多旋桨飞行器制造技术

本发明专利技术提供两种有人驾驶和两种无人遥控的多旋桨飞行器，其采用外缘环翼叶式螺旋桨来产生升力和飞行动力，利用扁平外缘环翼来切割和适应迎风快速层流或横风层流，使迎风或横风层流经扁平外缘环翼切割引流后，避免迎风或横风层流对环翼内侧桨叶产生直接气流冲击，避免环内桨叶翼尖产生激波震颤，避免或减轻这些原因带来的风阻较大、飞行不稳或悬停风吹偏航问题；此外，采用外缘环翼叶式螺旋桨可避免环翼内侧桨叶砍击切割手指或飞行障碍物，减少飞行时树枝线缆等障碍物对桨叶的钩挂，有利于保护人身安全和进一步提高飞行安全性；且相比需要加装桨叶防护圈的普通叶式螺旋桨无人机，采用外缘环翼叶式螺旋桨后如果不安装桨叶防护圈也仍具备安全性。

【技术实现步骤摘要】
多旋桨飞行器
本技术涉及飞行器及交通工具领域，特别涉及两种无人遥控的多旋桨飞行器和两种有人驾驶的多旋桨飞行器。
技术介绍
目前市面上的多旋桨飞行器以大疆无人机为典型代表，发展出了基于叶片式螺旋桨产生升力和飞行动力四旋翼乃至八旋翼的无人飞行器，以及由这些无人飞行器增加驾驶座舱和驾驶机构演变而来的有人驾驶飞行器。这些飞行器普遍采用竹蜻蜓式的叶片式螺旋桨作为升力动力机构，有利的一面是这种叶式螺旋桨结构简单，生产成本低；但是不利的一面是，叶式螺旋桨旋转时直接冲击切削空气产生升力，无风条件下，飞行器空中悬停时自然易于维持稳定，而经过实际测试，在有横风条件下，横风直接冲击旋转桨叶，两相作用下，无人机非常容易偏离悬停位置，非常不利于有风条件下的悬停控制；并且，飞行器在平飞高速前进过程中，在迎风高速飞行时，叶片式螺旋桨的翼尖与前进时的迎风快速层流相互击打冲击，风阻变大也不利于进一步提高飞行速度；并且也会容易产生激波，如果翼尖较软，还会引发震颤，导致飞行稳定性降低。以上这些问题都是普通叶片式螺旋桨固有属性所带来的固有缺陷，无法仅仅依靠优异的控制方法来避免。此外，这些采用叶片式螺旋桨多旋翼飞行器，在叶片式螺旋桨高速旋转时，桨叶尖非常容易切割手指、伤人和撞击损坏叶片，所以普遍需要加装防护圈来加以阻挡和防护，但是即使加装防护圈后，飞行器在靠近非平面物体时也依旧容易高速打坏桨叶，在掠过树枝附近时也依旧容易飞行时钩挂树枝，在空中悬停紧急捕捉无人机时依旧容易切割手指。因此基于这些问题，有必要提出一种，既能适应迎风快速层流或横风层流，又能减轻桨叶伤人和容易钩挂桨叶问题的飞行器新方案。
技术实现思路
本技术基于外缘环翼叶式螺旋桨来替代传统的叶片式螺旋桨，并将其应用于多旋桨飞行器，使飞行器高速平飞过程中以外缘环翼叶式螺旋桨的扁平外缘环翼来切割和适应迎风快速层流或横风层流，使迎风或横风层流经扁平外缘环翼切割引流后，避免迎风或横风层流对环翼内侧桨叶产生直接气流冲击，避免环内桨叶翼尖产生激波震颤，避免或减轻这些原因带来的风阻较大、飞行不稳或悬停风吹偏航问题，并且利用扁平外缘环翼来屏护环内桨叶，防止桨叶直接伤人和钩挂树枝线缆等飞行障碍物。具体的，还提供了两种无人遥控的多旋桨飞行器和两种有人驾驶的多旋桨飞行器，其技术方案如下：方案1：一种多旋桨飞行器，包括：多个外缘环翼叶式螺旋桨1、多个电动机2、机身3、起落架31、电源及驱控单元4、惯性测量单元5、通信收发单元6、无线遥控装置60；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述电源及驱控单元4又包括：电池单元41、驱动单元42、控制单元43；所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由电动机2连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述机身3上均匀分布连接多个外缘环翼叶式螺旋桨1和多个电动机2，由多个电动机2分别驱动多个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转产生升力和飞行动力；所述起落架31固定于机身3用于缓冲起降；所述惯性测量单元5和通信收发单元6固定于机身3；所述通信收发单元6与无线遥控装置60通过无线通信匹配连接；所述电动机2、驱动单元42、控制单元43、惯性测量单元5、通信收发单元6电连接电池单元41；电池单元41在充蓄电后为整个飞行器的耗电单位供电、在电量不足时重新充电蓄能；所述驱动单元42又以不同输出通道电连接各个电动机2以输出功率驱动控制其运转；所述驱动单元42电连接于控制单元43，控制单元43参与对驱动单元42的功率输出控制和运行控制；惯性测量单元5电连接于控制单元43，惯性测量单元5测得飞行器的三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度数据并传至控制单元43，控制单元43根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态的控制参数进行解算、优化、误差补偿，并调整和优化对驱动单元42的功率输出控制；所述通信收发单元6接收来自无线遥控装置60发出的操作动作指令和输入信号并传送给控制单元43；控制单元43通过通信收发单元6输出运行参数和控制参数给无线遥控装置60，用户提供数据参考辅助用户实现无线遥控飞行；所述无线遥控装置60与通信收发单元6通过无线通信匹配连接，用户操作无线遥控装置60经通信收发单元6控制和调节电源及驱控单元4的运行参数、运行及输出功率，从而控制和调节多个电动机2和多个外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，使飞行器实现加减速飞行、空中悬停、垂直起降；通过使多个外缘环翼叶式螺旋桨1相互之间产生转速差，实现飞行翻滚、飞行转向、俯仰飞行、偏航飞行；并且在快速平飞过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其扁平外缘环翼101来切割和适应迎风快速层流或横风层流，使迎风或横风层流经扁平外缘环翼101切割引流后，避免迎风或横风层流对环翼内侧桨叶102产生直接气流冲击，避免环内桨叶102翼尖产生激波震颤，避免或减轻这些原因带来的风阻较大、飞行不稳或悬停风吹偏航问题。方案2：一种多旋桨飞行器，包括：多个外缘环翼叶式螺旋桨1、多个电动机2、机身3、起落架31、驾驶舱32、电源及驱控单元4、惯性测量单元5、驾驶员操纵装置7、电子仪表装置71；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述电源及驱控单元4又包括：电池单元41、驱动单元42、控制单元43；所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由电动机2连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述机身3上均匀分布连接多个外缘环翼叶式螺旋桨1和多个电动机2，由多个电动机2分别驱动多个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转产生升力和飞行动力；所述起落架31固定于机身3用于缓冲起降；所述驾驶舱32连接固定于机身3，驾驶舱32内设置有驾驶员操纵位；所述驾驶员操纵装置7设置于驾驶舱32内供驾驶员操纵驾驶；所述惯性测量单元5固定于机身3；电子仪表装置71固定于驾驶舱32内；电子仪表装置71检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及电动机2和电源及驱控单元4的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；所述电动机2、驱动单元42、控制单元43、惯性测量单元5、驾驶员操纵装置7电连接电池单元41；电池单元41在充蓄电后为整个飞行器的耗电单位供电、在电量不足时重新充电蓄能；所述驱动单元42又以不同输出通道电连接各个电动机2以输出功率驱动控制其运转；所述驱动单元42电连接于控制单元43，控制单元43参与对驱动单元42的功率输出控制和运行控制；惯性测量单元5电连接于控制单元43，惯性测量单元5测得飞行器的三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度数据并传至控制单元43，控制单元43根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多旋桨飞行器，其特征在于，包括：多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、多个电动机(2)、机身(3)、起落架(31)、电源及驱控单元(4)、惯性测量单元(5)、通信收发单元(6)、无线遥控装置(60)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述电源及驱控单元(4)又包括：电池单元(41)、驱动单元(42)、控制单元(43)；所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由电动机(2)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；/n所述机身(3)上均匀分布连接多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)和多个电动机(2)，由多个电动机(2)分别驱动多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转产生升力和飞行动力；所述起落架(31)固定于机身(3)用于缓冲起降；所述惯性测量单元(5)和通信收发单元(6)固定于机身(3)；所述通信收发单元(6)与无线遥控装置(60)通过无线通信匹配连接；/n所述电动机(2)、驱动单元(42)、控制单元(43)、惯性测量单元(5)、通信收发单元(6)电连接电池单元(41)；电池单元(41)在充蓄电后为整个飞行器的耗电单位供电、在电量不足时重新充电蓄能；所述驱动单元(42)又以不同输出通道电连接各个电动机(2)以输出功率驱动控制其运转；所述驱动单元(42)电连接于控制单元(43)，控制单元(43)参与对驱动单元(42)的功率输出控制和运行控制；惯性测量单元(5)电连接于控制单元(43)，惯性测量单元(5)测得飞行器的三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度数据并传至控制单元(43)，控制单元(43)根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态的控制参数进行解算、优化、误差补偿，并调整和优化对驱动单元(42)的功率输出控制；所述通信收发单元(6)接收来自无线遥控装置(60)发出的操作动作指令和输入信号并传送给控制单元(43)；控制单元(43)通过通信收发单元(6)输出运行参数和控制参数给无线遥控装置(60)，为用户提供数据参考辅助用户实现无线遥控飞行；/n所述无线遥控装置(60)与通信收发单元(6)通过无线通信匹配连接，用户操作无线遥控装置(60)经通信收发单元(6)控制和调节电源及驱控单元(4)的运行参数、运行及输出功率，从而控制和调节多个电动机(2)和多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，使飞行器实现加减速飞行、空中悬停、垂直起降；通过使多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)相互之间产生转速差，实现飞行翻滚、飞行转向、俯仰飞行、偏航飞行；并且在快速平飞过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其扁平外缘环翼(101)来切割和适应迎风快速层流或横风层流，使迎风或横风层流经扁平外缘环翼(101)切割引流后，避免迎风或横风层流对环翼内侧桨叶(102)产生直接气流冲击，避免环内桨叶(102)翼尖产生激波震颤，避免或减轻这些原因带来的风阻较大、飞行不稳或悬停风吹偏航问题。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多旋桨飞行器，其特征在于，包括：多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、多个电动机(2)、机身(3)、起落架(31)、电源及驱控单元(4)、惯性测量单元(5)、通信收发单元(6)、无线遥控装置(60)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述电源及驱控单元(4)又包括：电池单元(41)、驱动单元(42)、控制单元(43)；所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由电动机(2)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；
所述机身(3)上均匀分布连接多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)和多个电动机(2)，由多个电动机(2)分别驱动多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转产生升力和飞行动力；所述起落架(31)固定于机身(3)用于缓冲起降；所述惯性测量单元(5)和通信收发单元(6)固定于机身(3)；所述通信收发单元(6)与无线遥控装置(60)通过无线通信匹配连接；
所述电动机(2)、驱动单元(42)、控制单元(43)、惯性测量单元(5)、通信收发单元(6)电连接电池单元(41)；电池单元(41)在充蓄电后为整个飞行器的耗电单位供电、在电量不足时重新充电蓄能；所述驱动单元(42)又以不同输出通道电连接各个电动机(2)以输出功率驱动控制其运转；所述驱动单元(42)电连接于控制单元(43)，控制单元(43)参与对驱动单元(42)的功率输出控制和运行控制；惯性测量单元(5)电连接于控制单元(43)，惯性测量单元(5)测得飞行器的三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度数据并传至控制单元(43)，控制单元(43)根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态的控制参数进行解算、优化、误差补偿，并调整和优化对驱动单元(42)的功率输出控制；所述通信收发单元(6)接收来自无线遥控装置(60)发出的操作动作指令和输入信号并传送给控制单元(43)；控制单元(43)通过通信收发单元(6)输出运行参数和控制参数给无线遥控装置(60)，为用户提供数据参考辅助用户实现无线遥控飞行；
所述无线遥控装置(60)与通信收发单元(6)通过无线通信匹配连接，用户操作无线遥控装置(60)经通信收发单元(6)控制和调节电源及驱控单元(4)的运行参数、运行及输出功率，从而控制和调节多个电动机(2)和多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，使飞行器实现加减速飞行、空中悬停、垂直起降；通过使多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)相互之间产生转速差，实现飞行翻滚、飞行转向、俯仰飞行、偏航飞行；并且在快速平飞过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其扁平外缘环翼(101)来切割和适应迎风快速层流或横风层流，使迎风或横风层流经扁平外缘环翼(101)切割引流后，避免迎风或横风层流对环翼内侧桨叶(102)产生直接气流冲击，避免环内桨叶(102)翼尖产生激波震颤，避免或减轻这些原因带来的风阻较大、飞行不稳或悬停风吹偏航问题。


2.一种多旋桨飞行器，其特征在于，包括：多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、多个电动机(2)、机身(3)、起落架(31)、驾驶舱(32)、电源及驱控单元(4)、惯性测量单元(5)、驾驶员操纵装置(7)、电子仪表装置(71)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述电源及驱控单元(4)又包括：电池单元(41)、驱动单元(42)、控制单元(43)；所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由电动机(2)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；
所述机身(3)上均匀分布连接多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)和多个电动机(2)，由多个电动机(2)分别驱动多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转产生升力和飞行动力；所述起落架(31)固定于机身(3)用于缓冲起降；所述驾驶舱(32)连接固定于机身(3)，驾驶舱(32)内设置有驾驶员操纵位；所述驾驶员操纵装置(7)设置于驾驶舱(32)内供驾驶员操纵驾驶；所述惯性测量单元(5)固定于机身(3)；电子仪表装置(71)固定于驾驶舱(32)内；电子仪表装置(71)检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及电动机(2)和电源及驱控单元(4)的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；
所述电动机(2)、驱动单元(42)、控制单元(43)、惯性测量单元(5)、驾驶员操纵装置(7)电连接电池单元(41)；电池单元(41)在充蓄电后为整个飞行器的耗电单位供电、在电量不足时重新充电蓄能；所述驱动单元(42)又以不同输出通道电连接各个电动机(2)以输出功率驱动控制其运转；所述驱动单元(42)电连接于控制单元(43)，控制单元(43)参与对驱动单元(42)的功率输出控制和运行控制；惯性测量单元(5)电连接于控制单元(43)，惯性测量单元(5)测得飞行器的三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度数据并传至控制单元(43)，控制单元(43)根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态的控制参数进行解算、优化、误差补偿，并调整和优化对驱动单元(42)的功率输出控制；驾驶员操作驾驶员操纵装置(7)发出操作动作指令和输入信号并传送给控制单元(43)；控制单元(43)根据操作动作指令控制驱动单元(42)调节对多个电动机(2)的功率输出控制以实现对飞行器飞行动作的控制；控制单元(43)输出运行参数和控制参数给电子仪表装置(71)，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；
驾驶员操作驾驶员操纵装置(7)控制和调节电源及驱控单元(4)的运行参数、运行及输出功率，从而控制和调节多个电动机(2)和多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，使飞行器实现加减速飞行、空中悬停、垂直起降；通过使多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)相互之间产生转速差，实现飞行翻滚、飞行转向、俯仰飞行、偏航飞行；并且在快速平飞过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其扁平外缘环翼(101)来切割和适应迎风快速层流或横风层流，使迎风或横风层流经扁平外缘环翼(101)切割引流后，避免迎风或横风层流对环翼内侧桨叶(102)产生直接气流冲击，避免环内桨叶(102)翼尖产生激波震颤，避免或减轻这些原因带来的风阻较大、飞行不稳或悬停风吹偏航问题。


3.一种多旋桨飞行器，其特征在于，包括：多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、多个发动机(21)、多个舵机(22)、机身(3)、起落架(31)、电源及驱控单元(4)、惯性测量单元(5)、通信收发单元(6)、无线遥控装置(60)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述电源及驱控单元(4)又包括：电池单元(41)、驱动单元(42)、控制单元(43)；所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由发动机(21)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；
所述机身(3)上均匀分布连接多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)和多个发动机(21)，由多个发动机(21)分别驱动多个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转产生升力和飞行动力；所述多个舵机(22)各自对应连接一个发动机(21)，舵机(22)控制发动机(21)的油门拉动动作；所述起落架(31)固定于机身(3)用于缓冲起降；所述惯性测量单元(5)和通信收发单元(6)固定于机身(3)；所述通信收发单元(6)与无线遥控装置(60)通过无线通信匹配连接；
所述舵机(22)、驱动单元(42)、控制单元(43)、惯性测量单元(5)、通信收发单元(6)电连接电池单元(41)；电池单元(41)在充蓄电后为整个飞行器的耗电单位供电、在电量不足时重新充电蓄能；所述驱动单元(42)又以不同输出通道电连接各个舵机(22)以输出功率驱动控制其运转和执行动作；所述驱动单元(42)电连接于控制单元(43)，控制单元(43)参与对驱动单元(42)的功率输出控制和运行控制；惯性测量单元(5)电连接于控制单元(43)，惯性测量单元(5)测得飞行器的三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度数据并传至控制单元(43)，控制单元(43)根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态的控制参数进行解算、优化、误差补偿，并调整和优化对驱动单元(42)的功率输出控制，通过调节各个舵机(22)拉动油门动作的力矩，来控制各个发动机(21)的输出功率，以调整各个外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速；所述通信收发单元(6)接收来自无线遥控装置(60)发出的操作动作指令和输入信号并传送给控制单元(43)；控制单元(43)通过通信收发单元(6)输出运行参数和控制参数给无线遥控装置(60)，为用户提供数据参考辅助用户实现无线遥控飞行；
所述无线遥控装置(60)与通信收发单元(6)通过无线通信匹配连接，用户操作无线遥控装置(60)经通信收发单元(6)控制和调节电源及驱控单元(4)的运行参数、运行及输出功率，最终通过调节各个舵机(22)拉动油门动作的力矩，进而控制和调节多个发动机(21)和多个外缘环翼叶式螺旋桨(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，
申请(专利权)人：张锐，
类型：新型
国别省市：湖北;42