可收回且可展开的飞行旋翼系统的制作方法

本公开总体上涉及飞行器性能，并且更具体地但非排他地，涉及飞行旋翼系统以改善飞行器的性能。

背景技术：

飞行器在运行期间经受各种气动力和操作力，包括例如升力、阻力和推力。在某些情况下，气动力可能增加飞行器部件上的结构负荷。通常，当飞行器运动时，气动力可能是由飞行器(及其上的部件)周围的气流引起的。例如，从飞行器的机身、吊杆(boom)、机翼或其他空气动力学表面突出的任何部件都可以在飞行期间扰乱气流并增加对飞行器的阻力。飞行器运行过程中的过大阻力是不合要求的并且可能对飞行器有害，因为它们会对飞行器的结构完整性、机械完整性和性能产生负面影响。例如，阻力可以导致飞行器的部件弯曲并可能降低飞行器的结构完整性和疲劳寿命。此外，阻力抵消了飞行器(向前和/或垂直)飞行所需的推力并减小了飞行器的最大速度和/或燃料效率。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，一种设备包括轴、旋翼和凸轮表面。轴包括沿着轴的长度的螺旋花键。旋翼包括从旋翼延伸的至少一个桨叶和延伸到旋翼中的管状孔。管状孔包括构造成与轴上的螺旋花键配合的螺旋凹槽。螺旋花键与螺旋凹槽之间的相对旋转使得旋翼沿着轴线性地移动。凸轮表面包括至少一个凹部。嵌套在至少一个凹部中的至少一个桨叶限制旋翼围绕轴的旋转并且允许旋翼沿着轴的线性运动。

附图说明

图1a、图1b、图1c和图1d示出根据某些实施方式的飞行器的各种视图。

图2a和图2b示出根据本说明书的包括可收回且可展开的飞行旋翼系统的飞行器的一部分的等轴侧视图。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3f示出根据本说明书的可收回且可展开的飞行旋翼系统的细节。

图4a和图4b示出包括凸轮表面的设备的细节。

图5a和图5b示出包括凸轮表面的另一设备的细节。

图6a示出从凹腔展开的飞行旋翼系统，并且图6b示出收回到凹腔中的飞行旋翼系统，其中，所述凹腔凹入到飞行器的表面中。

图7a、图7b、图7c、图7d、图7e和图7f示出根据本说明书的包括可收回且可展开的倾转旋翼的飞行器的各种视图。

图8和图9示出示例性飞行器，每个飞行器包括根据本说明书的至少一个可收回且可展开的飞行旋翼系统。

图10示出包括凸轮表面的又一设备的细节。

图11示出收回和展开飞行旋翼系统的示例的流程图。

具体实施方式

以下公开对用于实施本公开的特征和功能的各种说明性实施方式和示例进行了描述。尽管以下结合各种示例性实施方式描述了特定的部件、布置和/或特征，但这些仅仅是用于简化本公开的示例，并不旨在成为限制。显然应当理解的是，在任何实际实施方式的开发中都必须做出许多具体的实施决定，以实现开发者的特定目标，包括符合体系、商业和/或法律约束，这些约束可能随实施方案的不同而不同。此外，应当理解的是，尽管这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的本领域的普通技术人员而言，这仍然是常规工作。

在说明书中，可以参照如附图中所示的各个部件之间的空间关系以及部件的各方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开之后将认识到的那样，本文所描述的装置、部件、构件、设备等可以以任何期望的取向定位。因此，由于本文所描述的部件可以以任何期望的方向定向，因而使用诸如“在...上方”、“在...下方”、“上”、“下”、“垂直”、“水平”或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述这些部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。

此外，本公开可能在各示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是出于简洁和清楚的目的，并且本质上并不规定所讨论的各实施方式和/或各构型之间的关系。

现在将更具体地参照附图来对可以用于实施本公开的特征和功能的示例性实施方式进行描述。

图1a、图1b、图1c和图1d示出根据某些实施方式的飞行器100的视图。在该示例中，飞行器100是垂直起降(“vtol”)飞行器。vtol飞行器100包括机身102、左机翼104a和右机翼104b。机翼104a和机翼104b中的每一者从机身102延伸。机身102联接至向前推力旋翼118。向前推力旋翼118使桨叶120a和桨叶120b旋转以向vtol飞行器100提供用于向前飞行的向前推力。机翼104a和机翼104b中的每一者支承前吊杆和后吊杆。左机翼104a支承左前吊杆106a和左后吊杆108a。右机翼104b支承右前吊杆106b和右后吊杆108b。左后吊杆108a和右后吊杆108b支承尾部组件122。吊杆中的每一个吊杆支承竖向推力旋翼；vtol飞行器100包括四个竖向推力旋翼，即旋翼109、旋翼111、旋翼113和旋翼115。每个竖向推力旋翼向vtol飞行器100提供用于垂直起飞和/或垂直着陆的竖向推力。每个旋翼支承一个或更多个桨叶并使一个或更多个桨叶旋转以产生推力。旋翼109使桨叶110a和桨叶110b旋转。旋翼111使桨叶112a和桨叶112b旋转。旋翼113使桨叶114a和桨叶114b旋转。旋翼115使桨叶116a和桨叶116b旋转。通过旋翼118使桨叶120a和桨叶120b旋转。旋翼中的每一个旋翼联接至向旋翼施加转矩的单独的马达。

vtol飞行器100能够基于分别操作竖向推力旋翼109、111、113和115以及向前推力旋翼118而垂直起降以及向前飞行。转向图1a，图1a示出处于垂直起飞或垂直着陆状态的vtol飞行器100的等轴侧视图。在该状态下，竖向推力旋翼109、111、113和115中的每一者主动提供竖向推力以保持vtol飞行器100的垂直飞行(大致如由描绘桨叶旋转的虚线所示)。在该状态下，vtol飞行器100不向前飞行。因此，向前推力旋翼118不起作用并且不向vtol飞行器100提供向前推力。

转向图1b，图1b示出处于在垂直起飞(或着陆)与向前飞行之间转变的状态的vtol飞行器100的等轴侧视图。在该状态下，vtol飞行器100处于向前飞行和垂直起降的组合中。因此，四个竖向推力旋翼109、111、113和115以及向前推力旋翼118中的所有旋翼都主动向vtol飞行器100提供推力。例如，这可以是vtol飞行器100由向前飞行(例如，如图1c中所示)转变至垂直着陆(例如，如图1a中所示)时和/或由垂直起飞(例如，如图1a中所示)转变至向前飞行时的状态。轴线132穿过吊杆106b和吊杆108b的中心；轴线142穿过吊杆106a和吊杆108a的中心。轴线132和轴线142中的每一者与vtol飞行器100的向前飞行的方向对齐(例如平行)。

转向图1c，图1c示出处于向前飞行状态的vtol飞行器100。在该状态下，向前推力旋翼118主动提供推力以保持vtol飞行器100的向前飞行(大致如由描绘桨叶的旋转的虚线所示)。由于vtol飞行器100不垂直飞行，所以竖向推力旋翼109、111、113和115中的每一者都不起作用，并且不向vtol飞行器100提供竖向推力。

转向图1d，图1d示出了由图1a、图1b和图1c的vtol飞行器100的前吊杆106a支承的竖向推力旋翼系统的一部分的细节。驱动轴130延伸通过吊舱128以将旋翼109联接至马达124。马达124在操作时将转矩施加至驱动轴130，驱动轴130使旋翼109以及桨叶110a和桨叶110b旋转以产生竖向推力。在图1d中，马达124停用且竖向推力旋翼109以及桨叶110a和桨叶110b处于静止状态并且不提供竖向推力(例如，由于vtol飞行器100正处于向前飞行状态中)。当停用马达124时，桨叶110a和桨叶110b停留在看似任意的旋转位置(或不容易规定的定位)。轴线140延伸通过桨叶110a和桨叶110b(在桨叶的近似中心线处)并且示出桨叶110a和桨叶110b的旋转位置。在图1d所示的旋转位置中，vtol飞行器100的静止的桨叶110a和桨叶110b的轴线140以及向前飞行的轴线142以大约30度的相对角度而未对齐(即，使用旋翼109的中心作为原点)。

从vtol飞行器100延伸的任何部件将在vtol飞行器100运动时产生阻力。一般来说，阻力是与飞行器的表面积(包括飞行器的外部所有部件的表面积)成正比例的气动力。例如，随着飞行器的表面积增加，飞行器所经受的阻力也增加(例如，飞行器的表面积增加三倍使阻力增加三倍)。类似地，随着飞行器的表面积减小，飞行器所经受的阻力也减小(例如，飞行器的表面积减半使阻力减小一半)。估计/计算阻力的一种方法部分地依赖于飞行器的迎风面积及其外部部件。迎风面积是物体(在这种情况下是飞行器)在投影到垂直于飞行器流动的平面中时的面积。

因为旋翼109以及桨叶110a和桨叶110b从吊杆106a延伸，所以当vtol飞行器100向前运动时，它们将产生阻力，而与轴线140和轴线142未对齐的角度无关。然而，由旋翼109以及桨叶110a和桨叶110b引起的阻力随着轴线140与轴线142之间的未对齐的角度而改变，这至少部分地由于桨叶的迎风面积基于未对齐的角度而改变。结果，阻力可以从轴线140垂直于轴线142时(例如，由于桨叶的迎风面积处于其最大值)的最大阻力任意变化至轴线140平行于轴线142(例如，由于桨叶的迎风面积处于其最小值)时的最小阻力。然而，因为桨叶110a和桨叶110b可以停留在任意的旋转位置，所以它们可以向飞行器100增加显著的阻力(例如，在它们停留在轴线140与轴线142不平行的位置)。

应该理解的是，图1a、图1b、图1c和图1d中的飞行器100仅仅是飞行器的可用于实施本公开的实施方式的变型的图示。除了其它示例之外，其他飞行器实施方案可以包括例如旋翼飞行器、倾转旋翼飞行器、固定翼飞机、混合飞行器、无人驾驶飞行器，旋翼机、直升机构型的变型以及无人机。此外，应该理解的是，即使飞行器特别适合于实施本公开的实施方式，但所描述的实施方式也可以使用非飞行器式航空器和装置来实施。

飞行器(例如，vtol飞行器100(图1a至图1d)、vtol飞行器700(图7a至图7f)、飞行器800(图8)、vtoluav900(图9))在运行期间经受各种气动力或操作力，包括例如升力、阻力和推力。在某些情况下，气动力可能增加飞行器的部件上的结构负荷。通常，当飞行器运动时，气动力可能由飞行器和飞行器的部件周围的气流引起。例如，从飞行器的机身、吊杆、机翼或其他空气动力学表面突出的任何部件都可以在飞行期间扰乱气流并增加对飞行器的阻力。此外，当飞行器同时具有垂直飞行和水平飞行(向前和/或向后)能力时，用于一种飞行模式的组件可以在飞行器以另一种模式运行时产生阻力。例如，当飞行器垂直飞行时，任何向前推力旋翼和桨叶都会对飞行器的垂直运动产生阻力。同样，当飞行器向前飞行时，任何水平推力旋翼和桨叶都会对飞行器的向前运动产生阻力。在飞行期间，阻力可能会随着飞行器速度的增加而增加，因此当飞行器以最大速度飞行时，可能会出现高水平的阻力。许多飞行器在向前飞行中比在垂直飞行中花费更多时间。因此，本公开的许多实施方式讨论减小飞行器在向前飞行期间的阻力的示例。然而，这些实施方式不限于这种用途，并且同样适用于降低飞行器在垂直飞行期间的阻力。

飞行器运行期间(例如来自旋翼和桨叶)的过大的阻力是不合需要的，并且可能对飞行器有害，因为它们会对飞行器的结构完整性、机械完整性和性能产生负面影响。例如，阻力可以导致飞行器的部件弯曲，并可能降低飞行器的结构完整性和疲劳寿命。此外，阻力抵消了飞行器的(向前和/或垂直)飞行所需的推力并降低了飞行器的最大速度和/或燃料效率。因此，需要控制或降低飞行器部件在运行期间所产生的阻力。

贯穿本公开所描述的实施方式提供了许多技术优点，包括使用凸轮(和凸轮的表面)来控制旋翼和桨叶并且减小在飞行器的运行期间由旋翼和桨叶引起的阻力，这可以提高安全性、可靠性(例如，马达、旋翼、桨叶和机械设备的可靠性)以及飞行器的效率(例如，增加最大速度和/或增加燃料效率)。所描述的实施方式也是轻量化的并且是灵活的(例如，它们可被调节成使桨叶与任何期望的旋转轴线对齐)。此外，这些实施方式使用被动方法来控制旋翼和桨叶以减小阻力并因此不增加对飞行器的动力系统的需求。作为示例，本公开的实施方式尤其利用凸轮表面(包括一个或更多个凹部)来使桨叶相对于飞行器的向前飞行而在空气动力学位置上对齐。有利的是，当马达停用时，桨叶不再停留在任意的旋转位置。相反，可以基于凸轮中的凹部的对齐来容易地规定桨叶的旋转位置。桨叶嵌套在凸轮的凹部中以防止桨叶旋转并且使桨叶例如与飞行器的向前飞行的轴线对齐并且减少由桨叶引起的任何寄生阻力。

下面更详细地参照其余附图描述用于减小由飞行器的旋翼和桨叶引起的阻力和/或使桨叶与飞行器的规定轴线对齐的示例性实施方式。

图2a和图2b示出根据本说明书的包括可收回且可展开的飞行旋翼系统300的飞行器100的一部分的等轴侧视图。飞行旋翼系统300联接至(图1a、图1b、图1c和图1d的)vtol飞行器100的前吊杆106a。图2a示出处于收回构型的飞行旋翼系统300。图2b示出处于展开构型的飞行旋翼系统300。

转向图2a，图2a示出前吊杆106a的与图1d类似的视图。驱动旋翼312以及桨叶320和桨叶322的马达被停用，并且旋翼312以及桨叶320和桨叶322未被使用(例如，当飞行器在向前飞行时)。图1d与图2a之间的区别在于图1d的飞行旋翼系统被图2a中的飞行旋翼系统300替代。图1d与图2a之间的另一个区别在于：在图1d中，桨叶110a和桨叶110b不与vtol飞行器100的向前飞行的轴线对齐，而在图2a中，桨叶320和桨叶322与vtol飞行器100的向前飞行的轴线对齐。特别地，在图2a中，静止时的桨叶320和桨叶322的轴线140与vtol飞行器100的向前飞行的轴线142基于至少部分地由凸轮400保持就位而彼此平行。有利的是，使桨叶320和桨叶322与vtol飞行器100的向前飞行轴线对齐的凸轮400减少了在飞行期间由桨叶引起的阻力。静止时由桨叶产生的阻力不再在最大阻力和最小阻力之间变化(如同图1a至图1d中的示例所示的那种情况)。相反，如图2a中所示，桨叶320和桨叶322总是在轴线140平行于轴线142并且阻力处于其最小值的旋转位置处静止。

飞行旋翼系统300包括旋翼312、桨叶320和桨叶322、轴328、止动件306以及凸轮400。轴328沿其长度包括螺旋花键。旋翼包括孔，该孔具有与轴328上的螺旋花键互锁的螺旋凹槽。止动件306是弹簧，并且在图2a中，弹簧306未被压缩。马达(未示出)将转矩施加至轴328，使得轴328沿旋转方向202(即，当从轴328的中心线上方观察时为逆时针方向)旋转。螺旋花键(在轴328上)和螺旋凹槽(在旋翼312中)之间的任何相对旋转都会导致旋翼312沿着轴328轴向地(例如向上或向下)运动。凸轮400的凸轮表面404至少部分地引导旋翼312以及桨叶320和桨叶322的线性运动。特别地，凸轮表面404中的凹部402和凹部412分别限制桨叶322和桨叶320的运动，并由此限制旋翼312的旋转。桨叶320的基部(即，根部)嵌套在凹部412中，并且桨叶322的基部嵌套在凹部402中。桨叶在凹部中的这种嵌套防止旋翼312围绕轴328旋转并允许旋翼312沿轴328运动(向上或向下)。

当轴328沿旋转方向202旋转时，互锁的螺旋花键(在轴328上)和螺旋凹槽(在旋翼312中)驱动旋翼312以及桨叶320和桨叶322沿轴328向上。当桨叶320和桨叶322与凸轮400中的凹部接合时，旋翼312不能旋转。因此，互锁的螺旋花键和螺旋凹槽将施加到轴328的转矩转化为线性力，该线性力使旋翼312从凸轮退出并且使桨叶320和桨叶322从凸轮400中的凹部退出。旋翼312以及桨叶320和桨叶322继续沿着轴328向上运动越过凸轮400的壁。最终，旋翼312到达其压缩弹簧306的点；弹簧306基于被压缩而施加与旋翼312的向上运动相反的力。

转向图2b，旋翼312以及桨叶320和桨叶322从凸轮400完全伸出。当螺旋花键(在轴328上)和螺旋凹槽(在旋翼312中)之间没有相对旋转时，向上运动(即，旋翼312以及桨叶320和桨叶322沿着轴328的向上运动)停止。在图2b中所示的构型中，至少部分地由弹簧306使旋翼312以及桨叶320和桨叶322的向上运动停止。当向上运动停止时，互锁的螺旋花键和螺旋凹槽不再将(通过马达)施加至轴328的转矩转化为线性力。相反，转矩被传递至旋翼312以及桨叶320和桨叶322，使得它们以与轴328的速率相同的速率旋转。204a和204b大致表示桨叶320和桨叶322的旋转方向。当桨叶320和桨叶322旋转(例如，如204a和204b所示)时，它们产生推力以启动和/或维持vtol飞行器100的垂直飞行。有利的是，当桨叶320和322被停用时，它们不再停留在任意旋转位置(如同图1a至图1d中的示例所示的那种情况)。相反，桨叶320和桨叶322收回到凸轮400中的凹部402和凹部412中。基于凸轮400中的凹部402和412的对齐，很容易规定桨叶320和桨叶320的静止旋转位置。

在特定实施方式中，与飞行旋翼系统300相同(或类似)的飞行旋翼系统可替换vtol飞行器100上的吊杆106a、106b、108a和108b中的每一者上的旋翼系统。在这样的实施方式中，本公开的飞行旋翼系统减小竖向推力旋翼中的每一者的阻力，从而可以增加vtol飞行器100的最大速度和/或燃料效率。参照图3a至图3f更详细地描述飞行旋翼系统300。参照图4a至图4b更详细地描述凸轮400。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3f示出了可收回和可展开的飞行旋翼系统300的细节。

转向图3a，图3a是飞行旋翼系统300的分解图。飞行旋翼系统300包括头部302、垫圈304、止动件306、旋翼312、桨叶320和桨叶322、轴328、螺旋花键329、凸轮400、阻尼器330、表面332以及马达336。

轴328包括驱动旋翼312的轴向运动和旋转的螺旋花键329。轴328的第一端部与马达336接合。轴328的第二端部从马达336悬出。头部302位于轴328的第二端部。马达336构造成在第一端部处施加转矩以使轴328旋转。螺旋花键329沿着轴在第一端部与第二端部之间的长度的至少一部分延伸。螺旋花键329的功能与螺杆上的螺纹相似，以驱动旋翼312的运动。螺旋花键329围绕轴328以顺时针盘旋(当从轴328的中心线上方观察时)而向下方倾斜。

当旋翼312围绕中心点旋转时，桨叶320和桨叶322也围绕中心点旋转并产生推力(例如，推动飞行器进入飞行)。桨叶320和桨叶322分别在每个桨叶的根部、即根部318和324处附接至旋翼312。凸轮从动件包覆每个桨叶的根部并且构造成在旋翼312围绕轴328旋转时跟随凸轮表面404的轮廓。凸轮从动件316包覆根部318。凸轮从动件326包覆根部324。旋翼312包括支承表面310和孔308。支承表面310是用于支撑止动件306(在这种情况下为弹簧)的平坦表面。孔308的形状为管状并且延伸穿过旋翼312的整个高度。孔308包括构造成与轴328上的螺旋花键329配合的螺旋凹槽309(在图3a中未标出；在图3e中标出)。螺旋凹槽309围绕孔308以顺时针盘旋(当从轴308的中心线上方观察时)而向下方倾斜。由于带凹槽的孔308的尺寸和形状对应于带花键的轴328的尺寸和形状，所以螺旋凹槽309和螺旋花键329可以彼此互锁。孔308至少部分地引导轴328与旋翼312之间的相对旋转，并且引导旋翼312的沿轴328的长度的向上和/或向下的竖向运动。如同关于图3b至图3f进一步描述的那样，轴328上的螺旋花键329与孔308中的螺旋凹槽309之间的任何相对旋转都会使得旋翼312沿着轴328线性地运动(即，沿轴轴向地向上或向下运动)。

头部302、垫圈304和弹簧306位于旋翼312的上方并且各自有助于使旋翼312沿着轴328的线性运动停止并且使螺旋花键329与螺旋凹槽309之间的相对旋转停止。

凸轮400构造成引导旋翼312以及桨叶320和桨叶322的竖向运动和水平运动。凸轮400包括凸轮表面404。凸轮表面404包括凹部402和凹部412。凸轮表面404的水平部分(例如，凸轮400顶部处的边缘以及凹部402和凹部412底部处的边缘)限制旋翼312以及桨叶320和桨叶322的竖向运动。凸轮表面404的竖向部分(例如，凹部402和凹部412中的每一者的两侧上的边缘)限制旋翼312以及桨叶320和桨叶322的旋转。每个桨叶的根部嵌套进凹部中的一个凹部中，从而限制旋翼312围绕轴328旋转并允许旋翼312沿着轴328线性运动。凸轮400通过附接机构(例如，机械紧固件、螺栓、焊接等)附接至飞行器的表面332以保持在表面332上的固定(静止)位置。桨叶320和桨叶322可以从上方强有力地撞击凸轮400(例如，由于在沿着轴328向下经过的同时以高速移动)。因此，一些实施方式使用阻尼器330来缓冲施加在凸轮400上的冲击载荷和/或位移。

图3b、图3c、图3d、图3e和图3f示出了飞行旋翼系统300的示例性操作。

转向图3b和图3c，图3b是处于收回位置的飞行旋翼系统300的详细视图；图3c是如图3b中所示的飞行旋翼系统300的剖视图(大致由如图3b中标记为“3c”的剖面线表示)。在收回位置中，旋翼312坐置(例如，收容)在由凸轮400的壁限定的凹腔内，并且桨叶320和桨叶322(即，根部318和根部324)嵌套在凸轮400的凹部402和凹部412中。凸轮400中的凹部402和凹部412可被定向成使桨叶320和桨叶322与规定的轴线(例如，飞行器的飞行轴线、机翼的轴线等)对齐以减小在飞行期间由桨叶引起的阻力。这些凹部限制了桨叶320和桨叶322以及旋翼312的旋转。因此，尽管旋翼312不能自由旋转，但施加至轴328的转矩导致旋翼312与轴328之间的相对旋转。螺旋花键329(在轴328上)与螺旋凹槽309(在孔308中)之间的相对旋转导致旋翼312沿轴328运动(即沿轴轴向地向上或向下)。螺旋花键329和螺旋凹槽309将施加至轴328的转矩转换成线性力，从而使旋翼312沿着轴328移动。

在该示例中，当轴328在旋转方向301上(通过马达336)旋转时，而旋翼312不旋转，这导致旋翼312以及桨叶320和桨叶322沿着轴在如箭头303a和箭头303b所示的轴向方向上运动(即，使旋翼312以及桨叶320和桨叶322从凸轮400朝向展开位置退出)。在该示例中，当从轴328的中心线上方观察时，旋转方向301是逆时针方向。这种旋转引起旋翼312与轴328之间的在第一旋转方向上的相对旋转，即旋翼312是静止的且轴328在旋翼内部逆时针旋转(相当于旋翼312围绕轴328顺时针旋转，而轴328是静止的)。当旋翼312以及桨叶320和桨叶322沿方向303(即303a和303b)向轴328上方运动时，旋翼312从凸轮400退出并且桨叶320和桨叶322从凹部402和凹部412退出。弹簧306位于旋翼312与轴328的第二(悬出的)端部之间。弹簧306停留在旋翼312的支承表面310上并且未被旋翼312压缩。在图3b和图3c中，弹簧的未压缩长度标记为长度“l1”。垫圈304停留在弹簧306上。弹簧306和垫圈304均可沿着轴328的长度自由运动。因此，弹簧306和垫圈304与旋翼312以及桨叶320和桨叶322一起沿轴向上前进。

旋翼312、桨叶320和桨叶322、弹簧306以及垫圈304可以继续沿轴328向上前进(基于旋翼312与轴328之间的相对旋转)，直到垫圈304与头部302之间的接触点。旋翼312沿轴向方向303越过接触点的进一步前进压缩弹簧306。当被压缩时，弹簧306在旋翼312上施加与旋翼312的向上运动相反的力(即，弹簧在旋翼312上施加向下的力)。旋翼312至少部分地基于弹簧306被压缩而在轴向方向303上停止前进。在一些示例中，被完全压缩的弹簧306使旋翼312停止(例如，因为弹簧不能被进一步压缩)。在其他示例中，被部分地压缩的弹簧306使旋翼停止(例如，当由弹簧306施加的向下的力等于作用在旋翼312上的任何向上的力时)。使旋翼312沿着轴328的线性运动停止也使螺旋花键329(在轴328上)与螺旋凹槽309(在孔308中)之间的相对旋转停止。在轴328旋转的同时使螺旋花键329与螺旋凹槽309之间的相对旋转停止使得旋翼312和轴328同步旋转(例如，旋翼312和轴328以相同的旋转速度旋转)。

转向图3d和图3e，图3d是处于展开位置的飞行旋翼系统300的详细视图；图3e是如图3d中所示的飞行旋翼系统300的剖视图(大致由图3d中标记为“3e”的剖面线表示)。

在展开位置中，旋翼312和轴328同步地旋转，并且弹簧306部分地由旋翼312压缩。马达336使轴328沿着旋转方向301旋转，这使得旋翼312以及桨叶320和桨叶322以相同的旋转方向旋转(大致分别由显示桨叶320和桨叶322的部分旋转的箭头334a和箭头334b表示)。当从轴328的中心线上方观察时，桨叶320和桨叶322的旋转是逆时针方向。轴328和旋翼312以大致相同的旋转速度旋转，因此它们之间没有相对旋转。当桨叶320和桨叶322旋转时，它们产生推力以启动和/或维持飞行器的飞行。

马达336正在主动地将转矩施加至轴328，但是旋翼312至少部分地基于弹簧306被压缩而在沿着轴328的长度的位置处固定。弹簧306部分地由旋翼312压缩。在图3d和图3e中，弹簧的压缩长度标记为长度“l2”。经压缩的长度l2(如图3d和图3e中所示)小于未经压缩的长度l1(如图3b和图3c中所示)。基于弹簧被压缩至长度l2(例如，具有与压缩量l1-l2成比例的力)，弹簧306在旋翼312上施加向下的力。由弹簧306施加的向下的力抵消作用在旋翼312上的向上的力，并且旋翼312不沿着轴328的长度轴向前进。

当马达336停用并且停止向轴328施加转矩时，轴328可以(突然地)停止旋转，而桨叶320和桨叶322以及旋翼312继续围绕轴328旋转(例如，由于旋翼312和桨叶328的惯性)。这种惯性旋转导致旋翼312与轴328之间的在第二旋转方向上的相对旋转，即，旋翼312围绕轴328逆时针旋转并且轴328在旋翼312内部静止(其等于旋翼312静止并且轴328在旋翼312内顺时针旋转)。基于(1)旋翼312与轴328之间的在第二旋转方向上的相对旋转和/或(2)(经压缩的)弹簧306在旋翼312上施加向下的力(其可导致旋翼312与轴328之间的在第二旋转方向上的相对旋转)，旋翼312通过沿轴328轴向向下运动而从展开位置转变至收回位置。

转向图3f，图3f是飞行旋翼系统300在其由展开位置向收回位置转变时的详细视图。马达336停用并且不向轴328施加转矩。在转变期间，旋翼312沿轴328向下运动(即，沿着大致如箭头305a和箭头305b所示的轴向方向)。旋翼312部分地基于旋翼312与轴328之间的在第二旋转方向上的相对旋转而沿轴328向下运动。在该示例中，旋翼312围绕轴328逆时针旋转(当从轴上方观察时)并且轴328在旋翼312内静止(即，沿着大致如箭头334a和箭头334b所示的旋转方向)。在图3f中，旋翼312以及桨叶320和桨叶322沿着轴328向下运动至凸轮从动件316和326(在每个桨叶的根部处)接触凸轮表面404的点。初始接触可能导致凸轮400上的冲击载荷。阻尼器(例如阻尼器330)可以缓冲由凸轮400所经受的这种冲击所引起的振动。当凸轮从动件316和326与凸轮表面404接触时，旋翼312以及桨叶320和桨叶322由于惯性继续旋转。当旋翼312围绕轴328旋转时，凸轮从动件316和326沿着凸轮表面404运动。特别地，凸轮从动件316和326沿着凸轮表面404的最顶部部分运动，直到它们到达凹部402和凹部412为止(通过围绕每个桨叶的根部滚动以沿着凸轮表面404运动)。凸轮从动件316和326将每个桨叶的根部引导到凹部402和凹部412中的一者中(例如，每个凸轮从动件在嵌套时接触凹部的最底部部分)。凸轮表面404在最顶部部分与凹部之间的过渡处被倒圆以辅助桨叶320和桨叶322落入凹部中。当桨叶320和桨叶322处于凹部402和凹部412中时，基本上阻止了旋翼312围绕轴328旋转，然而，旋翼312沿着轴328自由地竖向运动。当阻止旋翼312围绕轴328旋转时，旋翼312的重量可以使旋翼继续沿着轴328向下运动。因为马达336不会对轴旋转提供实质上的阻力，所以旋翼312沿轴328向下运动(同时被阻止旋转)可以导致轴328在旋翼312内顺时针旋转(即，沿第二旋转方向的相对旋转)。旋翼312以及桨叶320和桨叶320继续沿着轴328向下运动，直到它们到达收回位置为止(例如，如图3a和3b中所示)。

通常，螺旋花键329(在轴328上)与螺旋凹槽309(在旋翼312的孔308中)之间的相对旋转导致旋翼312沿着轴328线性地运动。围绕轴328的在第一旋转方向(例如参见图3b和图3c)上的相对旋转导致旋翼312沿着轴向上运动(即，沿着大致如箭头303a和箭头303b所示的第一轴向方向)。在第一旋转方向上的相对旋转驱动桨叶320和桨叶322从嵌套在凹部402和凹部412中的退出。在第一旋转方向上，当轴328在旋翼312内逆时针旋转时，旋翼312可以是静止的(这相当于旋翼312围绕轴328顺时针旋转而轴328静止)。围绕轴328的在第二旋转方向(例如参见图3f)的相对旋转导致旋翼312沿着轴328向下运动(即，沿着大致如箭头305a和箭头305b所示的第二轴向方向)。在第二旋转方向上的相对旋转驱动桨叶320和桨叶322嵌套在凹部402和凹部412中。在第二旋转方向上，旋翼312可以围绕轴328逆时针旋转并且轴328在旋翼内静止(这相当于旋翼312静止并且轴328在旋翼312内顺时针旋转)。第一旋转方向和第二旋转方向彼此相反。另外，第一轴向方向和第二轴向方向彼此相反。

在说明书中，参照了附图中所示的各个部件之间(例如，旋翼与轴之间和/或螺旋花键329(在轴328上)与螺旋凹槽309(在旋翼312中)之间)的相对旋转。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开之后将认识到的那样，本文中所描述的装置、部件、构件、设备等可以以任何期望的取向定位。因此，使用诸如“顺时针方向”、“逆时针方向”或其他类似术语来描述各种部件之间的旋转关系应理解为描述部件之间的相对关系，因为本文所描述的部件可以以任何期望的方向定向。另外，螺旋花键329和螺旋凹槽309具有特定的倾斜，因为它们围绕部件盘旋。特定的倾斜(例如，无论围绕部件顺时针还是逆时针)部分地基于相对旋转确定旋翼和桨叶沿着轴运动的轴向方向。例如，在上述实施方式中，在第一旋转方向上的相对旋转导致旋翼312沿轴328向上运动，并且在第二旋转方向上的相对旋转导致旋翼312沿轴328向下运动。然而，如果螺旋花键329(在轴328上)和螺旋凹槽309(在旋翼312上)的特定的倾斜颠倒，则在第一旋转方向上的相对旋转将导致旋翼312沿轴328向下运动并且在第二旋转方向上的相对旋转将导致旋翼312沿轴328向上运动。

旋翼312以及桨叶320和桨叶320可以通过启用和停用马达336而重复展开和/或收回。旋翼系统的机械特性使得旋翼312以及桨叶320和桨叶320能够仅使用由马达336供应的转矩、旋翼312的重量和/或由弹簧306施加的力而沿着轴328向上和向下运动。马达336是需要能量输入的主要主动部件；其余特征(例如，旋翼312的重量、来自弹簧306的弹簧力)是被动的并且不需要向飞行旋翼系统输入额外的能量。

在图3a至图3f的示例中，花键(例如，凸起结构)位于轴328上，并且凹槽(例如凹陷结构)位于旋翼312的孔308内。然而，这些在不背离本公开的教示的情况下可以颠倒。在一些示例中，花键位于旋翼312的孔308内并且凹槽位于轴328上。

图4a和图4b示出了凸轮400的细节。图4a是凸轮400的三维等轴侧视图。图4b是如图4a中所示的凸轮400的侧视图(大致如图4a中标记为“4b”的视线所示)。凸轮400的形状大致呈圆柱形并且包括凸轮表面404、开口410和拱形壁。凸轮表面404包括表面部分404a、404b、404c、404d、404e、404f、404g、404h、404i、404j、404k和404l。开口410允许轴(例如，轴328)穿过凸轮400。壁包括凹部402和凹部412，凹部402和凹部412将壁大致分成第一壁部分和第二壁部分。凹部402和凹部412是凸轮表面404中的凹陷，并且在壁中形成桨叶(例如桨叶320和桨叶322)可以延伸通过的凹口。第一壁部分包括内表面416和外表面414。第二壁部分包括内表面406和外表面408。壁的内表面406和416至少部分地形成其中接纳旋翼(例如，旋翼312)的凹腔。凸轮400可以由金属(例如钢、铝、合金)、复合材料(例如碳纤维增强聚合物)或任何其他刚性材料构成。

凹部402和凹部412构造成部分地环绕桨叶以限制桨叶的旋转，但允许桨叶沿着凹部的高度竖向运动。特别地，凸轮表面404的水平部分(例如404b、404e、404h和404k)限制旋翼312以及桨叶320和桨叶322的竖向运动。凸轮表面404的竖向部分(例如404d、404f、404j和404l)限制旋翼312以及桨叶320和桨叶322的旋转。凸轮表面404在最顶部部分(例如404b和404h)与凹部402和凹部412之间的过渡处(即，在过渡部404a、404c、404g和404i处)被倒圆以辅助桨叶320和桨叶322落入凹部中。

凹部402和凹部412具有可以沿着规定的轴线定向的对齐轴线(例如，穿过两个凹部的中心的单个线)。例如，对齐轴线可以与飞行器的向前飞行的轴线对齐(例如，基于嵌套在凹部中的桨叶将桨叶与向前飞行的轴线对齐，例如参见图2a)。作为另一个示例，对齐轴线可以与机翼和/或机身的纵向轴线对齐(例如，基于嵌套在凹部中的桨叶将桨叶与机翼和/或机身的纵向轴线对齐，例如参见图8和图9)。

在图4a和4b的示例中，凸轮表面404的最顶部部分是大致平坦的(即，位于同一平面内)。然而，其他示例可以利用可变的、非平坦的凸轮表面。例如，图5a和图5b的凸轮500包括非平坦的凸轮表面。

图5a和5b示出了包括倾斜凸轮表面504的凸轮500的细节。图5a是凸轮500的三维等轴侧视图。图5b是如图5a中所示的凸轮500的侧视图(大致如图5a中标记为“5b”的视线所示)。凸轮500的形状大致呈圆柱形并且包括凸轮表面504、开口516和拱形壁。凸轮表面504包括表面部分504a、504b、504c、504d、504e、504f、504g、504h、504i和504j。开口516允许轴(例如328)穿过凸轮500。壁包括凹部508和凹部514，这大致将该壁分叉成第一倾斜壁部分和第二倾斜壁部分。凹部508和凹部514是凸轮500的轮廓中的凹陷，并且在壁中形成桨叶(例如桨叶320和桨叶322)可以延伸穿过的凹口。第一倾斜壁部分包括内表面506和外表面502。第二倾斜壁部分包括内表面510和外表面512。壁的内表面506和内表面510至少部分地形成其中接纳旋翼(例如旋翼312)的腔。每个壁部分从一个竖向侧面向另一个竖向侧面倾斜。例如，第一倾斜壁部分从竖向侧面504d朝向较短的倒圆部分504a倾斜。类似地，第二倾斜壁部分从竖向侧面504i朝向较短的倒圆部分504f倾斜。凸轮500可以由金属(例如钢、铝、合金)、复合材料(例如碳纤维增强聚合物)或任何其他刚性材料构成。

凹部508和凹部514以及倾斜壁部分部分地环绕桨叶以限制桨叶的旋转，但允许桨叶的竖向运动。特别地，凸轮表面504的水平部分(例如504e和504j)限制旋翼312以及桨叶320和桨叶322的竖向运动。凸轮表面504的竖向部分(例如504d和504i)限制旋翼312以及桨叶320和桨叶322的旋转。倾斜部分(例如504b和504g)限制旋翼312的竖向运动和旋转。凸轮表面504在倾斜部分与凹部508和凹部514之间的过渡处(即，在过渡部504a、504c、504f和504h处)被倒圆以辅助刀片落入凹部中。

在一些飞行旋翼系统中，由于马达每次启用时沿相同的方向施加转矩，因此旋翼和桨叶始终以相同方向旋转。当从收回位置转变至展开位置时，凸轮表面504的竖向部分足以防止旋翼和桨叶旋转，因为它们在以相同方向旋转时位于桨叶的路径中。当从展开位置转变至收回位置时，凸轮从动件(例如，每个桨叶根部处的凸轮从动件316和326)接触凸轮表面504的倾斜部分，而旋翼和桨叶由于惯性继续旋转。例如，凸轮从动件可以沿着凸轮表面504的倾斜部分504b和504g运动，直到它们到达凹部508和凹部514为止。凸轮从动件将每个桨叶的根部引导到凹部508和凹部514中的一者中(例如，每个凸轮从动件在嵌套时接触部分504e或部分504i中的一者)。

凹部508和凹部514具有对齐轴线，例如，在它们的最窄点处穿过两个凹部的中心的单个线。凹部508和凹部514的对齐轴线可以沿着规定的轴线定向。例如，对齐轴线可以与飞行器的向前飞行的轴线对齐(例如，基于嵌套在凹部中的桨叶将桨叶与向前飞行的轴线对齐，例如参见图2a)。作为另一个示例，对齐轴线可以与机翼和/或机身的纵向轴线对齐(例如，基于嵌套在凹部中的桨叶将桨叶与机翼和/或机身的纵向轴线对齐，例如参见图8和图9)。图2a、图2b、图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3f的示例利用凸轮400(如关于图4a和图4b详细所描述的)示出。然而，在图2a、图2b、图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3f的示例的其他变型中，凸轮500替代凸轮400。

图6a和图6b示出了系统600，其中，飞行旋翼系统从飞行器的凹腔展开并收回到飞行器的凹腔中。系统600包括飞行器的部分612、部分612的表面中的凹腔610、飞行旋翼系统以及门608a和门608b。部分612可以是飞行器的机身、机翼、吊杆、尾翼或任何其他结构的一部分。凹腔610凹入到飞行器的部分612的表面中。系统600的飞行旋翼系统包括如关于图3a至图3f所描述的部件并且如关于图3a至图3f所描述的那样操作；仅为了简洁起见，此处不再重复描述。飞行旋翼系统主要包括旋翼602、桨叶604a和桨叶604b、马达616以及凸轮606。基于桨叶604a和桨叶604b从嵌套在凸轮606中的凹部中退出，旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b从凹腔610展开。基于桨叶604a和桨叶604b嵌套在凸轮606中的凹部中，旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b收回到凹腔610中。基于飞行旋翼系统是从凹腔610展开还是收回到凹腔610中，门608a和门608b可操作成隐藏或显露凹腔610。门608a和门608b包括半圆形凹部614a和614b，半圆形凹部614a和614b形成在门关闭时轴可以穿过的开口。

转向图6a，图6a示出了从凹腔610展开的旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b。门608a和门608b未覆盖凹腔610以允许旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b从凹腔展开。桨叶604a和桨叶604b从凸轮606中的凹部完全退出。在展开状态下，马达616(图6a中未示出)向轴施加转矩，并因此旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b旋转以产生用于飞行器飞行的推力。

系统600的飞行旋翼系统可以以关于图2a至图2b所描述的方式由(图6a的)展开位置转变至(图6b的)收回位置。系统600的飞行旋翼系统可以通过启用和停用马达616而被重复地展开和/或收回。

转向图6b，图6b示出了收回到凹腔610中的旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b。旋翼602收容在凸轮606中，并且桨叶604a和桨叶604b嵌套在凸轮606的凹部中。凸轮606中的凹部迫使桨叶608a和桨叶608b与凹腔610的纵向轴线对齐。在没有凸轮606的情况下，桨叶608a和桨叶608b可能不与凹腔610的纵向轴线对齐(例如，将停止在任意旋转位置处)，并因此可能没有收回到凹腔610中。当旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b收回到凹腔610中时，门608a和门608b覆盖凹腔610。轴通过由门608a和门608b中的凹口614a和凹口614b限定的开口614突出。由旋翼602以及桨叶604a和桨叶604b引起的阻力基于它们收回到凹腔610中而几乎被消除，这可以增加在其上部署有该系统的飞行器的最大速度和燃料效率。

图7a、图7b、图7c、图7d、图7e和图7f示出了根据本说明书的包括可收回和可展开的倾转旋翼的飞行器700的各种视图。图7a和图7b示出了飞行器700的平面图。图7c、图7d、图7e和图7f示出了飞行器700的侧视图。飞行器700包括机身702、左机翼704a、右机翼704b、尾翼706以及倾转旋翼708a、708b、708c、708d、708e、708f、708g和708h(统称为倾转旋翼708)。倾转旋翼708a、708b、708c和708d中的每一者由从左机翼704a延伸的吊杆支撑。倾转旋翼708e、708f、708g和708h中的每一者由从右机翼704b延伸的吊杆支撑。倾转旋翼可以在至少两个不同的可操作位置之间旋转：一个用于向前飞行，另一个用于垂直飞行。倾转旋翼708中的每一者安装在使倾转旋翼在向前飞行位置与垂直飞行位置之间旋转的旋转机构上。机翼前边缘上的倾转旋翼中的每一者(即，倾转旋翼708a、708b、708e和708f)是本公开的可收回且可展开的飞行旋翼系统的实施方式。在特定示例中，倾转旋翼708a、708b、708e和708f中的每一者与飞行旋翼系统300(即，如关于图3a至图3f所描述的)相同并且安装在旋转机构上以使在向前飞行位置与垂直飞行位置之间倾转。在另一个示例中，倾转旋翼708a、708b、708e和708f中的每一者除了凸轮400被替换为凸轮500(即，如关于图5a至图5b所描述的)或凸轮1000(即，如关于下面的图10所描述的)之外与飞行旋翼系统300相同。

转向图7a和图7c，图7a示出了垂直飞行中的飞行器700，其中所有倾转旋翼708为飞行器700的垂直飞行提供竖向推力；图7c示出了如图7a中所示的飞行器700的侧视图(大致如图7a中标记为“7c”的视线所示)。转向图7d，图7d示出了在垂直飞行与向前飞行之间转变(例如，在图7c与图7e之间的转变中)中的飞行器700的侧视图。在转变期间，倾转旋翼708中的每一者从垂直飞行位置运动至向前飞行位置。旋转机构710a使倾转旋翼708a在垂直飞行位置与向前飞行位置之间旋转。倾转旋翼708a被示出大约经过转变的一半。旋转机构710c使倾转旋翼708c在垂直飞行位置与向前飞行位置之间旋转。倾转旋翼708c被示出为仍然处于垂直飞行位置中。

虽然飞行器700的垂直飞行可能需要来自所有倾转旋翼708的推力，但飞行器700的向前飞行可能仅需要倾转旋翼708的一部分。转向图7b和图7e，图7b示出了处于向前飞行中的飞行器700，其中倾转旋翼708中的一半为飞行器700的向前飞行提供前向推力；图7e示出了如图7b中所示的飞行器700的侧视图(大致如图7b中标记为“7e”的视线所示)。在图7b和图7e的示例中，仅需要来自倾转旋翼708a、708b、708e和708f的推力用于向前飞行，而不需要来自倾转旋翼708c、708d、708g和708h的推力。因此，倾转旋翼708a、708b、708e和708f处于向飞行器700提供向前推力的向前飞行位置。后倾转旋翼708c、708d、708g和708h处于向前飞行位置，但不向飞行器700提供向前推力。由于不需要来自后倾转旋翼的向前推力，所以在倾转旋翼708b、708c、708g和708h中的每一者上的桨叶围绕旋翼折叠以减少由桨叶引起的阻力。

当飞行器700的前边缘上的倾转旋翼中的任何一个未被使用时，如果桨叶与吊杆适当对齐，则桨叶可以围绕支撑它们的吊杆的边缘折叠。转向图7f，图7f示出了飞行器700的侧视图，其中倾转旋翼708a基于使用本发明的可收回且可展开的飞行旋翼系统与吊杆对齐而折叠在吊杆上。在图7f的示例中，向前飞行仅需要来自倾转旋翼708b和708e的推力，而不需要来自倾转旋翼708a、708c、708d、708f、708g和708h的推力。如前所述，每个后倾旋翼708b、708c、708g和708h中的每一者的桨叶围绕旋翼折叠以减小桨叶所产生的阻力。然而，倾转旋翼708a和708f中的每一者的桨叶只可以在它们是竖向对齐的情况下折叠在它们的支撑吊杆上。倾转旋翼708a、708b、708e和708f中的每一者包括构造成使旋翼的桨叶竖向定向(当桨叶不使用时)的凸轮，这使得桨叶能够折叠在它们的支撑吊杆上并且减小飞行器700在向前飞行时桨叶所产生的阻力。因为倾转旋翼708a的桨叶是竖向定向的，所以一个桨叶可以折叠在吊杆的顶部上，而另一个桨叶可以折叠在吊杆的底部上(大致如图7f中的虚线桨叶所示)。虽然桨叶在该示例中折叠，但是在其他示例中，桨叶是固定的，并且凸轮构造成使桨叶与机翼的前边缘水平地定向以减小桨叶所产生的阻力。

图8和图9示出了根据本说明书的包括可收回和可展开的飞行旋翼系统的各种飞行器。

转向图8，图8示出了根据某些实施方式的飞行器800。在该示例中，飞行器800是垂直起降vtol飞行器。vtol飞行器800包括机身802、左机翼804b、右机翼804a。机翼中的每个机翼从机身802延伸。机身802联接至向前推力旋翼818。向前推力旋翼818使桨叶旋转以向vtol飞行器800提供用于向前飞行的向前推力。vtol飞行器800包括三个竖向推力旋翼组件，即旋翼组件806、810和814。每个竖向推力旋翼组件向vtol飞行器800提供用于垂直起飞和/或垂直着陆的竖向推力。左机翼804b支撑旋翼组件814。右机翼804a支撑旋翼组件810。机身802支撑旋翼组件806。旋翼组件806、810和814中的每一者都是本公开的可收回且可展开的飞行旋翼系统的实施方式。在特定示例中，旋翼组件806、810和814中的每一者均与飞行旋翼系统300相同(即，如关于图3a至图3f所述)。在另一个示例中，旋翼组件806、810和814中的每一者除了凸轮400被替换为凸轮500(即，如关于图5a至图5b所述)或者凸轮1000(即，如关于下面的图10所述)之外与飞行旋翼系统300相同。

旋翼组件806、810和814中的每一者均包括凸轮，该凸轮构造成使旋翼组件的桨叶与vtol飞行器800的特定轴线定向。桨叶基于桨叶嵌套在凸轮中的凹部中而与特定轴线对齐。旋翼组件806包括凸轮808。凸轮808将旋翼组件806的桨叶与机身802的纵向轴线(以及vtol飞行器800的向前飞行的轴线)对齐，这减小了旋翼组件806在vtol飞行器800处于向前飞行时所产生的阻力。旋翼组件814包括凸轮816。凸轮816使旋翼组件814的桨叶与左机翼804b的纵向轴线对准，这使得旋翼组件814能够在不使用时收回到左机翼804b内的凹腔中。旋翼组件810包括凸轮812。凸轮812将旋翼组件810的桨叶与右机翼804a的纵向轴线对齐，这使得旋翼组件810能够在不使用时收回到右翼804a内的凹腔中。由于桨叶与向前飞行的方向对准或收容在机翼内，所以由竖向推力旋翼组件在飞行器800向前飞行期间产生的阻力减小。

转向图9，图9示出了根据某些实施方式的飞行器900。在该示例中，飞行器900是具有垂直起降vtol能力的无人驾驶航空器(“uav”)(即vtoluav)。vtoluav900包括左机身902b、右机身902a，头部机翼904和后机翼906。左机身902b联接至向前推力旋翼910。右机身902a联接至向前推力旋翼908。向前推力旋翼910和908使桨叶旋转以为vtoluav900的向前飞行提供向前推力。vtoluav900包括两个竖向推力旋翼组件，即旋翼组件912和916。每个竖向推力旋翼组件向vtoluav900提供用于垂直起降和/或垂直着陆的竖向推力。左机身902b支撑旋翼组件916。右机身902a支撑旋翼组件912。旋翼组件912和旋翼组件916中的每一者均是本公开的可收回且可展开的飞行旋翼系统的实施方式。在特定示例中，旋翼组件912和旋翼组件916中的每一者与飞行旋翼系统300相同(即，如关于图3a至图3f所述)。在另一个特定示例中，旋翼组件912和旋翼组件916中的每一者除了凸轮400被替换为凸轮500(即，如关于图5a至图5b所述)或者凸轮1000(即，如关于下面的图10所述)之外与飞行旋翼系统300相同。

旋翼组件912和旋翼组件916中的每一者均包括凸轮，该凸轮构造成使旋翼组件的桨叶与vtoluav900的特定轴线定向。桨叶基于桨叶嵌套在凸轮中的凹部中而与特定轴线对齐。旋翼组件916包括凸轮918。凸轮918使旋翼组件916的桨叶与左机身902b的纵向轴线(以及vtoluav900的向前飞行的轴线)对齐，这减小了由旋翼组件916在vtoluav900处于向前飞行中时产生的阻力。旋翼组件912包括凸轮914。凸轮914使旋翼组件912的桨叶与右机身902a的纵向轴线(以及vtoluav900的向前飞行的轴线)对齐，这减小了在vtoluav900处于向前飞行中时产生的阻力。使桨叶与向前飞行的方向对齐的凸轮减小了由竖向推力旋翼组件912和916在vtoluav900的向前飞行期间产生的阻力。

图10示出了包括由线缆构造的倾斜凸轮表面的凸轮1000的细节。凸轮1000包括三根线缆1002、1004和1006。线缆1002、1004和1006中的每一者的横截面都是矩形。替代性地，每根线缆的横截面可以是例如圆形、三角形或任何其他形状。线缆1004形成在其上支撑线缆1002和线缆1006的圆形基部。线缆1002和线缆1006中的每一者从一个垂直侧面向另一个垂直侧面倾斜，这产生倾斜的凸轮表面以引导旋翼和桨叶的运动(例如，类似于关于图5a和图5b所述的运动)。线缆1002和线缆1006之间的空间限定了桨叶可以嵌套在其中的凹部1008和凹部1010。凸轮1000的线缆使用的材料比凸轮500的壁(即，图5a和图5b的壁)使用的材料少，因此凸轮1000比凸轮500轻(例如，当两者由相同材料制成时)。此外，因为凸轮1000的线缆的表面积比凸轮500的壁的表面积小，所以凸轮1000产生的阻力比凸轮500产生的阻力小。在一些示例中，凸轮1000通过将每根线缆弯曲成形并且将它们附接在一起而制成以形成如图10中所示的完整的凸轮。在其他示例中，凸轮1000通过从平面材料(例如金属板、塑料)上冲压出形状并且将冲压后的板轧制成圆柱形外壳而制成。在又一些其他示例中，凸轮1000通过将材料模制成凸轮1000的最终形状(例如，注射成型、真空成型等)而制成。(图4a和图4b的)凸轮400的变型可以使用线缆和/或冲压后的金属板来类似地制成以减小其重量和/或表面积。

图2a、图2b、图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3f的示例利用凸轮400(如关于图4a和图4b详细所述)示出。然而，在图2a、图2b、图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和图3f的示例的其他变型中，凸轮1000替代凸轮400。

图11示出了用于在飞行器上收回和展开飞行旋翼系统的示例性实施方式的流程图1100。在一些实施方式中，流程图1100可以使用贯穿本公开所描述的飞行旋翼系统(例如，图2a至图2b、图3a至图3f、图4a至图4b、图5a至图5b、图6a至图6b、图7a至图7f、图8、图9以及图10)来实施。

流程图可以通过使轴上的螺旋花键与旋翼中的螺旋凹槽相匹配而在框1102处开始。旋翼包括至少一个桨叶。螺旋花键是沿着轴长度而围绕轴成螺旋状布置的凸起的花键。螺旋凹槽是围绕旋翼中的孔成螺旋状布置的凹槽。轴可以配装在旋翼上的孔中，以使螺旋花键与螺旋凹槽互锁。

然后，流程图可以通过使螺旋花键和螺旋凹槽相对于彼此旋转以使旋翼沿着轴移动而前进至框1104。这种相对旋转可由以下引起：(1)在旋翼静止时使轴旋转；(2)在轴静止时使旋翼旋转；(3)同时使轴和旋翼沿相反方向旋转；和/或(4)同时使轴和旋翼以相同的方向但各自以不同的旋转速度旋转。螺旋花键与螺旋凹槽之间的相对旋转可以是：沿着第一旋转方向，该第一旋转方向使旋翼沿着轴在第一轴向方向上移动；或是沿着第二旋转方向，该第二旋转方向使旋翼沿着轴在第二轴向方向上移动。

然后，流程图可以前进到框1106，以将(至少一个联接至旋翼的桨叶的)桨叶插入到凸轮表面中的凹部中来防止旋翼的旋转。尽管阻止了旋翼围绕轴的旋转，但插入到(例如嵌套在)凹部中的桨叶允许旋翼沿着轴的线性运动。桨叶基于嵌套在凹部中而可以与飞行器的规定轴线对齐。在第一旋转方向上的(螺旋花键与螺旋凹槽之间的)相对旋转使得桨叶进入凹部中(以朝向收回位置前进，例如，如图3b和图3c中所示)。类似地，在第二旋转方向上的相对旋转使得桨叶退出凹部(以朝向展开位置前进，例如，如图3d和图3e中所示)。

此时，流程图可以是完整的。然而，在一些实施方式中，流程图可以重新开始和/或可以重复某些框。

附图中的流程图和图示示出了本公开的各种实施方式的可能实施方案的架构、功能和操作。还应该注意的是，在一些替代实施方案中，与特定框相关联的功能可以不按照附图中指定的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序或替代的顺序执行。

虽然已经详细图示和描述了若干实施方式，但是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的主旨和范围的情况下可以进行许多其他改变、替代、变型、更改和/或改型。本文描述的特定实施方式仅是说明性的，并且可以以不同但等同的方式修改和实践，这对于受益于本文教导的本领域普通技术人员而言是很明显的。本领域的普通技术人员将认识到，本公开可以容易地用作设计或修改用于执行本文中介绍的实施方式的相同目的和/或实现本文中介绍的实施方式的相同优点的其他实施方式的基础。例如，可以使用比本文所描述的部件更多、更少和/或其他部件来实施某些实施方式。此外，在某些实施方式中，一些部件可以被单独地实施、被合并成一个或更多个一体式部件和/或被省略。类似地，可以使用比本文描述的方法更多、更少和/或其他步骤来实施与某些实施方式相关联的方法，并且它们的步骤可以以任何合适的顺序执行。

本领域的普通技术人员可以确定许多其他改变、替代、变型、更改和改型，并且本公开意图包含落入所附权利要求的范围内的所有这些改变、替代、变型、更改和改型。

为了帮助美国专利商标局(uspto)和本申请所发布的任何专利的任何读者，在解释所附权利要求时应注意到：(a)申请人无意使任何所附权利要求援引35u.s.c.§112的条款(f)，因为它在本申请提交日存在，除非在特定的权利要求中明确地使用了词语“用于...的装置”或“用于...的步骤”；以及(b)申请人无意通过说明书中的任何陈述以任何未明确反映在所附权利要求中的方式限制本公开。