飞行器及其一种布局和一种运行方法技术

本发明专利技术涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种具有被动安全性能的飞行器，包括飞行器本体和一种布局方法以及所述布局下的一种运行方法；所述飞行器包括机身，所述机身包括机舱和防撞吸能缓冲体，所述机身总体或各部分在其飞行方向上有一个以上剖面为流线型，所述机身总体或每个部分在其飞行方向垂直面的截面是圆形、椭圆形、多边形或边角倒圆的多边形；所述机舱可以承载人员或物品，所述机舱上有动力系统，所述动力系统提供飞行器起降时的升力和飞行时前进的推力；所述机舱位于机身的几何中心，所述机身的重心位于所述几何中心下方；所述防撞吸能缓冲体连接在机舱上能在坠机或撞击时保护所述机舱。本发明专利技术显著地提高了飞行器的安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
飞行器及其一种布局和一种运行方法


[0001]本专利技术涉及飞行器
，尤其是涉及一种具有被动安全性能的飞行器，包括飞行器的本体及其一种布局方法和所述布局下的一种运行方法。

技术介绍

[0002]全球有超过200多家公司正在开发适用于城市立体交通的新型飞行器，包括从吉利等汽车制造商到波音、空客这样的飞机制造商，再到Lilium、Volocopter这类科技公司。目前已公开的产品，按照技术路线进行分类有：倾旋翼86款、固定翼+多旋翼35款、多旋翼54款、飞行自行车或个人飞行器41款、电动旋翼机19款。以上产品研发的目的是为了提供比现有的飞行器更加适合城市立体交通需求的新型飞行器。目前已公布的所有方案中：比如德国的lilium jet或上海磐拓航空器科技服务有限公司的飞行器，其方案是对固定翼飞机在机翼上缘增加22个或36个涵道风扇，通过转动风扇向上或向前提供推力，实现飞行器垂直起飞和水平飞行；或者例如中国专利CN110803280A，是一个使用四组共八个旋翼抬升一个带有起落架的吊舱实现垂直起降和飞行的飞行器；又或者亿航智能的亿航系列多旋翼载人无人机；以及其它新型飞行器产品，包括波音公司的产品，它们的共同特点是缺乏充分的被动安全设计，当它们的动力系统或控制系统发生大面积故障时，飞行器将失控并急速坠落，会对乘员造成伤亡损害，还会对坠落区域造成附带损伤。
[0003]被动安全性是目前所有应用于城市立体交通的新型飞行器的痛点；在这一点上，即使上述新型飞行器使用了降落伞救生系统，当其在城市环境低空运行时，因反应时间短或空间狭小其降落伞可能无法及时充分地打开，其在城市低空运行时的安全性能无法彻底改善；近年来全世界发生了多次通用航空坠机事故：比如 2020年1月美国球星科比直升飞机坠机事件、2021年印度国防部长直升机坠机，这些坠机事件大多都会造成乘员的死亡或重伤。这些坠机事故说明，尽管飞行器可以提高其自身设备的可靠性，杜绝因自身内部原因导致的事故发生，但在复杂的实际使用环境中，一旦发生事故，基于现有技术的飞行器对自身或撞击对象的人员和财物造成损伤几乎是不可避免的。而提高飞行器对乘员和对飞行器周边人员的安全性，是其能够作为城市立体交通工具能被广泛接受的前提。
[0004]在CN108100207B号专利中，公布了一种充气式垂直起降飞行器，是一种基于常规固定翼飞行器布局的充气机身、充气机翼结构，并结合了多旋翼垂直起降技术的飞行器，其载人舱室设计在飞行器的头部，并利用机载降落伞来提高其坠机时的被动安全性能；在CN101223079B的专利中，公布了一种高安全性能飞行器，其方案是将伞翼机的伞翼替换为充气机翼；以上专利方案，当其在城市上空飞行时，如果其飞行器头部或载人舱室直接撞击在障碍物上，其充气结构或机载降落伞并不能起到保护作用。
[0005]综上所述，目前尚不存在一种既满足城市低空狭窄空间或者复杂自然环境条件下的使用要求又具有充分的被动安全性能，并且飞行速度快、效率高、成本低、对驾乘人员和飞行区域周边的人员和建筑物友好的飞行器。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种飞行器，包括飞行器本体及其一种布局方法和所述布局下的一种运行方法，使飞行器具有较高的被动安全性能，并且可以在各种环境中随时随地地起降或者运送货物和人员。
[0007]本专利技术采取了以下技术方案：在飞行器各个方向上设置相应的碰撞吸能缓冲体，将飞行器所要运载和保护的部分设置在所述缓冲体的有效保护范围内。具体地说：一种飞行器，其机身包括机舱和防撞吸能缓冲体，机身的总体或各部分在其飞行方向上有一个以上的剖面为流线型，机身的总体或每个部分在其飞行方向垂直面的截面是圆形、椭圆形、多边形或边角倒圆的多边形；机舱可以承载人员或物品，机舱上有动力系统，动力系统提供飞行器起降时全部或部分的升力和飞行器飞行时前进的全部推力；机舱位于机身的几何中心，机身的重心位于几何中心的下方；防撞吸能缓冲体连接在机舱上，防撞吸能缓冲体的强度、体积经过计算和实验测试能在坠机时保护机舱，有效地吸收发生在多个可能方向上的坠机撞击所产生的冲击力。
[0008]进一步地，以所述飞行器的一种布局为例，飞行器的机身沿其自身的长度方向依次为机首、机舱和机尾三部分；所述机首、机舱和机尾各自呈流线型串列，或串列组成流线型的航空器本体；所述机首与机舱、机舱与机尾通过机械连接，操控机械连接实现机首对机舱及机尾对机舱的变形；所述机舱本体上还设置有动力系统，用于提供航空器垂直起降的动力和水平飞行的推力；所述航空器水平飞行的方向与所述机身流线型本体的长度方向相一致；所述航空器垂直起飞或垂直降落时，所述机首和机尾变形至和地面垂直，所述机舱和地面平行或者垂直，所述动力系统向下提供推力。所述机身本体包括机头、机舱和机尾；所述机身呈梭状流线型，所述机身的横截面为圆形或椭圆形或其他边角倒圆的多边形。
[0009]进一步地，所述动力系统包括两组以上推进器，所述推机器分别位于机舱两侧的对称位置并与机舱连接。
[0010]进一步地，所述推进器可以围绕机身纵轴的垂线任意旋转；所述推进器的推力大小可以独立控制；通过两组以上推进器配合，可以调整所述机身本体的飞行姿态。
[0011]进一步地，所述机首呈流线型，前端为球形或锥形；其横截面为圆形、椭圆形、或边角倒圆的多边形；进一步地，所述机舱呈柱状或梭状，其横截面为圆形、椭圆形、或边角倒圆的多边形。
[0012]进一步地，所述机尾呈流线型，其末端为球形锥形；其横截面为圆形、椭圆形、或边角倒圆的多边形；进一步地，所述机首和机尾内填充的物质具有一定的强度或压力，能够使机首和机尾保持一定的整体强度，可以保持机首和机尾在高速运行时不产生破坏性变形，可以在坠机或碰撞时作为碰撞缓冲体保护机舱和架乘人员。
[0013]进一步地，所述机首和机尾机尾内填充的物质可以是一种固体，也可以是气体或其他物质，也可以是密度小于空气的物质。
[0014]进一步地，当所述机首和机尾填充的物质为气体时，可以通过调节机首和机尾内部气压，使所述机首和机尾内部的气压与其所处的外部空气形成恒定的气压差；当采用以上措施时，所述飞行器的可靠性、适用性会进一步提高；
进一步地，当填充密度小于空气的物质时，可以使机首和机尾在空气中具有一定的浮力，在飞行时可以减少一部分用于克服升阻力的能耗。
[0015]进一步地，所述机首和机尾由复合材料或金属薄板制作，为单囊体或内部多囊体结构，当采用多囊体时，子气囊在机首或机尾内部，制造子气囊的材料可以是聚乙烯膜、橡胶膜或者某种多层复合膜；当内部填充子气囊时，所述飞行器的安全性、可靠性进一步提高；进一步地，当浮力小于并接近飞行器重力时，所述飞行器空载时表现出微重量，在一种实施例中，所述飞行器的空载质量为115公斤，在气囊浮力作用下，其重量仅有约20公斤，其在地面停机维护时，以人力或小型机械便可以挪动空载的实施例飞行器，实现低成本、高效率的维护保养及储运。
[0016]进一步地，所述机首与机舱、机舱与机尾之间由可操控机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行器，包括机身，所述机身包括机舱和防撞吸能缓冲体，所述机身的总体或每个部分在其飞行方向上有一个以上剖面为流线型，所述机身的总体或每个部分在其飞行方向垂直面的截面是圆形、椭圆形、多边形或边角倒圆的多边形，所述机舱可以承载人员或物品，所述机舱上有动力系统，所述动力系统提供飞行器起降时全部或部分的升力，所述动力系统提供飞行器飞行时前进的全部推力，其特征在于：所述机舱位于机身的几何中心，所述机身的重心位于所述几何中心的下方；所述防撞吸能缓冲体连接在机舱上，其强度和体积经计算和测试能吸收飞行器坠机或遭遇撞击时对所述机舱产生的冲击力。2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述防撞吸能缓冲体内部填充轻物质，所述轻物质可以是一种固态泡沫材料。3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于：所述的防撞吸能缓冲体内部可以填充一种气体，所述气体预封装在子气囊中，所述子气囊通过弹力扩张网固定在缓冲体腔内。4.根据权利要求3所述的飞行器，其特征在于：所述的防撞吸能缓冲体带有一个密封舱盖，所述的舱盖打开后可以向缓冲体腔内装填子气囊，所述子气囊内预封装的气体是氦气，所述舱盖上带有气压调节和传感装置。5.根据权利要求3所述的飞行器，其特征在于：所述的防撞吸能缓冲体带有一个密封舱盖，所述的舱盖打开后可以向缓冲体腔内装填子气囊，所述子气囊内预封装的气体是氢气，所述舱盖上带有气压调节和传感装置，还带有氧气传感器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王山，
申请(专利权)人：西安昱辉千星航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：