[發明專利]重心恒定的多旋翼飛行器

有效

• 申請號: 202110894703.3
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113581455B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 黃學禹
• 申請（專利權）人: 廣東智聯航空科技有限公司
• 主分類號: B64U10/14
• 分類號: B64U10/14;B64U30/297;B64D9/00;B64C17/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 李增隆

本發明公開了一種重心恒定的多旋翼飛行器，包括支架盤，支架盤上均勻設置有若干螺旋槳及飛行電機；載荷倉，設置在支架盤下方；連接件，連接支架盤和載荷倉，連接件和支架盤之間的連接為活動連接；多旋翼飛行器在前飛或者制動時，支架盤通過與連接件的活動連接進入傾斜狀態，使支架盤的重心和載荷倉的重心保持在同一垂直線上。本實施例中連接件和支架盤之間的連接為活動連接，使支架盤傾斜時，不影響其重心位置，支架盤的重心和載荷倉的重心始終保持在同一垂直線上，不會產生翻轉力矩，保證飛行的順利進行，還能進行較快的加速和減速操作，而且還提高了飛行電機的能效，大大提高多旋翼飛行器的續航性。

技術領域

本發明涉及飛行器領域，特別涉及一種重心恒定的多旋翼飛行器。

背景技術

多旋翼飛行器具有飛行平穩、容易操控等良好性能，目前已廣泛應用于航拍、植保、巡檢、搜救、物流等領域。

圖1所示的四旋翼飛行器是最常使用的飛行器之一，其支架盤100上安裝了四組飛行電機120及螺旋槳110，通過控制四組螺旋槳110的轉速、轉動方向之間的互相配合，實現飛行器的起飛、懸停、前飛、制動以及水平轉彎等飛行動作。支架盤100的下方剛性安裝有載荷倉200。載荷倉200搭載飛行器的控制裝置。載荷倉200還可搭載各種用于執行任務的功能系統，例如搭載農藥及噴灑裝置用于植保施藥，或搭載貨物用于物流搬運。

四旋翼飛行器在起飛、懸停以及降落時，支架盤100為水平狀態，四組螺旋槳110均產生垂直向上的拉力；四旋翼飛行器在前飛或者制動時，支架盤100為傾斜狀態，從而產生水平方向上的分力，推動四旋翼飛行器前進或者減速制動。但是，現有的四旋翼飛行器的支架盤100的載荷倉200之間為剛性連接，四旋翼飛行器前飛或者制動時，支架盤100帶動載荷倉200傾斜，如圖2所示，使載荷重力G與支架盤重力G₀不在同一直線上，由此產生一個翻轉力矩。為平衡這個力矩,需要提高后方螺旋槳110拉力同時減少前方螺旋槳110拉力，當傾角增大到一定程度時，后方螺旋槳110將達到功率極限而無法提供足夠拉力，導致系統失去平衡，這時飛行器會因失去姿態調整能力而墜毀。由于飛行器飛行時還受氣流等因素影響，是動態載荷波動的，而動態載荷遠比靜態載荷大，一旦波動超出功率極限就會失去平衡；而飛行器的飛行電機120及螺旋槳110旋轉是有慣性的，并不能馬上響應動態載荷變化，如果系統工作在前后螺旋槳110極不平衡的狀態，這種調節能力將更加低下，這時如果做稍微快一些的加速或減速動作就會使飛行器進入失衡狀態，無法協調平衡而墜毀。此外，四旋翼飛行器的另一個問題是，飛行電機120及螺旋槳110在大功率運行時效率很低，并且功率越大，效率越低，因此，在進行前飛或者制動時，位于后方的螺旋槳110將很快進入低效的工作狀態，消耗巨大能量卻不能產生足夠拉力。

通過對圖1和圖2所示的四旋翼飛行器例子的分析可以得知，載荷倉200在飛行中產生的翻轉力矩是非常有害的。因此剛性安裝載荷倉200的多旋翼飛行器只能維持較小傾角的飛行姿態，其拉力在水平方向的分力較小，只能進行較低速度的飛行。多旋翼飛行器的能量(電池電量/燃油)是有限的，并且大部分能量用于提拉自身重量保持高度，低的飛行速度將大大減少航程或作業面積等任務總量，其能效比低。此外飛行器必須小心地、緩慢地加速或減速，稍微快些的動作就會使飛行器進入失衡狀態，容易墜毀。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種重心恒定的多旋翼飛行器，在前飛或制動時可以保持重心恒定，不會產生翻轉力矩，保證飛行的順利進行。

根據本發明的第一方面實施例的重心恒定的多旋翼飛行器，包括：支架盤，所述支架盤上均勻設置有若干螺旋槳，以及分別驅動所述螺旋槳轉動的飛行電機；載荷倉，設置在所述支架盤下方；連接件，連接所述支架盤和所述載荷倉，所述連接件和所述支架盤之間的連接為活動連接；所述多旋翼飛行器在前飛或者制動時，所述支架盤通過與所述連接件的活動連接進入傾斜狀態，使支架盤的重心和載荷倉的重心保持在同一垂直線上。