一种具有防坠落功能的飞行器

1.本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种具有防坠落功能的飞行器。


背景技术：

2.随着无人机的普及，越来越多的人开始使用和体验无人机，但由于无人机受到信号距离和电量的影响，在安全使用方面存在诸多问题，刚开始学习控制无人机的使用者往往无法控制好飞行距离，飞行距离过远时如果电信号较差，无人机在高速撞击和坠落时都很容易损坏，因此急需一种可以在紧急情况下及时悬停，避免坠落和撞击的无人机技术。


技术实现要素：

3.本实用新型解决了无人机失控时容易坠落或撞击的问题，提出了一种可以在无人机超出控制范围或信号较差时，控制无人机进行悬停的技术，解决了无人机初学者容易损坏无人机导致学习成本过高的问题，可以用于各种无人机的控制模拟，帮助初学者快速学会控制无人机。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种具有防坠落功能的飞行器，包括机身、倾转旋翼和信号传输器，所述机身两侧设有机翼，所述机身的尾部设有尾翼和固定旋翼；两个所述倾转旋翼通过转向控制组件连接在两侧的所述机翼前端，所述倾转旋翼下方连接有紧急电池，所述转向控制组件包括用于带动所述倾转旋翼旋转的转轴和用于驱动所述转轴转动的电驱动装置，所述倾转旋翼和机翼之间设置有用于拉动所述倾转旋翼绕转转轴进行转动的弹簧；所述信号传输器设置于所述机身内部，该信号传输器通过数据线与所述倾转旋翼、固定旋翼和转向控制组件通讯连接。
6.该方案中，所述机身主体呈水滴状，体积较大的一端为飞行中的前方，所述倾转旋翼可以通过转向控制组件进行控制，使得机身的驱动方向朝向上方或者前方，当无人机起飞时，启动所述倾转旋翼和固定旋翼，同时通过远程遥控所述信号传输器，控制所述倾转旋翼朝上，使得飞行器快速垂直拔升，然后缓慢转动所述转向控制组件，使得所述倾转旋翼慢慢朝向前方，进行移动，转向控制组件在通电后会带动所述倾转旋翼朝向前方，不通电时，倾转旋翼慢慢恢复为朝向上方；
7.当该飞行器在正常飞行时，所述转向控制组件持续接受控制信号，维持倾转旋翼朝向前方，可以保证倾转旋翼向前飞行，所述固定旋翼的驱动方向垂直向上，控制所述固定旋翼的转速，即可使得所述机身的尾部进行轻微的上摆或下摆，使得飞行器可以进行俯冲和拔升，改变两个所述机翼上倾转旋翼的转速，再配合机翼和机尾的结构，即可控制飞行器进行转向；
8.当该飞行器飞行距离过远，无法接受控制信号时，当所述信号传输器未接受到控制信号时，转向控制组件停止作用，所述倾转旋翼在没有转向控制组件约束的情况下，会转为向上，因为在通电状态下，所述倾转旋翼方向朝向所述机身的前方，所述倾转旋翼位于所
述机翼的前端，所述倾转旋翼和机翼之间设置有用于拉动所述倾转旋翼绕转轴进行转动的弹簧，在故障发生后，所述转向控制组件失去作用力，所述倾转旋翼在所述弹簧的单独作用力下进行转向，变为朝向所述机身的上方，此时固定旋翼停止旋转，朝向上方的倾转旋翼会迫使飞行器快速抬头，飞行器前进的动力会快速变为倾斜向上，有效避免飞行器撞到障碍物或者坠落，由于固定旋翼连接单独的电源进行驱动，所以即使未收到控制信号，也可以保证飞行器处于上升或悬浮的状态，等待回收。
9.进一步的，所述转向控制组件包括电驱动装置和转轴，所述倾转旋翼底部设有转动曲面，所述转轴穿设在所述倾转旋翼上，所述电驱动装置与所述信号传输器连接，所述信号传输器会操控电驱动装置转动所述转轴，驱动所述倾转旋翼保持向前；所述机身上开设有弹簧孔，所述弹簧的一端连接在所述弹簧孔内部，弹簧完全收缩，不受拉力的状态下，可以完全收回到弹簧孔内，保证所述倾转旋翼在受到弹簧拉回后不会受到弹簧挤压而产生倾斜。
10.优选的，所述尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，所述水平尾翼上设有升降舵，所述升降舵用于控制机尾的抬起和下落，所述升降舵的底部连接有驱动轴，所述驱动轴通过数据线与信号传输器通讯连接，以控制飞行器的升降，所述垂直尾翼上设有方向舵，所述方向舵用于辅助控制机尾的转弯幅度，所述升降舵和方向舵通过驱动轴和电线与所述信号传输器连接，此处的驱动轴的功能与实体飞机上控制方向舵的pcu，即动力控制单元的效果一致，无人机的升降舵和方向舵质量小，使用常见的驱动轴就可以进行小幅度的偏转，方向舵和升降舵可以小幅度地控制无人机进行偏转，主要起辅助偏转的作用。
11.优选的，所述机翼上设有襟翼和副翼，用于辅助飞行器抬升和下落，增加机翼的面积，加装襟翼可以增加升力，包括起飞时增加升力提速和降落时增加升力减速。增加机翼面积可以提高无人机接受风力的面积，达到增加升力的目的。
12.优选的，所述机身的前端还安装有用于获取和传输图像的摄像头，所述摄像头通过数据线与所述信号传输器连接，用于实时传输飞行器摄取的图像信息，也可以用于辅助使用者判断飞行器的高度位置。
13.优选的，所述机身的底部还设有沿着所述机身长度方向布置的挂载槽，所述挂载槽用于与投掷装置连接，用于悬挂需要输送的物件。
14.优选的，所述机身的底部还设有起降前轮和起降后轮，使得飞行器可以安全降落。
15.优选的，所述机身的内部设有氦气气囊，所述氦气气囊固定在所述机身的前端，减小所述倾转旋翼和固定旋翼的抬升负担，抵消飞行器的自身重量，防止坠落速度过快。
16.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
17.可以转向的倾转旋翼能在市离开控制区域时迅速转向，使得飞行器变为持续的缓慢抬升状态，倾转旋翼单独连接电源，即使内部电路故障，也可以保证飞行器在失控时进行紧急悬停，缓慢下落，适用于无人机初学者用于练习。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
19.图1为本实用新型中倾转旋翼朝向上方时的俯视图；
20.图2为本实用新型中倾转旋翼朝向前方时的俯视图；
21.图3为本实用新型的仰视图；
22.图4为本实用新型的侧面剖视图；
23.图5为本实用新型的正视图；
24.图6为本实用新型的内部结构示意图；
25.图7为本实用新型中倾转旋翼的转向示意图；
26.附图中标记及对应的零部件名称：
27.1-机身；11-起降前轮；12-起降后轮；13-挂载槽；14-氦气气囊；2-机翼；21-襟翼；22-副翼；3-倾转旋翼；31-电驱动装置；32-转轴；33-弹簧；34-弹簧孔；4-固定旋翼；5-水平尾翼；51-升降舵；52-驱动轴；6-垂直尾翼；61-方向舵；7-摄像头；8-信号传输器；81-数据线；9-紧急电池。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
29.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
30.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
31.在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
32.实施例
33.一种具有防坠落功能的飞行器，如图1所示，包括机身1、倾转旋翼3和机翼2，如图6所示，还包括信号传输器8，机身1两侧设置机翼2，机身1的尾部设有尾翼和固定旋翼4；两个倾转旋翼3通过转向控制组件连接在两侧的机翼2前端，倾转旋翼3下方连接有紧急电池9，转向控制组件包括用于带动倾转旋翼3旋转的转轴32和用于驱动转轴32转动的电驱动装置31，倾转旋翼3和机翼2之间设置有用于拉动倾转旋翼3绕转转轴32进行转动的弹簧33；信号传输器8设置于机身1内部，该信号传输器8通过数据线81与倾转旋翼3、固定旋翼4和转向控制组件通讯连接。
34.具体的，在无人机飞行过程中倾转旋翼3方向朝向机身1的前方，倾转旋翼3和机翼
2之间设置有用于拉动倾转旋翼3绕转向控制组件进行转动的弹簧33，如图7所示，该弹簧33可以在转向控制组件停止运作时，将朝向前方的倾转旋翼3拉回，使得快速进行90度转向，变为朝上，此时无人机的前端受到抬升，使得无人机前端抬起，倾转旋翼3在无人机机构上朝向正上方，在实际环境中，朝向斜后方，此时倾转旋翼3在通过升力的同时，也会产生于飞行方向相反的动力，带动无人机快速减速，避免撞到位于前方的障碍物，由于弹簧33持续保持回缩的势，转向控制组件也会持续产生驱动力迫使倾转旋翼3朝向前方，因此只要转向控制组件未收到连续的前进信号，出现信号中断或信号变差，就无法维持转向控制组件持续运作，弹簧会自动将倾转旋翼3拉到向上的状态，在超出控制范围或信号变差的情况下，倾转旋翼3受到紧急电池9的供电，运行方向只会变为前上方，并逐渐减速，避开前方可能的障碍物，随后，由于信号传输器8没有接受到持续的控制信号，固定旋翼4也会停止运转，倾转旋翼3在低功率的紧急电池9驱动下，抬升力小于无人机受到的引力，失去控制的无人机即可缓慢下落，安全落地。
35.转向控制组件包括电驱动装置31和转轴32，倾转旋翼3底部设有转动曲面，转轴32穿设在倾转旋翼3上，电驱动装置31与信号传输器8连接；机身1上开设有弹簧孔34，弹簧33的一端连接在弹簧孔34内部。
36.其中，机身1主体呈水滴状，体积较大的一端为飞行中的前方，倾转旋翼3可以通过转向控制组件进行控制，该倾转旋翼3如图5和6所示，由三个翼片组成。
37.使得机身1的驱动方向朝向上方或者前方，当无人机起飞时，启动倾转旋翼3和固定旋翼4，同时通过远程遥控信号传输器8，控制倾转旋翼3朝上，使得飞行器快速垂直拔升，然后缓慢转向控制组件，使得倾转旋翼3慢慢朝向前方，进行移动，转向控制组件在通电后会带动倾转旋翼3朝向前方，不通电时，倾转旋翼3慢慢恢复为朝向上方。
38.参考图6和图7，当该飞行器在正常飞行时，转向控制组件持续作用，可以保证倾转旋翼3向前飞行，固定旋翼4的驱动方向垂直向上，控制固定旋翼4的转速，即可使得机身1的尾部进行轻微的上摆或下摆，使得飞行器可以进行俯冲和拔升，改变两个机翼2上倾转旋翼3的转速，再配合机翼2和机尾的结构，即可控制飞行器进行转向；
39.主要应用场景在于，当该飞行器飞行距离过远，无法接受控制信号，或者出现故障时，飞行器失控撞击障碍物或者坠毁，很容易损坏，修复成本高，难度大；
40.当该飞行器飞行距离过远，无法接受控制信号，或者出现故障时，倾转旋翼3在没有转向控制组件约束的情况下，会转为向上，因为在通电状态下，倾转旋翼3方向朝向机身1的前方，倾转旋翼3的一侧通过弹簧33与机身1连接，在故障发生后，转向控制组件失去作用力，倾转旋翼3在弹簧33的单独作用力下进行转向，变为朝向机身1的上方，此时固定旋翼停止旋转，朝向上方的倾转旋翼3会迫使飞行器快速抬头，飞行器前进的动力会快速变为倾斜向上，有效避免飞行器撞到障碍物或者坠落，由于固定旋翼连接单独的电源进行驱动，所以即使失去控制，也可以保证飞行器处于上升或悬浮的状态，等待回收；
41.为了保证飞行器处于悬停并缓慢下降到地面的状态，倾转旋翼3的提升力略小于飞行器整体的重力，使得失控时，仅依靠倾转旋翼3产生提升力的飞行器慢慢下落；而倾转旋翼3和固定旋翼4的总提升力应该远大于飞行器整体的重力，以保证在使用者控制的情况下，飞行器可以快速提升高度。
42.在一个或多个实施例中，如图2或3所示，机翼2上设有襟翼21和副翼22，襟翼21可
以向下提供额外升力，加装襟翼21和副翼22可以增加升力，包括起飞时增加升力提速和降落时增加升力减速。增加机翼2面积可以提高无人机接受风力的面积，达到增加升力的目的；
43.如图2和4所示，尾翼包括水平尾翼5和垂直尾翼6，水平尾翼5上设有升降舵51，垂直尾翼6上设有方向舵61，水平位移和垂直尾翼6上的升降舵51和方向舵61，可以有效地辅助机尾进行摆动，使得飞行器可以围绕机身1前端区域进行转动，机头部分重量远大于机尾，机尾在升降舵51和方向舵61的作用下以维持飞行器转向时的平稳，保证转向速度够快；
44.如图6所示，升降舵51和方向舵61主要通过一种类似飞机pcu功能的驱动轴52提供偏转力，该驱动轴52的表层夹住舵的一侧，由于本实施例中的升降舵51和方向舵61质量小，因此驱动力要求远低于飞机，所以只需要连接小功率的电源和驱动轴52即可实现快速偏转，达到升降和偏转的效果；
45.具体的，关于转向与翻转，在飞机进行转向时，信号传输器8会向倾转旋翼3传递停止信号，转轴32停止运作，倾转旋翼3受到弹簧拉力变为向上，方向舵61会朝某个方向偏转，机身1的重心在机头部分，在速度减慢后，机尾受到空气流动影响后会以机头重心处为中心进行缓慢转向，转向原理类似原地转向状态下的直升机；
46.当需要进行翻转以达到倾斜俯冲、倾斜转向等动作时，位移机身1两侧的升降舵51会进行反向相反的转向，在受到机尾空气流动影响后，无人机会从尾部开始翻转，并偏移角度，在进行翻转动作时，转向控制组件需要持续运作，保证倾转旋翼3朝向前方。
47.在一个或多个实施例中，如图4所示，机身1的前端还安装有用于获取和传输图像的摄像头7，摄像头7通过数据线81与信号传输器8连接，用于实时传输飞行器摄取的图像信息，也可以用于辅助使用者判断飞行器的高度位置。
48.在一个或多个实施例中，如图3所示，机身1的底部还设有沿着机身1长度方向布置的挂载槽13，挂载槽13用于与投掷装置连接，用于悬挂需要输送的物件。
49.在一个或多个实施例中，如图3所示，机身1的底部还设有起降前轮11和起降后轮12，使得飞行器可以安全降落，避免机身1底部受到磨损。
50.在一个或多个实施例中，如图4所示，机身1的内部设有氦气气囊14，氦气气囊14固定在机身1的前端，减小倾转旋翼3和固定旋翼4的抬升负担，抵消飞行器的自身重量，防止坠落速度过快。
51.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，包括：机身(1)，所述机身(1)两侧设有机翼(2)，所述机身(1)的尾部设有尾翼和固定旋翼(4)；倾转旋翼(3)，两个所述倾转旋翼(3)通过转向控制组件连接在两侧的所述机翼(2)前端，所述倾转旋翼(3)下方连接有紧急电池(9)，所述转向控制组件包括用于带动所述倾转旋翼(3)旋转的转轴(32)和用于驱动所述转轴(32)转动的电驱动装置(31)，所述倾转旋翼(3)和机翼(2)之间设置有用于拉动所述倾转旋翼(3)绕转转轴(32)进行转动的弹簧(33)；信号传输器(8)，所述信号传输器(8)设置于所述机身(1)内部，该信号传输器(8)通过数据线(81)与所述倾转旋翼(3)、固定旋翼(4)和转向控制组件通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述机身(1)前端内部设置有氦气气囊(14)。3.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述尾翼包括水平尾翼(5)，所述水平尾翼(5)上设有升降舵(51)，所述升降舵(51)的底部连接有驱动轴(52)，所述驱动轴(52)通过数据线(81)与信号传输器(8)通讯连接。4.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述尾翼还包括垂直尾翼(6)，所述垂直尾翼(6)上设有方向舵(61)，所述方向舵(61)的底部连接有驱动轴(52)，所述驱动轴(52)通过数据线(81)与信号传输器(8)通讯连接。5.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述机身(1)的前端还安装有用于获取和传输图像的摄像头(7)，所述摄像头(7)通过数据线(81)与所述信号传输器(8)连接。6.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述机身(1)的底部还设有沿着所述机身(1)长度方向布置的挂载槽(13)，所述挂载槽(13)用于与投掷装置连接。7.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述机身(1)的底部还设有起降前轮(11)和起降后轮(12)。8.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述机翼(2)上设有襟翼(21)和副翼(22)。9.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述转轴(32)穿设在所述倾转旋翼(3)上，所述电驱动装置(31)与所述信号传输器(8)连接。10.根据权利要求1所述的一种具有防坠落功能的飞行器，其特征在于，所述机身(1)上开设有弹簧孔(34)，所述弹簧(33)的一端连接在所述弹簧孔(34)内部。

技术总结
本实用新型公开了一种具有防坠落功能的飞行器，涉及无人机技术领域，包括机身、倾转旋翼和信号传输器，机身两侧设有机翼，机身的尾部设有尾翼和固定旋翼；倾转旋翼通过转向控制组件连接在机翼上，倾转旋翼下方连接有紧急电池；信号传输器设置于机身内部，该信号传输器通过数据线与倾转旋翼、固定旋翼和转向控制组件通讯连接，解决了无人机失控时容易坠落或撞击的问题，可以用于各种无人机的控制模拟，帮助初学者快速学会控制无人机。助初学者快速学会控制无人机。助初学者快速学会控制无人机。


技术研发人员：张澜 栾林栋
受保护的技术使用者：四川警察学院
技术研发日：2022.10.14
技术公布日：2023/3/23