混合动力无人驾驶飞行器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无人驾驶飞行器系统，其具有竖向起落飞行模式和向前飞行模式。该无人驾驶飞行器系统包括机架、可旋转地联接至机架的旋翼组件以及可旋转地联接至机架的螺旋桨。旋翼组件包括具有稍部喷射器的至少两个旋翼叶片，稍部喷射器可操作地与压缩气体动力系统相关联。螺旋桨可操作地与电力系统相关联。在竖向起落飞行模式中，来自压缩气体动力系统的压缩气体通过稍部喷射器排出以使旋翼组件旋转并且产生竖向升力。在向前飞行模式中，电力系统驱动螺旋桨以产生向前的推力并且旋翼组件的自动旋转产生竖向升力。

Hybrid Unmanned Aerial Vehicle System

The invention relates to an unmanned aerial vehicle system, which has a vertical landing flight mode and a forward flight mode. The unmanned aerial vehicle system includes a rack, a rotor assembly rotatably connected to the rack, and a propeller rotatably connected to the rack. The rotor assembly includes at least two rotor blades with a slight ejector operatively associated with a compressed gas power system. Propellers are operatively associated with power systems. In the vertical landing mode, compressed gas from the compressed gas power system is ejected through a slight ejector to rotate the rotor assembly and generate vertical lift. In forward flight mode, the power system drives the propeller to generate forward thrust and the automatic rotation of the rotor assembly generates vertical lift.

【技术实现步骤摘要】
混合动力无人驾驶飞行器系统
本公开总体上涉及具有向前飞行模式和竖向起落飞行模式的飞行器，特别地，涉及利用为获得竖向升力的压缩气体动力系统和为获得向前推力的电力系统的混合动力无人驾驶飞行器系统。
技术介绍
无人驾驶飞行器系统(UAS)——也称作无人驾驶空中运载体(UAV)或遥控飞机——是一种自供电飞行器，这种自供电飞行器不承载人类操作者，使用空气动力来提供运载体提升、是自主和/或远程操作的、可以是消耗性的或者可回收性的、并且可以承载致命的或非致命的载运物。UAS可用于军事、商业、科学、娱乐和其他应用。例如，军事应用可以包括情报任务、监视任务和侦察任务以及攻击任务。民用应用可以包括：空中摄影，搜索和救援任务，公用线路和管道检查，包括向难以进入的地区投递食物、药品和其他供给的人道主义援助，环境监测，边境巡逻任务，货物运输，森林火险探测和监测，事故调查和人群监测，这里仅举几个示例。最近，军事组织已经表明了希望小型无人驾驶飞行器系统可作为士兵随身传感器(soldierbornesensor)(SBS)进行操作。这种士兵随身传感器应当易于运输而不给士兵增加重量负担并且配置简单还能够在某些不利条件下连续飞行数分钟或数小时。另外，这种士兵随身传感器应当能够在数百米或数千米的包括可见瞄准线操作的操作战区中远程和/或自主飞行。此外，这种士兵随身传感器应当能够提供与紧挨着士兵周围区域相关的实时信息，使士兵能够对最明显的威胁和/或迅速改变的威胁进行估计和响应。
技术实现思路
在第一方面，本公开涉及具有竖向起落飞行模式以及向前飞行模式的无人驾驶飞行器系统。无人驾驶飞行器系统包括机架、可旋转地联接至机架的旋翼组件和可旋转地联接至机架的螺旋桨。旋翼组件包括具有稍部喷射器的至少两个旋翼叶片。压缩气体动力系统可操作地与稍部喷射器相关联并且电力系统可操作地与螺旋桨相关联，使得在竖向起落飞行模式中，来自压缩气体动力系统的压缩气体通过稍部喷射器排出以使旋翼组件旋转而产生竖向升力，并且在向前飞行模式中，电力系统驱动螺旋桨以产生向前推力并且旋翼组件的自动旋转产生竖向升力。在某些实施方式中，旋翼组件可以具有平衡自由度。在一些实施方式中，旋翼组件可以具有自由旋转自由度和/或倾斜自由度以支持向前飞行模式中的自动旋转。在某些实施方式中，旋翼组件的每个旋翼叶片可以具有稍部喷射器。在一些实施方式中，压缩气体动力系统可以包括压缩气体罐和用于从压缩气体罐选择性地释放压缩气体的阀。在这些实施方式中，压缩气体罐可以是现场可更换单元。在某些实施方式中，压缩气体动力系统可以是压缩二氧化碳动力系统。在某些实施方式中，螺旋桨可以是推进式螺旋桨。在一些实施方式中，电力系统可以包括电池系统和电动马达。在某些实施方式中，飞行控制系统能够操作成控制压缩气体动力系统和电力系统。在这些实施方式中，飞行控制系统能够操作成使用GPS航路点导航来自主控制无人驾驶飞行器系统。附加地或替代性地，飞行控制系统能够操作成与用于辅助人工导航的远程站进行通信。在一些实施方式中，无人驾驶飞行器系统可以包括传感器系统，例如传感器系统包括以下各项中的一者或更多者：光学照相机，热感照相机，红外照相机，摄影机，情报、监视和侦察的载运物以及GPS系统。在第二方面，本专利技术涉及具有竖向起落飞行模式和向前飞行模式的无人驾驶飞行器系统。无人驾驶飞行器系统包括机架、可旋转地联接至机架的旋翼组件和可旋转地联接至机架的螺旋桨。旋翼组件包括具有稍部喷射器的至少两个旋翼叶片。压缩气体动力系统可操作地与稍部喷射器相关联，并且电力系统可操作地与螺旋桨相关联。飞行控制系统能够操作成控制压缩气体动力系统和电力系统。传感器系统由机架承载。在竖向起落飞行模式中，来自压缩气体动力系统的压缩气体通过稍部喷射器排出以使旋翼组件旋转而产生竖向升力。在向前飞行模式中，电力系统驱动螺旋桨以产生向前推力，并且旋翼组件的自动旋转产生竖向升力。在一些实施方式中，压缩气体动力系统可以包括压缩气体罐和用于从压缩气体罐选择性地释放压缩气体的阀，并且电力系统可以包括电池系统和电动马达。在某些实施方式中，控制系统能够操作成使用GPS航路点导航来自主控制无人驾驶飞行器系统以及与用于辅助人工导航的远程站进行通信中的一者或两者。附图说明为了更完整地理解本公开的特征和优点，现在参照详细描述和附图，其中，不同的附图中对应的附图标记指示对应的部件，在附图中：图1A至图1E是根据本公开的实施方式的混合动力无人驾驶飞行器系统的示意图；图2是根据本公开的实施方式的混合动力无人驾驶飞行器系统的各种机械系统的框图；图3是根据本公开的实施方式的用于混合动力无人驾驶飞行器的控制系统的框图；以及图4是根据本公开的实施方式的混合动力无人驾驶飞行器系统的示意图。具体实施方式虽然以下详细讨论了本公开的各种实施方式的制作和使用，但是应当理解的是，本公开提供了很多可应用的专利技术构思，这些专利技术构思可以在多种具体情境中实施。本文中讨论的具体实施方式仅仅是说明性的并且不限定本公开的范围。为了清晰起见，在本公开中并非对实际实施的所有特征都进行描述。当然可以理解的是，在任何这样的实际实施方式的开发中，必须做出多种特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随着实现方式的不同而不同。此外，将理解的是，这种开发工作可能是复杂的并且耗时的，但对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言仍然是日常工作。在本说明书中，在描述附图中的装置时，可以参考各个部件之间的空间关系和部件的各个方面的空间取向。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，本文中描述的装置、构件、设备等可以以任何期望的取向定位。因此，由于本文中描述的装置可以以任何期望的方向定向，因此使用诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或者来描述这些部件的各方面的空间取向应当理解成分别描述各个部件之间的相对关系或者描述这些部件的个方面的空间取向。如在本文中使用的，术语“联接”可以包括通过任何方式直接或间接联接，包括运动的和/或非运动的机械连接。参照附图中的图1A至图1E以及图2，描述了一种混合动力无人驾驶飞行器系统，在本文中被称为飞行器10提及。飞行器10可以是小型无人驾驶飞行器系统或者适合于用作士兵随身传感器的迷你型无人驾驶飞行器系统。在示出的实施方式中，飞行器10具有机架12，机架12包括机身14、尾部悬臂16和上部整流罩18。机架12可以由下述重量轻、强度高的材料形成，例如包括发泡聚苯乙烯(EPS)泡沫的塑料，包括铝的金属，或者包括玻璃纤维织物、碳纤维织物、玻璃纤维带、碳纤维带及其组合的可以通过将多个材料层固化在一起而形成的复合材料。机身14的延伸尾部是尾桁20，尾桁20支承尾翼22，尾翼22描述成具有水平稳定器24和竖向稳定器26的三部分式尾部，竖向稳定器26包括三个竖向翼片。在示出的实施方式中，水平稳定器24包括描述成升降舵28a、28b的两个活动的气动表面(aerosurface)，并且竖向稳定器26包括描绘成方向舵30的活动的气动表面，方向舵30在飞行器10的向前飞行期间有助于俯仰和偏航的稳定性。在其他实施方式中，尾翼22可以是T形尾部、V形尾部、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶飞行器系统，所述无人驾驶飞行器系统具有竖向起落飞行模式和向前飞行模式，所述无人驾驶飞行器系统包括：机架；旋翼组件，所述旋翼组件包括具有稍部喷射器的至少两个旋翼叶片，所述旋翼组件可旋转地联接至所述机架；压缩气体动力系统，所述压缩气体动力系统可操作地与所述稍部喷射器相关联；螺旋桨，所述螺旋桨可旋转地联接至所述机架；以及电力系统，所述电力系统可操作地与所述螺旋桨相关联；其中，在所述竖向起落飞行模式中，来自所述压缩气体动力系统的压缩气体通过所述稍部喷射器排出以使所述旋翼组件旋转而产生竖向升力；并且其中，在所述向前飞行模式中，所述电力系统驱动所述螺旋桨以产生向前推力，并且所述旋翼组件的自动旋转产生竖向升力。

【技术特征摘要】
2017.08.18 US 15/680,5011.一种无人驾驶飞行器系统，所述无人驾驶飞行器系统具有竖向起落飞行模式和向前飞行模式，所述无人驾驶飞行器系统包括：机架；旋翼组件，所述旋翼组件包括具有稍部喷射器的至少两个旋翼叶片，所述旋翼组件可旋转地联接至所述机架；压缩气体动力系统，所述压缩气体动力系统可操作地与所述稍部喷射器相关联；螺旋桨，所述螺旋桨可旋转地联接至所述机架；以及电力系统，所述电力系统可操作地与所述螺旋桨相关联；其中，在所述竖向起落飞行模式中，来自所述压缩气体动力系统的压缩气体通过所述稍部喷射器排出以使所述旋翼组件旋转而产生竖向升力；并且其中，在所述向前飞行模式中，所述电力系统驱动所述螺旋桨以产生向前推力，并且所述旋翼组件的自动旋转产生竖向升力。2.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述旋翼组件还包括平衡自由度。3.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述旋翼组件还包括自由旋转自由度以支持所述向前飞行模式中的自动旋转。4.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述旋翼组件还包括倾斜自由度以支持所述向前飞行模式中的自动旋转。5.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述旋翼组件的每个旋翼叶片具有稍部喷射器。6.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述压缩气体动力系统还包括压缩气体罐和阀，所述阀用于从所述压缩气体罐选择性地释放所述压缩气体。7.根据权利要求6所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述压缩气体罐还包括现场可更换单元。8.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述压缩气体动力系统还包括压缩二氧化碳动力系统。9.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述螺旋桨还包括推进式螺旋桨。10.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述电力系统还包括电池系统和电动马达。11.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，还包括飞行控制系统，所述飞行控制系统能够操作成控制所述压缩气体动力系统和所述电力系统。12.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯克·兰登·格罗宁加，丹尼尔·布赖恩·罗伯特森，
申请(专利权)人：贝尔直升机德事隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US