可垂直起飞和着陆、垂直和水平飞行及在空中产生能量的飞行器制造技术

一种飞行器，包括：沿第一方向布置的主体；沿大致垂直于第一方向的第二方向布置在主体上并彼此相对地布置的两个主翼；分别联接至主翼并适于控制主翼彼此独立地倾斜的两个主翼倾斜控制单元；分别布置在主翼上的两个主推进单元；沿大致垂直于第一方向的第二和第三方向布置在主体后方的尾翼；沿第三方向布置在尾翼上的方向舵；适于控制方向舵倾斜的方向舵倾斜控制单元；布置在主体后方的尾部推进单元；适于控制尾部推进单元倾斜的尾部倾斜控制单元；适于向主推进单元和尾部推进单元提供动力的动力单元；和位置控制单元，其适于控制主翼倾斜控制单元、主推进单元、方向舵倾斜控制单元、尾部推进单元、尾部倾斜控制单元以调节飞行器在空中的位置。

Aircraft that can take off and land vertically, vertically and horizontally, and generate energy in the air.

An aircraft, including the main body arranged along the first direction; two main wings arranged on the main body and relative to each other in second directions roughly perpendicular to the first direction; connected to the main wing and suitable for controlling the two main wing tilt control units that are independently inclined to each other by the main wing; two of the main wings are arranged respectively. The main propulsion unit; the tail wing that is arranged in the rear of the main body in the second and third directions roughly perpendicular to the first direction; the rudder arranged in the third direction on the tail; the tilting control unit suitable for controlling the tilting of the rudder; the tail propulsion unit arranged in the rear of the main body; suitable for controlling the tilt of the tail propulsion unit. A tail tilt control unit; a power unit suitable for providing power to the main propulsion unit and the tail propulsion unit; and a position control unit suitable for controlling the tilt control unit of the main wing, the main propulsion unit, the tilting control unit of the rudder, the tail propulsion unit, and the tail tilt control unit to adjust the position of the aircraft in the air.

【技术实现步骤摘要】
可垂直起飞和着陆、垂直和水平飞行及在空中产生能量的飞行器对相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月27日提交的美国专利申请No.15/391,700和2017年9月27日提交的韩国专利申请No.10-2017-0125497的优先权，通过参引的方式将这两个申请的全文结合入本文中。
各种实施方式涉及航空航天工程，并且更具体地涉及一种具有能够互相独立地倾斜的固定翼的飞行器。各种实施方式可应用于自主或受控的载人和无人飞行器。
技术介绍
当今，在多种规格的飞行器中公开了具有短距或垂直起飞和着陆能力的固定翼飞行器。对于小型固定翼飞行器的情况，存在众多不同的用于实现短距或垂直起飞和着陆能力的已知技术。固定翼飞行器在不使用跑道的情况下起飞的一种可能的方式是辅助起飞措施。该辅助起飞措施通过向飞行器提供初始冲量以升空来执行。一旦升空，飞行器的控制系统便可联合电机起作用以便使得其在飞行操作中保持稳定和平衡。该技术的缺点在于，有时可能需要特殊的弹射装置来实现固定翼飞行器的安全发射，由此使起飞更耗时和复杂。其它缺点可以是固定翼飞行器在发射失败的情况下受损的风险。对于完全无辅助的起飞，可以针对起飞采用的一种可能的方式是倾斜转子方案。在倾斜转子构型中，在起飞和飞行状态期间机翼是固定的并且仅电机可以移动。在该方案中，当飞行器仍触地时，转子的推力垂直于地面，以便推动飞行器以执行与旋转翼飞行器相似的垂直起飞。一旦升空，倾斜转子飞行器的转子可旋转其位置，以便向机翼中提供推力或拉力以产生将飞行器保持在空中所需的升力。虽然该措施可以在没有任何额外的辅助的情况下执行起飞，但它由于起飞期间的空气动力阻力而有很大的缺陷。由于机翼可保持在同一构型中，所以其表面提供了巨大的空气动力阻力，从而使需要推开的空气量大得多，并且因此电机所需的推力量明显更高。可以使用的另一方案为倾斜机翼和固定转子。在此构型中，转子始终指向同一方向，但机翼具有倾斜一定度数的选择。该倾斜机翼构型以与倾斜机翼转子构型非常相似的方式执行起飞。倾斜机翼和固定转子的方案与倾斜转子方案的主要差别和优点在于，由于倾斜机翼和固定转子的方案的机翼呈垂直形式，所以可减小空气动力阻力并且因此为飞行器的系统提供更好的稳定性。该倾斜机翼和固定转子的方案的主要缺点是飞行器系统能够达到升空所需的升力的量。稳定起飞过程通常需要飞行器的系统具有4个电机，其结果是消耗了许多储存在飞行器中的能量并且因此缩短了其飞行时间。飞行器利用电力操作，并且因此需要用于调整和控制飞行器系统的动力的程序以避免能量的快速耗尽。固定翼和旋转翼构型的小型飞行器的能量源通常是电池。对公众开放的、以及用于军事和民用用途的大部分飞行器都利用电力作为其能量源。因此，必须在飞行器上安装电池以提供长的时间飞行并且使飞行器的系统能够高效地操作。安装在飞行器上的电池越大，飞行器起飞和飞行中所需要的能量消耗越多。这导致由飞行器的电池提供的动力和飞行器中消耗的动力之间的折衷，因为电池给飞行器增加了显著的重量，并且因此需要更高能量来提供足以将飞行器保持在空中所需的升力。为了控制能量消耗，大部分电力操作的飞行器中包括飞行器电池管理系统。飞行器的该系统在存在多个电池组的情形中更为有用，并且电池的放电和充电两者都需要控制方案。在四转子构型中，飞行器的所有升力都来自于电机，这引起电池极快地消耗。在固定翼构型中，升力不仅来自于电机，而且来自于机翼与自由空气流的相互作用。由于该事实，电机所需的动力量将要低得多。
技术实现思路
在一个实施方式中，一种飞行器可包括：沿第一方向布置的主体；沿大致垂直于第一方向的第二方向布置在主体上的两个主翼，两个主翼彼此相对地布置；分别联接至主翼并且适于控制主翼彼此独立地倾斜的两个主翼倾斜控制单元；分别布置在主翼上的两个主推进单元；沿大致垂直于第一方向的第二和第三方向布置在主体的后方的尾翼；沿第三方向布置在尾翼上的方向舵；适于控制方向舵倾斜的方向舵倾斜控制单元；布置在主体的后方的尾部推进单元；适于控制尾部推进单元倾斜的尾部倾斜控制单元；适于向主推进单元和尾部推进单元提供动力的动力单元；和位置控制单元，该位置控制单元适于控制主翼倾斜控制单元、主推进单元、方向舵倾斜控制单元、尾部推进单元、尾部倾斜控制单元以调节飞行器在空中的位置。主翼可属于对称构型。尾翼在第二方向上可彼此相对地布置并且属于对称构型。在飞行器沿第三方向飞行的期间，主翼倾斜控制单元和尾部倾斜控制单元可使主翼和尾翼倾斜，以使得主推进单元和尾部推进单元提供推力和升力。在飞行器在由第一和第二方向形成的空间内飞行的期间，主翼倾斜控制单元和尾部倾斜控制单元可使主翼和尾翼倾斜，以使得主推进单元和尾部推进单元提供推力和升力。在飞行器在由第一和第二方向形成的空间内飞行的期间，尾部推进单元可关停并且可通过气流产生电力。在飞行器在由第一和第二方向形成的空间内飞行的期间，动力单元由尾部推进单元充电。在飞行器在由第一和第二方向形成的空间内飞行或沿第三方向飞行的期间，主翼倾斜控制单元使主翼沿相同方向倾斜，以使得飞行器进行俯仰运动。在飞行器在由第一和第二方向形成的空间内飞行的期间，方向舵倾斜控制单元使方向舵倾斜，以使得飞行器进行横摆运动。在飞行器在由第一和第二方向形成的空间内飞行的期间，主翼倾斜控制单元使主翼沿相反的方向倾斜，以使得飞行器进行翻滚运动。在飞行器沿第三方向飞行的期间，主翼倾斜控制单元可使主翼沿反的方向倾斜，以使得飞行器进行横摆运动。在飞行器沿第三方向飞行的期间，主推进单元可提供彼此不同的推进力，以使得飞行器进行翻滚运动。位置控制单元可包括：适于存储基准位置值的存储器；适于通过感测飞行器的当前位置来生成当前值的感测单元；和位置修正单元，该位置修正单元适于通过将基准位置值与当前位置值进行比较来生成修正值，并且向主翼倾斜控制单元、主推进单元、方向舵倾斜控制单元、尾部推进单元和尾部倾斜控制单元提供修正值。附图说明图1示出了根据本公开的一个实施方式的飞行器的垂直起飞位置。图2示出了根据本公开的一个实施方式的改变其飞行模式的飞行器。图3示出了根据本公开的一个实施方式的处于水平飞行模式中的飞行器。图4示出了处于水平飞行模式中的飞行器的俯仰运动。图5示出了处于水平飞行模式中的飞行器的横摆运动。图6示出了处于水平飞行模式中的飞行器的翻滚运动。图7示出了根据本公开的一个实施方式的处于垂直飞行模式中的飞行器。图8示出了处于垂直飞行模式中的飞行器的俯仰运动。图9示出了处于垂直飞行模式中的飞行器的横摆运动。图10示出了处于垂直飞行模式中的飞行器的翻滚运动。图11示意性地示出了图1的飞行器中所包括的控制系统。图12至20示出了主翼与主翼的致动器之间的连接的各种实施方式。图21示出了行星齿轮装置的壳体的一个实施方式。图22示出了图21的截面。图23示出了适于使尾部电机倾斜的结构的一个实施方式。图24示出了采用涡轮螺旋桨发动机作为飞行器的推进发动机的飞行器。图25示出了采用涡扇发动机作为飞行器的推进发动机的飞行器。图26示出了采用喷气发动机作为飞行器的推进发动机的飞行器。图27示出了采用管道风扇发动机作为飞行器的推进发动机的飞行器。具体实施方式下面可参考附图更详细地说明各种实施方式。然而，本专利技术可以以不同形式实施并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器，包括：沿第一方向布置的主体；沿大致垂直于所述第一方向的第二方向布置在所述主体上的两个主翼，所述两个主翼彼此相对地布置；分别联接至所述主翼并且适于控制所述主翼彼此独立地倾斜的两个主翼倾斜控制单元；分别布置在所述主翼上的两个主推进单元；沿大致垂直于所述第一方向的第二方向和第三方向布置在所述主体的后方的尾翼；沿所述第三方向布置在所述尾翼上的方向舵；适于控制所述方向舵倾斜的方向舵倾斜控制单元；布置在所述主体的后方的尾部推进单元；适于控制所述尾部推进单元倾斜的尾部倾斜控制单元；适于向所述主推进单元和尾部推进单元提供动力的动力单元；和位置控制单元，所述位置控制单元适于控制所述主翼倾斜控制单元、所述主推进单元、所述方向舵倾斜控制单元、所述尾部推进单元、所述尾部倾斜控制单元以调节所述飞行器在空中的位置。

【技术特征摘要】
2017.09.27 KR 10-2017-0125497;2016.12.27 US 15/3911.一种飞行器，包括：沿第一方向布置的主体；沿大致垂直于所述第一方向的第二方向布置在所述主体上的两个主翼，所述两个主翼彼此相对地布置；分别联接至所述主翼并且适于控制所述主翼彼此独立地倾斜的两个主翼倾斜控制单元；分别布置在所述主翼上的两个主推进单元；沿大致垂直于所述第一方向的第二方向和第三方向布置在所述主体的后方的尾翼；沿所述第三方向布置在所述尾翼上的方向舵；适于控制所述方向舵倾斜的方向舵倾斜控制单元；布置在所述主体的后方的尾部推进单元；适于控制所述尾部推进单元倾斜的尾部倾斜控制单元；适于向所述主推进单元和尾部推进单元提供动力的动力单元；和位置控制单元，所述位置控制单元适于控制所述主翼倾斜控制单元、所述主推进单元、所述方向舵倾斜控制单元、所述尾部推进单元、所述尾部倾斜控制单元以调节所述飞行器在空中的位置。2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述主翼属于对称构型；并且其中，所述尾翼在第二方向上彼此相对地布置并且属于对称构型。3.根据权利要求1所述的飞行器，其中，在所述飞行器沿第三方向飞行的期间，所述主翼倾斜控制单元和所述尾部倾斜控制单元使所述主翼和所述尾翼倾斜，以使得所述主推进单元和尾部推进单元提供推力和升力。4.根据权利要求1所述的飞行器，其中，在所述飞行器在由所述第一和第二方向形成的空间内飞行的期间，所述主翼倾斜控制单元和所述尾部倾斜控制单元使所述主翼和所述尾翼倾斜，以使得所述主推进单元和尾部推进单元提供推力和升力。...

【专利技术属性】
技术研发人员：河东洙，李相旻，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR