CN107031840A - 一种飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载重量大的飞行器。该飞行器为旋翼型，可以载重数十、数百公斤以上的负载，用途广泛。

Description

一种飞行器

技术领域

本发明属于飞行器,特别是一种能够长时间飞行载重量大的飞行器。

背景技术

无人机用途广泛、成本低、效费比好、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便，在现代战争中有着极其重要的作用。在民用领域也广泛用于地图测绘、地质勘测、灾害监测、空中交通管制、边境巡逻监控、通信中继、农药喷洒等领域。因此，近年来，对无人机的研究热度一再升温。

中国发明专利CN 106081110 A公开了一种无人机,包括:机顶舱,所述机顶舱的两侧部分别设有贯穿所述机顶舱设置的连接杆,每个所述连接杆的两端分别垂直连接有机架杆,所述机架杆的两端的顶部分别设有机翼;所述机顶舱的底部在拐角位置处分别设有支撑柱,所述支撑柱的底部设有底座,所述机顶舱、所述支撑柱和所述底座之间形成了电池舱;所述机顶舱内设有飞控装置,所述电池舱内设有电池本体,所述电池本体的顶部与所述飞控装置 连接。该无人机可靠性更高并且可以快速 装卸无人机货舱。

中国发明专利CN 105460206 A公开了一种无人机,包括电池、控制电路组件、多组桨组件及机身,所述桨组件围绕所述机身的周向设置；所述桨组件包括桨臂、桨叶及与所述控制电路组件电连接的电机，各所述桨臂的一端与所述机身铰接；所述无人机还包括与各所述桨臂一一对应的展桨组件，所述桨组件具有折叠状态和展开状态，所述展桨组件将处于折叠状态的所述桨组件展开至展开状态并将所述桨组件保持在展开状态。由此，减少了用于运输的包装结构和减小了存放时所占用的空间体积,同时桨组件是通过电机驱动展开的，无需人工安装。

中国实用新型专利CN205133085U公开了一种消防用载人机，以解决现有技术中消防员救援危险高、物质、人力运输不便和拖延灭火时间的问题。该消防用载人机，包括载人机主体，所述载人机主体包括动力***、载人机构和控制器;所述动力***设置在载人机构上，所述动力***使得整个载人机能够飞行；所述载人机构上设有电钻，所述电钻能够钻墙，使得载人机主体能够被固定在外墙上；所述载人机构上还设有支架，所述支架连接有机械臂，所述机械臂一端与支架连接另一端也设有电钻;所述载人机构上还设有升降装置;所述动力***和电钻皆由控制器控制。通过上述技术，便可很好的解决现有技术中的问题。

无人机主要可以分为固定翼与多旋翼两类。多旋翼相对而言较为灵活，且可以悬停，但是其最大的缺点是其载重量小、飞行时间不长。因为多旋翼无人机一般是采用电池作为能源进行驱动，如果需要载重更大、飞行时间更长，则需要提供更多的电池组，然而，电池组增大之后，又增大了飞机的负载，使得有效载荷的增加非常有限。

中国发明专利CN104691766A公开了一种无人机，包括机身、旋翼主轴及桨夹销轴，同时还包括：发动机，固定于所述机身的内部；所述发动机包括：至少一个气缸，一侧面设置有排气口、缸体，与所述气缸可拆卸式连接；进气阀门，与所述缸体可拆卸式连接，气流从进气阀门流入的方向与尾气从排气口排出的方向所构成的夹角为0°～90°；空气滤清器，固定于所述机身的底部；旋翼连接件，将所述旋翼主轴与所述桨夹销轴活动连接;动平衡部件，套设在所述旋翼主轴上，并与所述桨夹销轴活动连接；本发明解决了或部分解决了传统的发动机因气体燃烧不充分而导致的对无人机飞行作业造成影响的技术缺陷。

该专利的无人机采用了发动机作为动力，这样在一定程度上解决了电池所带来的问题，但是又带来了新的问题：发动机会大大增加无人机的重量，并且燃油也是有重量的。这些都限制了该无人机的载重量与飞行时间，因此目前也一般只能用于农药喷洒等领域，载重十几公斤。

综上所述，当前多旋翼型无人机由于能源问题，载重量小（一般在20公斤以下，绝大多数在10公斤以下）、飞行时间短（一般在一小时以内甚至半小时内），这已经严重限制了无人机在一些重要领域的应用，例如消防、救援等领域。

发明内容：

发明目的：为了充分发挥多旋翼型飞行器的潜力，本发明提供了一种可以大负载、长时间飞行的飞行器。

我们注意到，在消防、救援等领域，需要飞行器的载重量较大，要求最好能够载人，即载重量在100公斤以上，并且要求飞行的时间足够长，最好在2小时以上。然而，目前的多旋翼型无人机不能满足这一载重量与飞行时间的要求。固定翼型飞行器由于没有悬停的功能，更不能满足这一要求。

本发明提供一种飞行器，能够将负载轻松提高到30公斤以上，也可以提高到200公斤以上，甚至是数吨的重量以上。这样，飞行器可以满足载人、载多人的要求。

本发明的飞行器，可以轻松将飞行时间从当前的半个时以内提升到几十、几百小时以上，理论上（不考虑出机械故障）可以一直飞行。这样，飞行器可以有足够的时间进行作业。

本发明的技术方案如下 :

飞行器采用多旋翼型，旋翼的个数为2个或2个以上。包括电机、电机上安装的机翼（桨片）、电路连接以及控制部件、机架。飞行器接有电线或电缆，电线或电缆用于接到外接电源对飞行器的电机进行供电；或者飞行器装有电源接口，用于连接到外接电源。所述的外接电源是指所有飞行器以外的电源，包含但不限于发电机、民用或工业用电、电池、交通设备上的电源、高楼楼层里的电源、空中的电源等。根据需要可以将外接电源直接连接到飞行器，或进行变压、调制后连接到给电机供电。

本发明所述的电机可以是直流电机，也可以是交流电机。

在飞行器内部安装了超声波传感器或高气压计，用来测量高度及其变化，水平位置的座标则由GPS模块来确定。此外，除了GPS模式来定位外，飞行器内部还设置了惯性测量单元，包括一组陀螺仪与加速度计传感器及控制单元，用来识别自身的飞行状态和相对位移。以保证在GPS信号差的地方仍然能够稳定地控制飞行器的姿态，确保安全。例如室内、山区、高层建筑之间等环境。

在操作模式上，采用遥控、线控、飞行器上直接操控三种模式，这三种模式可以互相切换，以取长补短、确保飞行安全。所述飞行器上直接操控是指人在飞行器上根据操作按钮、手柄或操作界面等直接操控飞行器。例如有的情况下遥控方式可能会存在信号干扰、遮挡等状况，这时采用线控或人工在飞行器上直接操控更加有效。

本发明的飞行器可以安装摄像头之类的监控设备，通过遥控、线控或飞行器上直接操控，可以很方便地监控目标的状况。本发明的飞行器还可以包括落地缓冲***，以降低飞行器降落时的冲击力，所述缓冲***可以是在飞行器的触地部位安装带弹簧的部件，或气垫等。。

本发明的飞行器包括载人或载物部件，例如平台、舱体等等。载物部件可以用来搭载救援用的物品、食品等。

飞行器中可以包含备用电源，例如电池组，也可以没有。备用电源用于在紧急情况下对电机进行供电。正常情况下都采用外接电源供电，一旦由于电源出故障，可以迅速切换到备用电源，以防止飞行器由于电源故障而坠落。

本发明的飞行器可以安装安全绳，安全绳可以为刚性或弹性，优选为弹性。绳的一头可以在飞行或作业时固定在飞行器之外的牢固端，另一头固定在飞行器或飞行器之内的人上，这样可以防止即使飞行器发生故障，也不会直接摔到地面，造成过大损失。例如，飞行器在超高层建筑灭火时，便可以将安全绳的一端固定在楼层的房间里。这样的绳可以有一根或多根。

飞行器上可以设置救援通道，可以是扶梯、桥、或过道等形式，用于连接飞行器与受困人员所在位置，以便让被救人员登陆飞行器。救援通道可以采用可拆卸、折叠或可伸缩的装置，以便需要的时候使用。

为了提高飞行器运行的安全，可以采用双模运行的方式。即作业时，两台飞行器同时工作，且用安全绳将它们连接，这样，即使一台飞行器发生故障，也不会直接跌落地面造成损失。

有益的效果：

采用本发明技术方案制作的旋翼型飞行器，首先飞行器可以不带电池，或者只带很少的电池，大大减轻了飞行器的重量，并且当增加电机时，电机所增加的功率基本上都可以用来增大拉力；第二，由于外接电源，飞行器的飞行时间可以不受限制；第三，由于没有能源方面带来的困扰，本发明的飞行器可以选用功率大的电机，从而产生非常大的拉力。例如，目前多旋翼无人机所采用的电机一般只能拉起10公斤以下的载荷，绝大多数都在5公斤以下。增大电机的功率时，所需要的电池会更多、也就越重，所以实际能够增加的载重量十分有限。因此，即使是当前载荷比较大的用于喷洒农药的无人机，其载荷一般也就是十几公斤，现在有报道的全球最大载重量的多旋翼型无人机也就是能载重30多公斤。然而，本发明的飞行器可以非常便捷地将飞行器的载重量提升到40公斤以上。例如，选用拉力为80公斤甚至更大的电机，制作一个八轴的旋翼型飞行器，则可以拉起500公斤以上的载荷。使用更功率大的电机，产生的拉力会更大。这样的负载能力使得本发明的飞行器足够胜任一些当前的无人机无法胜任的重要领域，例如高层建筑灭火、救人等等。并且，这些领域很多时候并不需要飞行器飞行非常远的距离，一般是几百米或一千多米的距离便可以了，非常适合采用本发明的飞行器。例如，300层高的建筑高度大约为900米，这样的距离采用本发明的飞行器可以很容易地对位于300层高度的人员进行救援，或者搭载灭火器上去灭火。然而，目前的消防车达不到这样的高度，当前的无人机也达不到这样的载重量。即使采用直升机进行救援，直升机的灵活型也远不如本发明的旋翼型飞行器，而且直升机的造价与使用费用要高得多。采用安全绳，进一步提高了出现意外时的事态可控性，不至于导致出现严重的后果。

为了便于理解本发明，下面提供附图及实施例用于解释本发明，但它们不构成对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的飞行器的结构示意图。该示意图只标出了本发明的飞行器的基本结构，还有不少部件未标出，本领域内技术人员可以根据现有技术安装。

附图标记说明：

1- 电机

2- 机架

3- 机翼

4- 载人或载物部件

5- 安全绳

6- 电线

具体实施方式

下面通过结合实施例详细描述本发明的飞行器件。

首先制造机架，在机架上安装电机（电机的数量一般在3个以上），将桨片安装到电机上。再安装高气压计、GPS模块、陀螺仪、加速度计传感器以及各控制电路、遥控***、线控***、摄像／监控***等。

然后在飞行器的下部安装载人或载物部件，例如平台、舱体等。并在载人或载物部件上安装飞行器的操控***，便于人员操控飞行器。

在飞行器的最下端安装落地缓冲***。

在飞行器上安装电源接口，以方便在飞行前可以连接到飞行器外部的电源，对其提供飞行的能源；或者在飞行器上接上电源线，以连接到飞行器外部的电源。

在飞行器上安装弹性安全绳。

以上所述仅是本发明实施方式的一些例子，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种飞行器,其特征在于：该飞行器为旋翼型，具有连接到飞行器外部的电源的电线或电源接口，且该飞行器有载人或载物部件，载重量在40公斤以上。

2.一种如权利要求1所述的飞行器, 其特征在于：所述飞行器的旋翼的数量为2个或2个以上。

3.一种如权利要求1所述的飞行器, 其特征在于：所述飞行器含有安全绳。

4.一种如权利要求1所述的飞行器, 其特征在于：该飞行器的飞行时间在1小时以上。

5.一种如权利要求1所述的飞行器, 其特征在于：可以在载人部件上操控飞行器。

6.一种如权利要求1所述的飞行器, 其特征在于：飞行器上设置有救援通道。

7.一种如权利要求6所述的飞行器的救援通道, 其特征在于：救援通道可以是扶梯、桥、或过道等形式。

8.一种如权利要求1所述的飞行器, 其特征在于：该飞行器在消防、娱乐与救援等领域的应用。