[发明专利]垂直起降飞行器

说明书

一种VTOL(垂直起降)飞行器，包括内框，常平架系统以及外框，所述内框包括推进系统和控制系统。所述推进系统可以产生升力。所述VTOL还可以包括具有线性或非线性梁的分离构造，用于为内框提供相对于外框的至少两个旋转自由度。所述梁可以选择性地包括其端部的滑块，来为所述内框提供额外的旋转自由度。

技术领域

本发明涉及一种垂直起降飞行器。

背景技术

VTOL飞行器通常依靠推进系统(例如一个或多个螺旋桨)产生向上的力(升力)来抵抗重力。这种飞行器能够缓慢飞行(悬停飞行)，垂直起降，并且通常具有控制系统控制其方位或方向以保持稳定的方位或侧向移动。当飞行器方位不稳定时，例如其推进系统产生的力不是总体朝上时，该飞行器便迅速失去升力，或者获得推进系统产生的力的方向的速度。

VTOL飞行器采用现有技术中已知的几种配置中的推进系统和控制系统来保持在空中。

当飞行器与障碍物接触时，相对较大的外部扭矩和力会干扰飞行器的方位。而机载控制系统(机械和/或软件)可能抵抗一定干扰并将飞行器带回到稳定的飞行方位中，这种控制系统往往不能快速纠正与外部物体接触后发生的较大干扰。这种接触因而可以引起飞行器的方位或轨迹的较大扰动，甚至导致飞行器向地面坠毁。因此，大多飞行器总是保持远离障碍物，以避免与障碍物的任何接触。此外，多数飞行器只能从一个静止方位起飞，其中推进系统可以产生向上的力，限制了飞行器从不平坦地面起飞或以其他方位着陆后起飞的能力。

许多上文提及的VTOL飞行器的缺点被WO2014/198774中所描述的VTOL飞行器所克服。文中所描述的系统允许飞行器与障碍物碰撞，同时在大多数时间内保持稳定的方位。该已知的垂直起降(VTOL)飞行器包括内框，常平架系统或分离构造以及外框。所述常平架系统允许外框独立于内框被动地旋转，减少了由于外部物体接触引起的干扰，允许其在障碍物上滚动并允许从任意方位起飞。该VTOL允许平台下面、侧向或平台上面与障碍物保持接触，并且在与障碍物保持接触时相对障碍物运动，文中描述为在障碍物上滚动。该VTOL被配置为可以从任何方位起飞的飞行器，即便是在不平坦的地面上。

根据WO2014/198774所公开的VTOL包括推进系统和控制系统，所述推进系统能够产生升力，所述控制系统可控制内框的方位，所述常平架系统将内框与外和内框连接起来，即所述外框有至少两个旋转轴，允许所述外框独立于所述内框旋转之间的旋转自由。

所述旋转轴被配置为从有常平架系统的内框机械地分离外框，使得外框能够被动地绕内框旋转。所述内框包含推进系统和控制系统，通过产生向上的力而将飞行器保持在空中并去除小的干扰，而所述外框防止外部物体接触内框并影响其方位。所述外框被几何构造为可承受相当大的冲击并保护所述VTOL内框、推进系统和控制系统，使得VTOL可以在冲击后重新保持稳定并继续行驶。

所述常平架系统允许所述外框围绕所述内框被动地沿两个或多个旋转轴旋转。因此，施加到所述外框的一些或全部的扭矩将引起围绕这些轴的旋转，但不会影响内框，使得推进系统保持在稳定的方位上来悬停飞行。因此，根据本公开所配置的飞行器可以与障碍物相撞而其内框保持稳定的方位，当推进系统经受显著的方位扰动时，防止飞行器出现较大的不稳定或坠毁。

此外，当所述外框与障碍物接触时，由于所述内框的方位不被限制，在所述外框与障碍物保持接触期间，所述控制系统仍能够使飞行器侧向移动、上下移动。这使得飞行器在与外部物体、墙壁或天花板持续接触期间向不同方向飞行(换句话说：它能够在飞行时在障碍物上滚动)。

WO2014/198774公开的系统对于从不同方位起飞也很有用：当在地面上时，所述内框可以在外框内自由旋转，构造因此可以将内框旋转到适于起飞的方位(例如用可以产生向上的力的推进系统)。所述内框的旋转可以通过放置内框的质心来实现，从而重力在所需方位中将其拉动，或者通过采用所述内框的控制系统来实现。