在所述驾驶室两侧。

优选的，所述控制器包括解锁释放机构和展开锁定机构。

解锁释放机构位于该机翼的翼尖位置，即机翼展开后离飞行器最远的位置，实现折叠状态下的锁定机翼和在解锁时刻释放机翼的功能；展开锁定机构位于机翼的翼根位置，即机翼相对飞行器转动的位置，实现展开机翼和展开之后锁定机翼的功能；

优选的，所述发动机与所述直升旋翼之间的传动路径上设有电子调速器。

本发明中的飞行器在滑翔翼系统不运行的状态下，只运行升降系统，增加发动机的输出功率，通过电子调速器调整直升旋翼的转速，当直升旋翼的转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，飞行器便离地垂直上升；反之，减小发动机的输出功率，飞行器则垂直下降，直至飞行器平衡落地，实现了飞行器的垂直运动；当外界扰动量为零时，在直升旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。本发明中发动机通过直接控制直升旋翼的转速，从而控制飞行器的升降运动，保证直升旋翼产生的升力不小于飞行器的自重。

本发明中的飞行器在升降系统运行的状态下，同时运行滑翔翼系统中的尾翼系统，利用推进尾翼的旋转配合升降系统完成飞行器的转向及水平飞行、旋转等功能；当飞行场地较为空旷时，运行机翼系统，可使得飞行器滑行。

进一步地，所述动力系统包括发动机和电源装置；所述电源装置与所述驱动电机电性连接；所述控制器与所述电源装置电性连接；所述控制器与所述机翼电性连接；所述发动机与所述直升旋翼机械传动连接。

本发明通过将升降系统与滑翔翼系统的动力区分开，利用发动机控制升降系统，实现长航时载人飞行器的垂直运动和转向功能；利用电源装置控制滑翔翼系统，实现长航时载人飞行器推进尾翼的旋转，进而配合升降系统，实现长航时载人飞行器的偏航运动功能；同时，推进尾翼配合机翼，实现长航时载人飞行器的水平滑行功能。

进一步地，所述机翼为折叠翼。

本发明公开的机翼为折叠翼，在折叠翼展开时，能够为飞行器带来巨大的升力，同时使得飞行器的阻力降到最小。利用机翼的可折叠功能，增加飞行器对停放场地的兼容性和对飞行空间的适应能力。

进一步地，所述折叠翼由钛合金骨架和设有超薄太阳能电池的薄板构成；所述薄板连接在所述钛合金骨架上。

进一步地，所述滑翔翼系统还包括太阳能转化控制器；所述太阳能转化控制器与所述薄板电性连接；所述太阳能转化控制器与所述电源装置电性连接。

本发明公开的飞行器，包括多种飞行模式，当运行升降系统时，可实现飞行器的升降运动和飞行器方向的调整；当飞行器执行任务的地点宽广无障碍时，可同时启动滑翔翼系统，展开折叠翼，利用折叠翼上的超薄太阳能电池收集太阳能，再利用太阳能转化控制器将太阳能转化为电能，对电源装置进行充电，实现推进尾翼的旋转和折叠翼的折叠与伸展。

本发明在不增大电源装置电池容量的情况下，随时随地可对电源装置进行补充电量，并辅助飞行任务，节省大量的能源。本发明公开的一种长航时载人飞行器，利用超薄太阳能电池不断地对电源装置补充电量，大幅度地增加长航时载人飞行器的滞空时间，从而满足载人飞行器长航时的任务要求。

进一步地，所述直升旋翼包括至少两个旋转桨叶；所述旋转桨叶的截面是由两个弧度不同的上拱形面和下拱形面组成，所述上拱形面和所述下拱形面是开口均向下，所述上拱形面的弧度大于下拱形面的弧度。

根据空气流动原理：当空气贴近某物体表面流动时，空气流速越快，对其表面的压力越小。因此，当本发明中的旋转桨叶转动时，空气在旋转桨叶的上拱形面和下拱形面流动，由于上拱形面弧度大于下拱形面的弧度，因此空气流经上拱形面的距离要大于下拱形面的距离，在相同的时间内，上拱形面的空气流速大于下拱形面的空气流速，产生压力差，导致旋转桨叶的下方空气压力大于上方空气压力，最终为飞行器提供升力。本发明的旋转桨叶在工作时，是通过旋转桨叶的上拱形面和下拱形面对空气做切割运动，对气流的搅动较小，受气流的影响也较小，产生的噪音很小。

进一步地，所述旋转桨叶为空心筒状结构。

由于旋转桨叶为空心筒状结构，比传统的片状旋转桨叶更坚固，稳定性更好；同时，传统的直升飞行器是利用旋翼转动时，向下推动空气产生的向上的反作用力而得到的升力，而本发明是通过旋转桨叶的旋转，使得气流对旋转桨叶产生升力，并无飞行器下方的狂风产生，故对气流的搅动较小，受气流的影响及噪音均较小，且操控性能好。

进一步地，所述旋转桨叶内设有加强筋。

进一步地，所述机身支架上设有减震装置。

优选的，减震装置包括由橡胶制成的固体弹簧式减震器或由气体、油液或两者混合即油气式的流体弹簧式减震器。

在本发明公开的飞行器着陆过程中，机身因与地面接触而产生的动、静载荷全部都被机身支架承受，在飞行器着陆过程中，因飞行器撞击地面而产生的力，机身支架可以全部吸收并消耗殆尽。机身支架上设有减震装置可以有效减缓本发明飞行器的振动幅度，使本发明在与地面撞击时承受较小的载荷，不仅可以为本发明的安全飞行提供保障，还可以为驾驶人员提供舒适度优良的乘坐环境。

进一步地，所述飞行器在救援、抗灾、航拍、安防和旅游活动中应用。

飞行器有着快速，便捷的优点，随着时代的发展，飞行器逐渐渗透应用到各个行业，其中包括救援、抗灾、航拍、安防、旅游、运输等活动；当遇到救援、抗灾时，飞行器可以到现场迅速升空，实施救援活动以及传输真实详细的灾情报告，对救援、抗灾有重要的意义。同时，飞行器在运输、航拍、旅游等活动中也产生了积极的影响。

本发明公开提供了一种长航时载人飞行器，至少有以下优点：

（1）本发明采用双引擎，将升力系统与滑翔翼系统分开，充分保证了飞行的动力，实现了推力更大，载重更大，航程更远，安全系数更高的功能。

（2）本发明中的机翼为折叠翼，能够为飞行器带来巨大的升力，同时使得飞行器的阻力降到最小。利用机翼的可折叠功能，增加飞行器对停放场地的兼容性和对飞行空间的适应能力。

（3）本发明中的机翼上设置有超薄太阳能电池，利用超薄太阳能电池收集太阳能，并将太阳能通过太阳能转化控制器，对电源装置补充电力，解决了现有技术中，只能采用减轻飞行器自重，或多带燃油或增大电池容量来解决延长飞行器滞空的技术难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的飞行器在机翼展开状态下的结构示意图；

其中，1为驾驶室、2为机身支架、3为直升旋翼、4为推进尾翼、5为机翼、6为减震装置、7为薄板、8为钛合金骨架；

图2附图为本发明提供的飞行器在机翼收缩状态下的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-2，一种长航时载人飞行器，包括机身、升降系统、滑翔翼系统和动力系统；其中，机身包括驾驶室1和机身支架2；机身支架2设置在驾驶室1下方，且机身支架2上设有减震装置6，减震装置6为由橡胶制成的固体弹簧式减震器。

升降系统设置在驾驶室1上，包括直升旋翼3，直升旋翼3包括两个旋转桨叶，而旋转桨叶为空心筒状结构，其内设有加强筋；旋转桨叶的截面是由两个弧度不同的上拱形面和下拱形面组成，上拱形面和下拱形面是开口均向下，上拱形面的弧度大于下拱形面的弧度。

滑翔翼系统包括尾翼系统、机翼系统和太阳能转化控制器；尾翼系统位于驾驶室1尾部，具体包括推进尾翼4和与推进尾翼4相连的驱动电机；机翼系统包括机翼5和控制器，控制器控制机翼5，机翼5为折叠翼，分别对称设置在驾驶室1两侧；而折叠翼由钛合金骨架8和设有超薄太阳能电池的薄板7构成，其中，太阳能转化控制器与薄板7电性连接。控制器包括解锁释放机构和展开锁定机构。解锁释放机构位于机翼5的翼尖位置，即机翼5展开后离飞行器最远的位置，实现折叠状态下的锁定机翼5和在解锁时刻释放机翼5的功能；展开锁定机构位于机翼5的翼根位置，即机翼5相对飞行器转动的位置，实现展开机翼5和展开之后锁定机翼5的功能。

动力系统包括发动机和电源装置；电源装置与驱动电机电性连接；控制器与电源装置电性连接；控制器与机翼5电性连接；发动机与直升旋翼3机械传动连接，其中直升旋翼3与发动机之间的传动路径上设有电子调速器；太阳能转化控制器与电源装置电性连接。

实施例2：

如图1-2，一种长航时载人飞行器，包括机身、升降系统、滑翔翼系统和动力系统；其中，机身包括驾驶室1和机身支架2；机身支架2设置在驾驶室1下方，且机身支架2上设有减震装置6，减震装置6为气体和油液两者混合制备成的油气式的流体弹簧式减震器。

升降系统设置在驾驶室1上，包括直升旋翼3，直升旋翼3包括四个旋转桨叶，而旋转桨叶为空心筒状结构，其内设有加强筋；旋转桨叶的截面是由两个弧度不同的上拱形面和下拱形面组成，上拱形面和下拱形面是开口均向下，上拱形面的弧度大于下拱形面的弧度。

滑翔翼系统包括尾翼系统、机翼系统和太阳能转化控制器；尾翼系统位于驾驶室1尾部，具体包括推进尾翼4和与推进尾翼4相连的驱动电机；机翼系统包括机翼5和控制器，控制器控制机翼5；机翼5为折叠翼，分别对称设置在驾驶室1两侧；而折叠翼由钛合金骨架8和设有超薄太阳能电池的薄板7构成，其中，太阳能转化控制器与薄板7电性连接。控制器包括解锁释放机构和展开锁定机构。解锁释放机构位于机翼5的翼尖位置，即机翼5展开后离飞行器最远的位置，实现折叠状态下的锁定机翼5和在解锁时刻释放机翼5的功能；展开锁定机构位于机翼5的翼根位置，即机翼5相对飞行器转动的位置，实现展开机翼5和展开之后锁定机翼5的功能。

动力系统包括发动机和电源装置；电源装置与驱动电机电性连接；控制器与电源装置电性连接；控制器与机翼5电性连接；发动机与直升旋翼3机械传动连接，其中直升旋翼3与发动机之间的传动路径上设有电子调速器；太阳能转化控制器与电源装置电性连接。

实施例3：

如图2，当本发明中的飞行器只需要作升降运动的时候：本发明中的飞行器只运行升降系统，其飞行原理为：启动本发明中飞行器的发动机，增加发动机的输出功率，利用电子调速器，控制直升旋翼3的转速，使直升旋翼3的转速增加，进一步使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，飞行器便离地垂直上升；反之，减小发动机的输出功率，飞行器则垂直下降，直至飞行器平衡落地，实现了飞行器的垂直运动；当外界扰动量为零时，在直升旋翼3产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

实施例4：

如图1-2，当本发明中的飞行器需要转向运行时，其飞行原理为：先启动本发明中飞行器的发动机，增加发动机的输出功率，调节电子调速器，使直升旋翼3转速增加，进一步使得总的拉力增大，使总拉力足以克服整机的重量，使得飞行器离开地面开始上升；此时打开电源装置，启动滑翔翼系统中的尾翼系统，驱动电机转动带动推进尾翼4旋转，此时配合升降系统完成飞行器的转向和水平运动。

实施例5：

如图1-2，本实施例在启动机翼系统的情况下运行时，其飞行原理为：先启动本发明中飞行器的发动机，增加发动机的输出功率，调节电子调速器，控制直升旋翼3的转速，使直升旋翼3的转速增加，进一步使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，飞行器便离地垂直上升；此时打开电源装置，启动滑翔翼系统，利用控制器控制机翼5，使得机翼5由收缩状态转化成伸展状态；利用机翼5上的超薄太阳能电池收集太阳能，再利用太阳能转化控制器将太阳能转化为电能，对电源装置进行充电，实现推进尾翼4的旋转和机翼5的折叠与伸展。

综上所述，本发明中的飞行器，可以有效地解决在不减轻飞行器自重情况下，而达到延长飞行时间的目的；从而可以应用在救援、抗灾、执法和安防等特殊任务；另外，本发明的飞行器还可以作为休闲娱乐和极限运动使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。