[发明专利]具有包括气动优化的罩部的推力产生单元的多旋翼飞行器

说明书

本发明涉及一种多旋翼飞行器1，其具有在纵向方向1a上延伸的构架2，并且具有用于在预定的推力方向上产生推力的至少一个推力产生单元3d，其中至少一个推力产生单元包括罩部6d，该罩部6d与包括至少一个电力发动机的至少一个旋翼组件相关联，其中罩部限定了通过进气区域和出气区域在轴向上界定的圆柱形空气涵道20，并且其中承载梁4e至少在圆柱形空气涵道的前缘区域处被安装至罩部6d，使得承载梁被设置在圆柱形空气涵道20内部并且被定向为至少实质上平行于纵向方向1a，至少一个电力发动机被安装于承载梁4e。

技术领域

本发明涉及一种多旋翼飞行器，其具有在纵向方向上延伸的构架，并且具有用于在预定的推力方向上产生推力的至少一个推力产生单元，其中至少一个推力产生单元包括与至少一个旋翼组件相关联的罩部。

背景技术

例如，从文献EP2551190A1、EP2551193A1、EP2551198A1、EP2234883A1、WO2015/028627A1、US3262657、USD678169S、US6568630B2、US8393564B2、US7857253B2、US7946528B2、US8733690B2、US2007/0034738A1、US2013/0118856A1、DE102013108207A1、GB905911、CN202728571U以及CN201306711U中已知多种传统的多旋翼飞行器。从现有技术中还已知其他的多旋翼飞行器，例如波音公司CH-47型纵列式旋翼直升机、贝尔公司XV-3型倾转旋翼飞行器、贝尔公司XV-22型具有涵道旋翼的四倾转旋翼机以及所谓的无人机、特别是四旋翼无人机(quad drone)，例如文献US2015/0127209A1、DE102005022706A1以及KR101451646B1中描述的那些。此外，还存在多旋翼飞行器的研究和虚构作品，例如空中客车公司、意大利设计公司以及奥迪公司研发的Pop.Up Next型跨界机动车、北京亿航创新科技有限公司研发的亿航184型自主控制飞行器、德国e-Volo有限公司研发的VolocopterVC200型多旋翼直升机、Joby Aviation公司研发的垂直起降(VTOL)式飞行器S2、德国Skyflyer科技有限公司研发的skyflyer SF MK II以及阿凡达电影中出现的多旋翼直升机。

这些传统多旋翼飞行器中的每一个都配备有设置为用于在多旋翼飞行器的操作期间在预定的推力方向上产生推力的两个以上的推力产生单元。总体上，每个推力产生单元都包括一个以上的旋翼或螺旋桨，并且通常被设计为用于特定的飞行条件。举例来说，被设计为飞机螺旋桨的推力产生单元在巡航条件下以其最佳状态操作，而被设计为复合式直升机的螺旋桨的推力产生单元实质上适用于悬停或向前飞行条件，同时例如实现所谓的尾旋翼的推力产生单元被特别设计为用于悬停条件。

在所有这些例子中，相应的推力产生单元都是针对在轴向气流条件下(即，在至少大致沿着旋翼轴线或指定的一个以上的旋翼或螺旋桨的旋转轴线定向并因此称为轴向气流方向的气流方向上)的操作进行优化。然而，如果相应的推力产生单元在横向气流条件下(即，在横向于指定的一个以上的旋翼或螺旋桨的旋翼轴线定向并因此称为非轴向气流方向的气流方向上)操作，则推力产生单元的相应效率通常大大降低。

举例来说，在具有两个以上的推力产生单元的多旋翼飞行器的操作情况下，推力产生单元例如将会在垂直起飞阶段中经受轴向气流条件。随后，由推力产生单元产生的相应的推力矢量例如可以通过相应地旋转推力产生单元而在预定方向上倾斜，使得多旋翼飞行器获得速度并且离开当前的悬停条件，从而转变为推力产生单元经受横向气流条件的向前飞行。然而，有利于轴向气流条件的各个涵道或罩部在横向气流条件下因产生相对较大量的阻力而是不利的。换言之，涵道或罩部在悬停中提供的基本优点在向前飞行中变为缺点，其随着多旋翼飞行器在向前飞行中相应的前进速度的增加而加剧。