能够垂直起动的飞行设备制造技术

说明了飞行设备（1），所述飞行设备不仅能够垂直地起动和着陆以及悬浮而且也能够以高的巡航飞行速度水平地飞行。所述飞行设备（1）具有承载结构（27）、机翼结构（15）、至少三个优选至少四个提升旋翼（5）和至少一个推动驱动机构（9）。所述机翼结构（15）构造用于，在所述飞行设备水平运动时产生用于所述飞行设备的提升驱动力。为此所述机翼结构（15）具有至少一个承载面（3），所述承载面设有产生动态的提升驱动的轮廓。优选地，所述机翼结构（15）构造为双机翼结构。所述提升旋翼（5）中的每个紧固在所述承载结构（27）处，具有螺旋桨（7）并且构造用于，通过所述螺旋桨（7）的旋转产生用于所述飞行设备（1）的沿竖直方向作用的提升驱动力。所述推动驱动机构（9）构造用于，产生沿水平方向作用到所述承载结构（27）上的推动力。所述提升旋翼（5）能够简单地构造，也就是说例如拥有简单的刚性的螺旋桨，其中，所述飞行设备的垂直的起动或者悬浮、类似于在四旋翼直升机中那样通过在所述提升旋翼处的转速的简单的控制能够调节。高的巡航飞行速度能够基于额外的水平作用的推动驱动机构（9）达到。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求递交于2013年8月29日的德国专利申请Nr.102013109392.2的优先权，其内容在此通过引用被合并。
本专利技术涉及类似于例如三旋翼直升机（Tricopter）或者四旋翼直升机(Quadcopter)的能够垂直起动的飞行设备（Flugger?t）。
技术介绍
对于很多应用值得期望的是，以下的飞行设备供支配：所述飞行设备能够从最小的面上起动并且由此例如不需要特别的大面积的机场。此外，对于确定的使用目的需要如下的飞行设备：所述飞行设备是灵活的并且能够精确地被操纵并且优选能够在一个部位上悬浮并且在此具有好的悬浮飞行特性（Schwebeflugeingenschaften）。例如，飞行设备被使用用于空中监测以及空中侦察，所述飞行设备应该能够在感兴趣的目标上悬浮并且在此例如应该能够拍摄航空摄影图。在替代的应用中，能够垂直起动的飞行设备、有时也称作VTOL（VerticalTake-OffandLanding）能够被使用用于飞向对于人或者其它机器来说较难达到的地带，例如在灾难保护使用（Katastrophenschutzeins?tzen）的范围内，用以例如能够运输物品、如工具、食物或者药品到这样的地带中。此外，为这样的使用研发如下的飞行设备，其中至少三个、优选四个或者更多个装备有螺旋桨和驱动所述螺旋桨的马达的旋翼相应地负责基本上竖直向上指向的推动，用以能够以该方式使所述飞行设备垂直地升起或者悬浮。设有四个这样的旋翼的飞行设备也称作四旋翼直升机（Quadcopter、Quadrocopter、Quadricopter、Quadrotor）或者悬浮平台（Schwebeplattform）。通常，这样的具有多于三个负责提升驱动的旋翼的飞行设备被称作多旋翼直升机（Multicopter），其中，除了四旋翼直升机外具有三个旋翼（三旋翼直升机）、六个旋翼（六旋翼直升机）或者八个旋翼（八旋翼直升机）的变型也是常用的。这种类型的飞行设备大多无人地运行并且与此相关能够是小的。这些飞行设备也部分地称作雄蜂（Drohnen）。通过整体的飞行设备或者一个或多个旋翼从水平线的轻微的倾斜能够在这样的飞行设备中也负责一定的向前驱动，其中由所述旋翼产生的推动从竖直线倾斜。然而，以该方式能够实现的巡航飞行速度（Reisefluggeschwindigkeiten）基于在该类型的飞行设备中出现的物理的边界条件被限制到典型地低于200km/h的相对低的速度上，常常也低于100km/h。这样的速度限制例如由物理的边界条件产生，即被使用用于提升驱动的螺旋桨在旋转速度高的情况下来运行并且因此向前朝着所述飞行设备的飞行方向运动的螺旋桨叶片已经在相对低的巡航飞行速度时至少在其螺旋桨叶片尖端处必须几乎以声速运动，由此生成高的空气阻力和强烈的噪声。因此，传统的多旋翼直升机虽然具有好的悬浮飞行特性，但是通常仅仅实现相对低的巡航飞行速度（类似于直升飞机（Hubschraubern）），在其中仅仅唯一的旋翼负责必要的提升驱动并且复杂的旋翼机械能够与尾部旋翼一起被使用用于操纵所述直升机。在KR1020120060590A中，说明了一种四旋翼直升机，其能够竖直地起动和着陆并且其中螺旋桨的推动方向能够变化，用以能够以该种方式对于四旋翼直升机不仅负责提升驱动，而且还负责向前驱动。
技术实现思路
能够看作为本专利技术的基础的任务是，提供一种飞行设备，所述飞行设备不仅实现好的悬浮飞行特性而且也实现高的巡航飞行速度。这样的任务能够利用根据主权利要求所述的飞行设备得到解决。本专利技术的有利的实施方式在从属的权利要求以及接下来的说明中被限定。根据本专利技术的一个方面，提出一种飞行设备，所述飞行设备具有承载结构、机翼结构、至少三个提升旋翼和至少一个推动驱动机构。所述机翼结构在此紧固在所述承载结构处。所述机翼结构也能够是所述飞行器的承载结构的一部分。所述机翼结构被构造用于，在所述飞行设备水平运动时产生用于所述飞行设备的提升驱动力，并且所述机翼结构为此具有至少一个承载面，所述承载面设有产生动态的提升驱动的轮廓。所述提升旋翼中的每个紧固在所述承载结构处。每个提升旋翼在此具有螺旋桨并且每个提升旋翼被构造用于，通过所述螺旋桨的旋转产生用于所述飞行设备的沿着竖直方向作用的提升驱动力。所述推动驱动机构被构造用于，产生沿着水平方向作用的推动力到所述承载结构上。简单概括地，作为本专利技术的基础的构思尤其能够从以下看出：以多旋翼直升机的形式的飞行设备一方面装备有至少三个产生竖直的推动的提升旋翼，借助于所述竖直的推动所述飞行设备能够竖直地起动并且着陆以及悬浮，并且额外地另一方面设置能够产生沿着水平方向作用的推动的推动驱动机构，使得在所述旋翼被停止之后，所述飞行设备能够独立于所述提升旋翼被加速到高的巡航飞行速度上。额外地，所述飞行设备设有机翼结构，其中当所述飞行设备被加速到足够高的巡航飞行速度上时，至少一个承载面负责动态的提升驱动。所述机翼结构的承载面在此优选如下地进行尺寸设计，使得其在所述飞行设备将达到的巡航飞行速度时能够仅仅负责用于所述飞行设备的足够的提升驱动并且由此在巡航飞行速度的情况下能够放弃通过所述提升旋翼产生的提升驱动。所述承载面例如能够在所述承载结构或者说在机身（Rumpf）处能够摆动地或者能够转动地安置，使得所述承载面在悬浮飞行状态或者说悬浮飞行期间处于摆动的状态中并且在巡航飞行期间处于摆入的状态中。在此，通过所述承载面的摆动所述机翼结构的后掠角（Pfeilung）提高并且通过摆入所述后掠角变小。在此，所述后掠角说明相应的承载面的前部棱边与所述飞行设备的横向轴线之间的角度。参考所述飞行方向能够在负的后掠角（也就是说向前后掠的承载面）和正的后掠角（也就是说向后后掠的承载面）之间区别。该关联在附图说明中还要详细地解释。此外，能够设置具有三个承载面或者三个承载面对（Tragfl?chenpaaren）的飞行设备的配置。所述承载面也能够通过连接结构或者连接元件相互连接，如这例如在环形机翼（Ringflüglern）中的情况那样。在此，在所述连接结构或者连接元件处能够通过支架（Ausleger）或者机舱（Gondeln）紧固所述螺旋桨。优选地，所述螺旋桨紧固在所述承载面、所述承载结构、支架、连接结构、连接元件或者机舱处。根据本专利技术的设有由至少三个提升旋翼和至少一个推动驱动机构以及合适构造的机翼结构形成的组合的飞行设备不仅能够具有期望的好的悬浮飞行特性而且也能够达到高的巡航飞行速度。所述提升旋翼在此例如能够在起动或者着陆时或者在悬浮飞行中，也就是说在所述飞行设备的水平速度缺少或者较小的情况下负责必要的提升驱动。不依赖于所述提升旋翼，所述推动驱动机构能够沿着水平方向加速所述飞行设备，其中，在水平速度足够高的情况下，通过所述机翼结构的至少一个承载面引起的动态的提升驱动能够足够高以承载所述飞行设备。提出的飞行设备的各个部件在此能够相对简单地构造以及控制。所述提升旋翼尤其能够如下地构造，使得旋转平面（提升旋翼的旋翼叶片在所述旋转平面中旋转）与所述提升旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
飞行设备（1），具有：承载结构（27）；机翼结构（15）；至少三个提升旋翼（5）；至少一个推动驱动机构（9）；其中，所述机翼结构（15）紧固在所述承载结构（27）处或者是所述承载结构（27）的部分；其中，所述机翼结构（15）构造用于，在所述飞行设备（1）水平运动时产生用于所述飞行设备的提升驱动力并且为此具有至少一个承载面（3），所述承载面设有产生动态的提升驱动的轮廓；其中，所述提升旋翼（5）中的每个紧固在所述承载结构（27）处，所述提升旋翼中的每个具有螺旋桨（7）并且构造用于，通过所述螺旋桨（7）的旋转产生用于所述飞行设备（1）的沿竖直方向作用的提升驱动力（F1、F2、F3、F4）；并且其中，所述推动驱动机构（9）构造用于，产生沿水平方向作用到所述承载结构（27）上的推动力（F5）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.29 DE 102013109392.21.飞行设备（1），具有：
承载结构（27）；
机翼结构（15）；
至少三个提升旋翼（5）；
至少一个推动驱动机构（9）；
其中，所述机翼结构（15）紧固在所述承载结构（27）处或者是所述承载结构（27）的部分；
其中，所述机翼结构（15）构造用于，在所述飞行设备（1）水平运动时产生用于所述飞行设备的提升驱动力并且为此具有至少一个承载面（3），所述承载面设有产生动态的提升驱动的轮廓；
其中，所述提升旋翼（5）中的每个紧固在所述承载结构（27）处，所述提升旋翼中的每个具有螺旋桨（7）并且构造用于，通过所述螺旋桨（7）的旋转产生用于所述飞行设备（1）的沿竖直方向作用的提升驱动力（F1、F2、F3、F4）；并且
其中，所述推动驱动机构（9）构造用于，产生沿水平方向作用到所述承载结构（27）上的推动力（F5）。
2.根据权利要求1所述的飞行设备，其中，所述承载结构（27）与所述机翼结构（15）共同地构造为具有长形的机身（13）和两对沿水平方向前后布置的从所述机身（13）横向伸出的承载面（3）的双机翼结构。
3.根据权利要求2所述的飞行设备，其中，在每个承载面（3）处分别布置所述提升旋翼（5）中的一个。
4.根据权利要求2或3所述的飞行设备，其中，在每个承载面（3）处布置机舱（6），在所述机舱处分别布置所述提升旋翼（5）中的一个。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的飞行设备，其中，在所述承载面（3）中的每个处布置导向机构（21、23）。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的飞行设备，其中，所述提升旋翼（5）如下地构造，使得提升旋翼（5）的螺旋桨叶片（29）在其中旋转的旋转平面与所述提升旋翼（5）的由马达驱动的旋翼轴（19）的关系不变。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的飞行设备，其中，所述提升旋翼（5）的螺旋桨叶片（29）与所述旋翼轴（19）刚性地连接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的飞行设备，其中，所述提升旋翼（5）的螺旋桨叶片（29）如下地能够摆动地与所述旋翼轴（19）连接，使得所述螺旋桨叶片（29）的斜度能够变化。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的飞行设备，所述飞行设备具有至少四个提升旋翼（5）。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的飞行设备，其中，由所述提升旋翼能够产生的提升驱动力（F1、F2、F3、F4）的总和基本上引导通过所述飞行设备（1）的重心；并且其中，所述机翼结构（15）的中性点相对于所述飞行设备（1）的重心能够适...

【专利技术属性】
技术研发人员：M祖达斯，F施特拉滕贝格，J范托尔，W肖尔茨，B卡赖斯，W施坦格尔，
申请(专利权)人：空中客车防卫和太空有限责任公司，施泰因拜斯轻质飞行器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE