专利名称：一种垂直升降的飞行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞行器领域，特别涉及一种垂直升降的飞行器。
背景技术：
固定翼飞机具有速度快、载重大和节省能耗等优点，但起飞和降落时需要较长的跑道。直升飞机具有垂直起降的良好机动性，特别是可以空中悬停，能完成特定任务。现有垂直起降飞行器有单旋翼和双旋翼两种单旋翼靠尾桨抵消动力浆反作用力；双旋翼可以相互抵消反作用力，又分为共轴和分轴两种。但是，这两种垂直起降飞行器均是依靠动力浆向下推动空气产生升力，以支撑自身重力，悬停时能耗依然较高。若将固定翼和旋翼飞机的优点结合，可以得到更优越的性能，并在无人飞行器领域具有较好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供两种适合低空低速飞行、结构简单、成本低的垂直升降的飞行器。本发明的目的通过下述技术方案实现一种垂直升降的飞行器，由多个飞行体组成，每个飞行体均通过机架I固定连接于一个中心点或一个同心圆环上，并呈空间对称分布；飞行体包括起落装置2、电机3、升力翼4、螺旋桨5和行走轮6 ;升力翼4具有前进方向正仰角，其内侧与电机3固定连接；电机3的前方连接有螺旋桨5，电机3的内侧与起落装置2固定连接；起落装置2的底部连接有行走轮6，用于提供起降时与地面的支撑与滚动。所述飞行体的数量可以是2个、3个、4个或4个以上，机架I的对称形状可以相应的为直线形、三角星形、十字形、多边形或环形。机架I可以采用柔性材料，如钢缆、钢链、绳索、铰链等。所述飞行体的数量优选4个；4个飞行体由一个十字形机架I固定连接，并呈空间对称分布，而且螺旋桨5的推力方向一致。所述起落装置2的内部还可以用于装载固体或液体负荷。电机3和螺旋桨5可以置于升力翼4的外侧、内侧或中间某个部位，也可以置于升力翼4的上方、下方、前方或后方。每个飞行体也可以通过机架I固定连接于一个同心圆环上，此时飞行体是固定于同心圆环的轨迹圆边上。升力翼4可以是硬质金属或其他材料，也可以是伞翼、三角翼等软质材料结构，或自旋翼等结构。所述电机3采用控制器和遥控器进行协调控制，电机3用于控制螺旋桨5的转速。当机架的形状为环形时，飞行器包括外环机架11、内环机架12、电机3、升力翼4、螺旋桨5、支撑梁13和钢缆14。外环机架11和内环机架12为同心圆并通过支撑梁13相连接，电机3固定于支撑梁13上，螺旋桨5的安装方向相同，升力翼4固定于外环机架11和内环机架12之间，具有旋转前进方向正仰角，钢缆14用于拉紧内环机架12。另一种垂直升降的飞行器，可以实现无地面跑道起降，包括多个飞行体和一个外置起落器；机架I的中心安装有环形结构7，每个飞行体均通过铰接连杆与环形结构7铰接并呈空间对称分布；飞行体包括电机3、升力翼4和螺旋桨5 ;电机3的前方连接有螺旋桨5，其内侧与升力翼4固定连接；外置起落器包括支撑杆8、起落架9和轴承10，支撑杆8和起落架9之间通过轴承10相连接并保持自由转动；起落架9的主体为圆锥状，起落架9的底边与环形结构7的内径相等，其底边有延长平面，用于支撑飞行器的机架I ;飞行器静止时，环形结构7套在外置起落器的圆锥起落架9上。飞行器静止时，每个飞行体自由下垂；环形结构7套在外置起落器的圆锥起落架9上，外置起落器可以实现飞行器降落回收和运输、以及无地面跑道起降。外置起落器的支撑杆8上可以加装动力机构，为起飞旋转提供动力，缩短起飞时间。飞行器的飞行原理为由于每个飞行体均置于飞行器自旋边缘，螺旋桨推力方向与飞行器自旋平面平行，在飞行器外侧产生水平推力，产生自旋，升力翼具有自旋轨迹前进方向正仰角，产生升力。多个飞行体由一个空间对称的机架固定连接，螺旋桨推力方向相同。飞行器静止平放在地面上，当电机3具有相同转速时，飞行器通过行走轮6在地面上滚动并加速旋转；当电机3的转速达到一定值时，升力翼4提供足够的升力，从而飞行器起飞。通过遥控电机3的转速，可以实现控制飞行器的上升和下降；通过控制一个周期内有序调控各个飞行体上电机3的加减速，可以控制飞行器转向或按指定方向的直线飞行。本发明与现有技术相比具有如下优点和效果(I)本发明的飞行器结构不同于目前的直升机和固定翼飞机，采用旋转侧安装螺旋桨推动，具有创新性。(2)本发明的飞行器适合低空、低速飞行，制作成本低，结构简单。(3)本发明的飞行器适用于无地面跑道场合的起落飞行作业。(4)本发明的飞行器节省停放和运输空间。
图1是实施例1的由4个飞行体组成的飞行器结构示意图。图2是实施例1的飞行体的正面示意图。图3是实施例3的飞行器的结构示意图。图4是图3的侧视图。图5是实施例3的外置起落器的结构示意图。图6是实施例4的环形机架结构的示意图。其中1、机架；2、起落装置；3、电机；4、升力翼；5、螺旋桨；6、行走轮；7、环形结构；8、支撑杆；9、起落架；10、轴承；11、外环机架；12、内环机架；13、支撑梁；14、钢缆。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1
如图1和图2所示，该飞行器由4个飞行体组成，4个飞行体由一个十字形机架I固定连接，空间对称分布。每个飞行体由起落装置2、电机3、升力翼4、螺旋桨5和行走轮6组成。升力翼4具有前进方向正仰角，其内侧与电机3固定连接；电机3的前方连接有螺旋桨5，电机3的内侧与起落装置2固定连接；起落装置2的底部连接有行走轮6，用于提供起降时与地面的支撑与滚动，也可以用来装载固体或液体负荷。4个电机3由遥控方式独立协调工作，分别控制4个螺旋桨5的转速，每个螺旋桨5的方向相同。飞行器静止平放在地面上，4台电机3具有相同转速时，飞行器通过行走轮6与地面滚动，加速旋转。当转速达到一定值时，升力翼4提供足够的升力，飞行器起飞。通过遥控4台电机3的转速，可以实现控制飞行器的上升和下降；通过控制一个周期内有序调控各电机3的加减速，可以控制飞行器转向或按一定方向的直线飞行。实施例2与实施例1同理，飞行单体的数量可以是2个、3个或4个以上，机架对称形状随之调整为直线形、三角星形或多边形。实施例3如图3、图4和图5所示，另一种垂直升降的飞行器，可以实现无地面跑道起降，在机架上采用铰接连杆连接多个飞行体，配合一个外置起落器。机架I的中心安装有环形结构7，每个飞行体均通过铰接连杆与环形结构7铰接并呈空间对称分布；飞行体包括电机3、升力翼4和螺旋桨5 ;电机3的前方连接有螺旋桨5，其内侧与升力翼4固定连接；外置起落器包括支撑杆8、起落架9和轴承10，支撑杆8和起落架9之间通过轴承10相连接并保持自由转动；起落架9的主体为圆锥状，起落架9的底边与环形结构7的内径相等，其底边有延长平面，用于支撑飞行器的机架I。飞行器静止时，每个飞行体自由下垂，减少静止占据空间；环形结构7套在外置起落器的圆锥起落架9上，外置起落器可以实现飞行器降落回收和运输，以及无地面跑道起降。将外置起落器安装在汽车等交通工具上时，可以实现方便运输，随时起降作业。外置起落器的支撑杆8上可以加装动力机构，为起飞旋转提供动力，缩短起飞时间。飞行器静止时放置于外置起落器上，4个飞行体由铰接点下垂。电机5启动后，随转速提高，由离心力作用，4个飞行体展开，最终达到起飞转速后垂直起飞。外置起落器也可用于飞行器回收和运输。实施例4如图6所示，飞行器采用环形结构机架，包括外环机架11、内环机架12、电机3、升力翼4、螺旋桨5、支撑梁13和钢缆14。外环机架11和内环机架12为同心圆并通过支撑梁13相连接，电机3固定于支撑梁13上，螺旋桨5的安装方向相同，升力翼4固定于外环机架11和内环机架12之间，具有旋转前进方向正仰角，钢缆14用于拉紧内环机架12。钢缆14也可以用其他材料替代，数量不限于4条。飞行与控制方式与实施例1相同。实施例5与实施例1同理，将起落装置2或环形结构7的内部空间作为载荷体。载荷也可以分布在机身其他部位。起落装置2的内部空间可以装载农药或液面肥，在农田上方按规划路线飞行时，利用离心力将液体排出，并控制流量。利用自旋时产生气流和螺旋桨5将液体分离、散落，实现农业低空喷施。
权利要求
1.一种垂直升降的飞行器，其特征在于由多个飞行体组成，每个飞行体均通过机架固定连接于一个中心点或一个同心圆环上，并呈空间对称分布；飞行体包括起落装置、电机、升力翼、螺旋桨和行走轮；升力翼具有前进方向正仰角，其内侧与电机固定连接；电机的前方连接有螺旋桨，电机的内侧与起落装置固定连接；起落装置的底部连接有行走轮，用于提供起降时与地面的支撑与滚动。
2.根据权利要求1所述的垂直升降的飞行器，其特征在于所述飞行体的数量是2个、 3个、4个或4个以上；机架的对称形状为直线形、三角星形、十字形、多边形或环形。
3.根据权利要求1所述的垂直升降的飞行器，其特征在于电机和螺旋桨置于升力翼的外侧、内侧、中间、上方、下方、前方或后方。
4.根据权利要求1所述的垂直升降的飞行器，其特征在于每个飞行体位于飞行器外侧，螺旋桨产生水平方向推力，飞行器整体自旋，固定升力翼跟随飞行器自旋产生升力。
5.根据权利要求1所述的垂直升降的飞行器，其特征在于所述电机采用控制器和遥控器进行协调控制，电机用于控制螺旋桨的转速。
6.根据权利要求2所述的垂直升降的飞行器，其特征在于所述飞行体的数量是4个; 机架的形状为十字形，4个飞行体由一个十字形机架固定连接，并呈空间对称分布，螺旋桨的推力方向一致。
7.根据权利要求2所述的垂直升降的飞行器，其特征在于当机架的形状为环形时，飞行器包括外环机架、内环机架、电机、升力翼、螺旋桨、支撑梁和钢缆；外环机架和内环机架为同心圆并通过支撑梁相连接，电机固定于支撑梁上，螺旋桨的安装方向相同，升力翼固定于外环机架和内环机架之间，具有旋转前进方向正仰角，钢缆用于拉紧内环机架。
8.—种垂直升降的飞行器，其特征在于包括多个飞行体和一个外置起落器；机架的中心安装有环形结构，每个飞行体均通过铰接连杆与环形结构铰接并呈空间对称分布；飞行体包括电机、升力翼和螺旋桨；电机的前方连接有螺旋桨，其内侧与升力翼固定连接；外置起落器包括支撑杆、起落架和轴承，支撑杆和起落架之间通过轴承相连接并保持自由转动；起落架的主体为圆锥状，起落架的底边与环形结构的内径相等，其底边有延长平面，用于支撑飞行器的机架；飞行器静止时，环形结构套在外置起落器的圆锥起落架上。
全文摘要
本发明公开了两种垂直升降的飞行器，由多个飞行体组成，每个飞行体均通过机架固定连接于一个中心点或一个同心圆环上，并呈空间对称分布；飞行体包括起落装置、电机、升力翼、螺旋桨和行走轮；升力翼具有前进方向正仰角，其内侧与电机固定连接；电机的前方连接有螺旋桨，电机的内侧与起落装置固定连接；起落装置的底部连接有行走轮，用于提供起降时与地面的支撑与滚动；螺旋桨推进方向相同，且与飞行器自旋平面平行。本发明的飞行器成本低廉，结构简单，飞行稳定，利用自旋离心力作用，适合农业低空、低速喷施作业。
文档编号B64C27/16GK103043211SQ20121057069
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者陈润恩, 闫国琦 申请人:华南农业大学