[发明专利]可垂直起飞和着陆、垂直和水平飞行及在空中产生能量的飞行器

说明书

一种飞行器，包括：沿第一方向布置的主体；沿大致垂直于第一方向的第二方向布置在主体上并彼此相对地布置的两个主翼；分别联接至主翼并适于控制主翼彼此独立地倾斜的两个主翼倾斜控制单元；分别布置在主翼上的两个主推进单元；沿大致垂直于第一方向的第二和第三方向布置在主体后方的尾翼；沿第三方向布置在尾翼上的方向舵；适于控制方向舵倾斜的方向舵倾斜控制单元；布置在主体后方的尾部推进单元；适于控制尾部推进单元倾斜的尾部倾斜控制单元；适于向主推进单元和尾部推进单元提供动力的动力单元；和位置控制单元，其适于控制主翼倾斜控制单元、主推进单元、方向舵倾斜控制单元、尾部推进单元、尾部倾斜控制单元以调节飞行器在空中的位置。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月27日提交的美国专利申请No.15/391,700和2017年9月27日提交的韩国专利申请No.10-2017-0125497的优先权，通过参引的方式将这两个申请的全文结合入本文中。

技术领域

各种实施方式涉及航空航天工程，并且更具体地涉及一种具有能够互相独立地倾斜的固定翼的飞行器。各种实施方式可应用于自主或受控的载人和无人飞行器。

背景技术

当今，在多种规格的飞行器中公开了具有短距或垂直起飞和着陆能力的固定翼飞行器。对于小型固定翼飞行器的情况，存在众多不同的用于实现短距或垂直起飞和着陆能力的已知技术。

固定翼飞行器在不使用跑道的情况下起飞的一种可能的方式是辅助起飞措施。该辅助起飞措施通过向飞行器提供初始冲量以升空来执行。

一旦升空，飞行器的控制系统便可联合电机起作用以便使得其在飞行操作中保持稳定和平衡。

该技术的缺点在于，有时可能需要特殊的弹射装置来实现固定翼飞行器的安全发射，由此使起飞更耗时和复杂。其它缺点可以是固定翼飞行器在发射失败的情况下受损的风险。

对于完全无辅助的起飞，可以针对起飞采用的一种可能的方式是倾斜转子方案。在倾斜转子构型中，在起飞和飞行状态期间机翼是固定的并且仅电机可以移动。在该方案中，当飞行器仍触地时，转子的推力垂直于地面，以便推动飞行器以执行与旋转翼飞行器相似的垂直起飞。一旦升空，倾斜转子飞行器的转子可旋转其位置，以便向机翼中提供推力或拉力以产生将飞行器保持在空中所需的升力。

虽然该措施可以在没有任何额外的辅助的情况下执行起飞，但它由于起飞期间的空气动力阻力而有很大的缺陷。由于机翼可保持在同一构型中，所以其表面提供了巨大的空气动力阻力，从而使需要推开的空气量大得多，并且因此电机所需的推力量明显更高。

可以使用的另一方案为倾斜机翼和固定转子。在此构型中，转子始终指向同一方向，但机翼具有倾斜一定度数的选择。该倾斜机翼构型以与倾斜机翼转子构型非常相似的方式执行起飞。倾斜机翼和固定转子的方案与倾斜转子方案的主要差别和优点在于，由于倾斜机翼和固定转子的方案的机翼呈垂直形式，所以可减小空气动力阻力并且因此为飞行器的系统提供更好的稳定性。

该倾斜机翼和固定转子的方案的主要缺点是飞行器系统能够达到升空所需的升力的量。稳定起飞过程通常需要飞行器的系统具有4个电机，其结果是消耗了许多储存在飞行器中的能量并且因此缩短了其飞行时间。

飞行器利用电力操作，并且因此需要用于调整和控制飞行器系统的动力的程序以避免能量的快速耗尽。固定翼和旋转翼构型的小型飞行器的能量源通常是电池。

对公众开放的、以及用于军事和民用用途的大部分飞行器都利用电力作为其能量源。因此，必须在飞行器上安装电池以提供长的时间飞行并且使飞行器的系统能够高效地操作。安装在飞行器上的电池越大，飞行器起飞和飞行中所需要的能量消耗越多。这导致由飞行器的电池提供的动力和飞行器中消耗的动力之间的折衷，因为电池给飞行器增加了显著的重量，并且因此需要更高能量来提供足以将飞行器保持在空中所需的升力。