一種固定翼與多旋翼組成的復(fù)合飛行器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛行器，尤其涉及一種固定翼與多旋翼組成的復(fù)合飛行器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空領(lǐng)域常見的飛行器有固定翼飛機(jī)和旋翼直升機(jī)；固定翼飛機(jī)主要靠機(jī)翼產(chǎn)生升力平衡飛機(jī)重量，其飛行速度快，航程和巡航時間長，但起降距離長，要求高質(zhì)量的跑道，起降受到地理環(huán)境的限制，因而應(yīng)用收到限制。旋翼直升機(jī)可以在狹小的場地垂直起降，不收起降場地的限制，但旋翼效率遠(yuǎn)不如固定翼飛機(jī)的機(jī)翼，功耗大，飛行阻力大，因而影響飛行速度以及續(xù)航時間；而帶有固定翼的旋翼飛機(jī)轉(zhuǎn)向時不方便，不靈活，不能快速改變飛行軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種固定翼與多旋翼組成的復(fù)合飛行器及其控制方法，解決固定翼飛機(jī)受起降場地限制和旋翼直升機(jī)存在飛行速度慢、續(xù)航時間短的缺陷及飛行時轉(zhuǎn)向不靈活、不方便的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器，包括機(jī)頭、機(jī)身、及設(shè)于所述機(jī)身尾部的尾翼、及設(shè)于所述機(jī)身的下方的起落架、及設(shè)于所述機(jī)身兩側(cè)的機(jī)翼，所述機(jī)頭的前方設(shè)有推進(jìn)螺旋槳，所述機(jī)頭或機(jī)身的內(nèi)部設(shè)有總控制器；兩個所述機(jī)翼的末端分別設(shè)有兩端遠(yuǎn)離所述機(jī)翼和/或所述機(jī)身的旋翼桿；所述旋翼桿與所述機(jī)翼通過設(shè)有驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動裝置連接；所述旋翼桿的上端面為兩側(cè)朝中間拱起的山脊?fàn)盍骶€曲面，所述旋翼桿為伸縮桿結(jié)構(gòu)；兩根所述旋翼桿被所述轉(zhuǎn)動裝置分割為左前旋翼桿、左后旋翼桿、右前旋翼桿和右后旋翼桿；所述左前旋翼桿的末端設(shè)有左前電動機(jī)和設(shè)于所述左前電動機(jī)的軸上的左前螺旋槳，所述左后旋翼桿的末端設(shè)有左后電動機(jī)和設(shè)于所述左后電動機(jī)的軸上的左后螺旋槳；所述右前旋翼桿的末端端設(shè)有右前電動機(jī)和設(shè)于所述右前電動機(jī)的軸上的右前螺旋槳，所述右后旋翼桿的末端設(shè)有右后電動機(jī)和設(shè)于所述右后電動機(jī)的軸上的右后螺旋槳。
[0005]進(jìn)一步，所述左前螺旋槳與所述右后螺旋槳的轉(zhuǎn)動方向相同，所述左前螺旋槳與所述左后螺旋槳、右前螺旋槳的轉(zhuǎn)動方向相反；所述左后螺旋槳與所述右前螺旋槳的轉(zhuǎn)動方向相同。
[0006]上述進(jìn)一步方案的有益效果是:提高飛行器在旋翼飛行模式下的飛行穩(wěn)定性，抗風(fēng)性強(qiáng)。
[0007]進(jìn)一步，所述左前旋翼桿在所述機(jī)翼與所述左前電動機(jī)之間設(shè)有用于將所述左前螺旋槳旋轉(zhuǎn)到與所述推進(jìn)螺旋槳平行的左前折彎裝置；所述左后旋翼桿在所述機(jī)翼與所述左后電動機(jī)之間設(shè)有用于將所述左后螺旋槳旋轉(zhuǎn)到與所述推進(jìn)螺旋槳平行的左后折彎裝置；所述右前旋翼桿在所述機(jī)翼與所述右前電動機(jī)之間設(shè)有用于將所述右前螺旋槳旋轉(zhuǎn)到與所述推進(jìn)螺旋槳平行的右前折彎裝置；所述右后旋翼桿在所述機(jī)翼與所述右后電動機(jī)之間設(shè)有用于將所述右后螺旋槳旋轉(zhuǎn)到與所述推進(jìn)螺旋槳平行的右后折彎裝置；所述左前折彎裝置、左后折彎裝置、右前折彎裝置、右后折彎裝置與所述總控制器連接。
[0008]上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過左前、左后、右前、右后折彎裝置將左前、左后、右前、右后螺旋槳旋轉(zhuǎn)到與推進(jìn)螺旋槳平行，此時左前、左后、右前、右后螺旋槳和推進(jìn)螺旋槳共同工作，使得飛行器在固定翼飛行模式下時的飛行速度更快。
[0009]進(jìn)一步，所述左前折彎裝置與所述左前電動機(jī)之間的距離等于所述右前折彎裝置與所述右前電動機(jī)之間的距離；所述左后折彎裝置與所述左后電動機(jī)之間的距離等于所述右后折彎裝置與所述右后電動機(jī)之間的距離。
[0010]上述進(jìn)一步方案的有益效果是:保證飛行器在固定翼飛行模式下的飛行穩(wěn)定性。
[0011]進(jìn)一步，所述驅(qū)動裝置包括電機(jī)和齒輪組；所述轉(zhuǎn)動裝置包括套筒和設(shè)于所述套筒內(nèi)與所述套筒固定的轉(zhuǎn)軸；所述套筒為三通管狀的管體，所述套筒的直通管套緊所述旋翼桿，所述套筒的垂直管的末端通過轉(zhuǎn)動軸承與所述機(jī)翼的末端固定；所述轉(zhuǎn)軸水平且垂直于所述機(jī)翼的末端，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述驅(qū)動裝置連接，另一端通過所述軸承與所述套管的垂直管固定連接。
[0012]進(jìn)一步，所述驅(qū)動裝置包括電機(jī)和齒輪組；所述轉(zhuǎn)動裝置包括套筒和設(shè)于所述套筒內(nèi)與所述套筒固定的轉(zhuǎn)軸；所述套筒為三通管狀的管體，所述套筒的直通管套緊所述旋翼桿，所述套筒的垂直管的末端通過轉(zhuǎn)動軸承與所述機(jī)翼的末端固定；所述轉(zhuǎn)軸水平且垂直于所述機(jī)翼的末端，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述驅(qū)動裝置連接，另一端通過所述軸承與所述套管的垂直管固定連接。
[0013]所述直通管的兩端分別同軸設(shè)有一個滾筒裝置；所述旋翼桿通過所述滾筒裝置的兩端，所述旋翼桿在所述滾筒裝置內(nèi)分為轉(zhuǎn)動節(jié)和非轉(zhuǎn)動節(jié)兩段，其中所述轉(zhuǎn)動節(jié)相對所述滾筒裝置同軸轉(zhuǎn)動連接，所述非轉(zhuǎn)動節(jié)與所述滾筒裝置固定連接；所述滾筒裝置上還設(shè)有用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)動節(jié)相對所述滾筒裝置同軸轉(zhuǎn)動的動力裝置；所述動力裝置與所述總控制器連接。
[0014]進(jìn)一步，所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳的內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋。
[0015]上述進(jìn)一步方案的有益效果是:防止飛行過程中螺旋槳被折斷，特別是在旋翼飛行模式與固定翼飛行模式相互轉(zhuǎn)換的過程中，左前螺旋槳、右前螺旋槳受到的扭力增大。
[0016]進(jìn)一步，所述左前螺旋槳與所述右后螺旋槳之間的連線和所述左后螺旋槳與所述右前螺旋槳之間的連線的交點(diǎn)與飛行器的重心重合。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:不僅具有旋翼直升機(jī)垂直起降、不受起降場地的限制的特點(diǎn)，也具有固定翼飛機(jī)的飛行速度和持久的續(xù)航能力；折彎裝置、轉(zhuǎn)動裝置和滾筒裝置的配合作用，使得旋翼桿能折彎、翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)，從而使得各個螺旋槳在總控制器的控制下能夠任意改變方向和角度，飛行更靈活、方便。
[0018]本發(fā)明還公開一種基于上述的固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器的控制方法，其包括如下步驟:
[0019]步驟1、控制所述左前折彎裝置、左后折彎裝置、右前折彎裝置、右后折彎裝置使得所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳為水平方向，再啟動所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳，使其為整個所述機(jī)身提供向上的升力；
[0020]步驟2、當(dāng)整個所述機(jī)身上升到預(yù)設(shè)的高度，啟動所述推進(jìn)螺旋槳，并控制所述左前折彎裝置、左后折彎裝置、右前折彎裝置、右后折彎裝置以預(yù)設(shè)速度轉(zhuǎn)動使得所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳為垂直方向，所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳為整個所述機(jī)身提供向前的升力；
[0021]步驟3、控制所述左前折彎裝置、左后折彎裝置、右前折彎裝置、右后折彎裝置恢復(fù)步驟I中的狀態(tài)，再關(guān)閉所述推進(jìn)螺旋槳，最后對所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳減速，當(dāng)時所述機(jī)身落地時，關(guān)閉所述左前螺旋槳、左后螺旋槳、右前螺旋槳、右后螺旋槳。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器在固定翼飛行模式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器在旋翼飛行模式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器的旋翼桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器的旋翼桿的橫截面剖視圖。
[0026]圖中1、機(jī)頭；2、機(jī)身；3、尾翼；4、機(jī)翼；5、推進(jìn)螺旋槳；6、旋翼桿；61、左前旋翼桿；611、左前電動機(jī)；612、左前螺旋槳；613、左前折彎裝置；62、左后旋翼桿；621、左后電動機(jī)；622、左后螺旋槳；623、左后折彎裝置；63、右前旋翼桿；631、右前電動機(jī)；632、右前螺旋槳；633、右前折彎裝置；64、右后旋翼桿；641、右后電動機(jī)；642、右后螺旋槳；643、右后折彎裝置；7、轉(zhuǎn)動裝置；8、滾筒裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0028]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種固定翼與可變形的電動多旋翼組成的復(fù)合飛行器，包括機(jī)頭1、機(jī)身2、及設(shè)于機(jī)身2尾部的尾翼3、及設(shè)于機(jī)身2的下方的起落架、及設(shè)于機(jī)身2兩側(cè)的機(jī)翼4，機(jī)頭I的前方設(shè)有推進(jìn)螺旋槳5，機(jī)頭I或機(jī)身2的內(nèi)部設(shè)有總控制器；兩個機(jī)翼4的末端分別設(shè)有兩端遠(yuǎn)離機(jī)翼4和/或機(jī)身2的旋翼桿6 ;旋翼桿6與機(jī)翼4通過設(shè)有驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動裝置7連接；驅(qū)動裝置和轉(zhuǎn)動裝置7與總控制器連接；旋翼桿6的上端面為兩側(cè)朝中間拱起的山脊?fàn)盍骶€曲面，旋翼桿6為伸縮桿結(jié)構(gòu)；兩根旋翼桿6被轉(zhuǎn)動裝置7分割為左前旋翼桿61、左后旋翼桿62、右前旋翼桿63和右后旋翼桿64 ;左前旋翼桿61的末端設(shè)有左前電動機(jī)611和設(shè)于左前電動機(jī)611的軸上的左前螺旋槳612，左后旋翼桿62的末端設(shè)有左后電動機(jī)621和設(shè)于左后電動機(jī)621的軸上的左后螺旋槳622 ；右前旋翼桿63的末端端設(shè)有右前電動機(jī)631和設(shè)于右前電動機(jī)631的軸上的右前螺旋槳632，右后旋翼桿64的末端設(shè)有右后電動機(jī)641和設(shè)于右后電動機(jī)641的軸上的右后螺旋槳 642。
[0029]左前螺旋槳612與右后螺旋槳642的轉(zhuǎn)動方向相同，左前螺旋槳612與左后螺旋槳622、右前螺旋槳632的轉(zhuǎn)動方向相反；左后螺旋槳622與右前螺旋槳632的轉(zhuǎn)動方向相同。
[0030]左前旋翼桿61在機(jī)翼4與左前電動機(jī)611之間設(shè)有用于將左前螺旋槳612旋轉(zhuǎn)到與推進(jìn)螺旋槳5平行的左前折彎裝置613 ;左后旋翼桿62在機(jī)翼4與左后電動機(jī)621之間設(shè)有用于將左后螺旋槳622旋轉(zhuǎn)到與推進(jìn)螺旋槳5平行的左后折彎裝置623 ;右前旋翼桿63在機(jī)翼4與右前電動機(jī)631之間設(shè)有用于將右前螺旋槳632旋轉(zhuǎn)到與推進(jìn)螺旋槳5平行的右前折彎裝置633 ;右后旋翼桿64在機(jī)翼4與右后電動機(jī)641之間設(shè)有用于將右后螺旋槳642旋轉(zhuǎn)到與推進(jìn)螺旋槳5平行的右后折彎裝置643 ;左前折彎裝置613、左后折彎裝置623、右前折彎裝置633、右后折彎裝置643與總控制器連接。
[0031]左前折彎裝置613與左前電動機(jī)611之間的距離等于右前折彎裝置633與右前電動機(jī)631之間的距