本發(fā)明涉及飛行裝置領(lǐng)域，尤其涉及的是一種機(jī)架結(jié)構(gòu)及使用該機(jī)架結(jié)構(gòu)的飛行裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的無人機(jī)結(jié)構(gòu)（即飛行裝置），根據(jù)動(dòng)力區(qū)分，包括用電池驅(qū)動(dòng)的多軸無人機(jī)和用汽油驅(qū)動(dòng)的汽油無人機(jī)，傳統(tǒng)的這兩種無人機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)，各具優(yōu)劣。利用電池作為驅(qū)動(dòng)能源的多軸無人機(jī)飛行穩(wěn)定性好，易于控制，但是由于電池的能量有限，因此這種無人機(jī)飛行時(shí)間十分短。利用汽油作為驅(qū)動(dòng)能源的汽油無人機(jī)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，但是由于其結(jié)構(gòu)的限制，其飛行穩(wěn)定性較差，控制難度高。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)架結(jié)構(gòu)，通過對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使飛行裝置的飛行穩(wěn)定性好，易于控制。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是公開一種使用該機(jī)架結(jié)構(gòu)的飛行裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種機(jī)架結(jié)構(gòu)，包括機(jī)架主體，其中，所述機(jī)架主體上前后對(duì)稱排列設(shè)置有兩個(gè)為飛行裝置提供主動(dòng)力的主涵道風(fēng)扇，所述兩個(gè)主涵道風(fēng)扇向內(nèi)傾斜設(shè)置，所述兩個(gè)主涵道風(fēng)扇的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處于所述機(jī)架主體的豎直中心線上；

所述機(jī)架結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在所述機(jī)架主體上的輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)包括至少一組對(duì)稱設(shè)置在機(jī)架主體左右和/或前后兩側(cè)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)為螺旋槳或子涵道風(fēng)扇，所述各動(dòng)力機(jī)構(gòu)向內(nèi)傾斜設(shè)置，各動(dòng)力機(jī)構(gòu)的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處于所述機(jī)架主體的豎直中心線上。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述各動(dòng)力機(jī)構(gòu)的中軸線的向上延長(zhǎng)線與兩個(gè)主涵道風(fēng)扇的中軸線的向上延長(zhǎng)線交于同一點(diǎn)。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述機(jī)架主體包括一弧形面構(gòu)件，所述弧形面構(gòu)件上前后排列設(shè)置有兩個(gè)主通孔，所述主通孔內(nèi)設(shè)置有螺旋槳，形成主涵道風(fēng)扇。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括對(duì)稱設(shè)置在所述弧形面構(gòu)件的左右和/或前后兩側(cè)的側(cè)翼，所述側(cè)翼上設(shè)置有子通孔，所述子通孔內(nèi)設(shè)置有螺旋槳，形成子涵道風(fēng)扇。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述主涵道風(fēng)扇和所述輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)均連接有動(dòng)力源，所述動(dòng)力源為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電池。

所述的機(jī)架結(jié)構(gòu)，其中，所述主涵道風(fēng)扇連接有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；所述輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)連接有電池。

本發(fā)明還公開了使用上述機(jī)架結(jié)構(gòu)的飛行裝置。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使飛行裝置的飛行穩(wěn)定性好，易于控制。

本發(fā)明的機(jī)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：（1）改變了傳統(tǒng)的飛行器的流線型設(shè)計(jì)，采用面狀結(jié)構(gòu)作為框架，這是因?yàn)楸景l(fā)明所提出的機(jī)架結(jié)構(gòu)并非追求飛行速度快、靈活的優(yōu)點(diǎn)，而是在追求飛行時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性好，載重量大等，這種面狀結(jié)構(gòu)的框架具有足夠的空間合理安排動(dòng)力組件（即為飛行器提供動(dòng)力的結(jié)構(gòu)）的位置，而動(dòng)力組件的位置對(duì)于飛行器的性能具有極其重要的意義。此外，大面積的面狀結(jié)構(gòu)可以輔助以涵道風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，而涵道風(fēng)扇在提升氣動(dòng)效率的同時(shí)，增加了飛行裝置的安全性，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。

（2）本發(fā)明的動(dòng)力組件采用主涵道風(fēng)扇和輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)（即螺旋槳或者子涵道風(fēng)扇）搭配的方式，主涵道風(fēng)扇主要為飛行裝置提供懸浮的動(dòng)力（主動(dòng)力），而輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)主要用于為飛行裝置提供輔助動(dòng)力，用于調(diào)整飛行裝置的飛行姿態(tài)。由于將提供懸浮的動(dòng)力和調(diào)整姿態(tài)的兩個(gè)功能分開，每個(gè)動(dòng)力組件只需要執(zhí)行一種功能，因此可以簡(jiǎn)化各動(dòng)力組件的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可以降低動(dòng)力組件的損耗（包括能量損耗和機(jī)械損耗）。例如主涵道風(fēng)扇只需要為飛行裝置提供懸浮的動(dòng)力以克服重力，其螺旋槳不需要頻繁且快速地做螺旋槳螺距調(diào)整和轉(zhuǎn)速調(diào)整，因此主涵道風(fēng)扇的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主涵道風(fēng)扇的動(dòng)力源要求不高，可以采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；而輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)主要是為飛行裝置提供輔助動(dòng)力以調(diào)整飛行裝置的飛行姿態(tài)，可以選用動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的電動(dòng)機(jī)作為其動(dòng)力來源，以簡(jiǎn)單穩(wěn)妥的結(jié)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了快速頻繁的姿態(tài)調(diào)整；這種方式相對(duì)于傳統(tǒng)的四軸無人機(jī)的螺旋槳（既要調(diào)整飛行姿態(tài)，又要維持懸浮動(dòng)力），本申請(qǐng)的輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)工作時(shí)的能耗更低，工作時(shí)間更長(zhǎng)。

（3）基于上述特點(diǎn)（2），本申請(qǐng)的主涵道風(fēng)扇可以采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，而輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)則采用鋰電池作為動(dòng)力源；這種搭配，可以大大延長(zhǎng)飛行裝置的飛行時(shí)間，約為傳統(tǒng)的四軸無人機(jī)的3-5倍。

（4）基于上述特點(diǎn)（1）和（2），本發(fā)明設(shè)置兩個(gè)主涵道風(fēng)扇，并且兩個(gè)主涵道風(fēng)扇向內(nèi)傾斜設(shè)置，其中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處于機(jī)架主體的豎直中心線上；這種設(shè)置方式，使飛行裝置的豎直方向的合力并不會(huì)由于飛行裝置的姿態(tài)變化而產(chǎn)生較大的變化，具體為：該合力由兩個(gè)主涵道風(fēng)扇所提供的動(dòng)力的豎直方向分力合成，當(dāng)飛行裝置保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)時(shí)，該合力與重力相等，當(dāng)飛行裝置的姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該兩個(gè)主涵道風(fēng)扇所提供的動(dòng)力的豎直方向分力產(chǎn)生變化（一個(gè)變大、一個(gè)變?。瑢?dǎo)致合力基本保持不變，因此飛行裝置不會(huì)發(fā)生上下晃動(dòng)；而由于飛行裝置的重心在機(jī)架主體下面，因此發(fā)生傾側(cè)的飛行裝置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)穩(wěn)定懸浮的趨勢(shì)，使整個(gè)飛行裝置重新恢復(fù)穩(wěn)定懸浮狀態(tài)（即在無需人手控制的情況下，本申請(qǐng)的機(jī)架結(jié)構(gòu)具有一定的恢復(fù)穩(wěn)定的能力）。而由于本申請(qǐng)的機(jī)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性非常好，需要做姿態(tài)調(diào)整所消耗的能量小，因此本申請(qǐng)的飛行裝置的能量利用率高，續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。

（5）基于特點(diǎn)（4），本發(fā)明的輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)采用對(duì)稱設(shè)置在機(jī)架主體左右和/或前后兩側(cè)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，而各動(dòng)力機(jī)構(gòu)的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處于所述機(jī)架主體的豎直中心線上；這種設(shè)置方式，可以進(jìn)一步提高整個(gè)機(jī)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和恢復(fù)穩(wěn)定的能力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中對(duì)于主涵道風(fēng)扇和子涵道風(fēng)扇的位置和朝向的結(jié)構(gòu)說明簡(jiǎn)圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中對(duì)于主涵道風(fēng)扇和子涵道風(fēng)扇的另一種朝向的結(jié)構(gòu)說明簡(jiǎn)圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的另一視角的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開了一種機(jī)架結(jié)構(gòu)，參見圖1和圖4，包括機(jī)架主體100，該機(jī)架主體100上前后對(duì)稱排列設(shè)置有兩個(gè)為飛行裝置提供主動(dòng)力的主涵道風(fēng)扇200，同時(shí)機(jī)架主體100上還設(shè)置有為飛行裝置的姿態(tài)調(diào)整提供動(dòng)力的子涵道風(fēng)扇310。這種設(shè)置方式，采用主涵道風(fēng)扇200和子涵道風(fēng)扇310搭配的方式，主涵道風(fēng)扇200主要為飛行裝置提供懸浮的動(dòng)力（主動(dòng)力），而子涵道風(fēng)扇310主要用于為飛行裝置提供輔助動(dòng)力，用于調(diào)整飛行裝置的飛行姿態(tài)。由于將提供懸浮的動(dòng)力和調(diào)整姿態(tài)的兩個(gè)功能分開，每個(gè)涵道風(fēng)扇只需要側(cè)重執(zhí)行一種功能，因此可以簡(jiǎn)化各涵道風(fēng)扇的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可以降低涵道風(fēng)扇的損耗（包括能量損耗和機(jī)械損耗）。例如主涵道風(fēng)扇只需要為飛行裝置提供懸浮的動(dòng)力以克服重力，整個(gè)涵道風(fēng)扇結(jié)構(gòu)（包括其螺旋槳）不需要進(jìn)行方向調(diào)整，因此主涵道風(fēng)扇的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)主涵道風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也不需要快速變化，因此主涵道風(fēng)扇的動(dòng)力源的靈敏度要求不高，可以采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；而子涵道風(fēng)扇則主要為飛行裝置提供輔助動(dòng)力以調(diào)整飛行裝置的飛行姿態(tài)，相對(duì)于傳統(tǒng)的四軸無人機(jī)的螺旋槳（既要調(diào)整飛行姿態(tài)，又要維持懸浮動(dòng)力），本申請(qǐng)的子涵道風(fēng)扇工作時(shí)的能耗更低，即使采用鋰電池作為動(dòng)力源，其工作時(shí)間也是非常長(zhǎng)的。而由于主涵道風(fēng)扇的動(dòng)力源可以采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)子涵道風(fēng)扇僅需調(diào)整飛行姿態(tài)（能耗?。?，因此整個(gè)飛行裝置的續(xù)航時(shí)間非常長(zhǎng)，是普通的多軸無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間的3-5倍。另外，主涵道風(fēng)扇200和子涵道風(fēng)扇310的功能的側(cè)重點(diǎn)不同，只需要控制主涵道風(fēng)扇200的轉(zhuǎn)速控制飛行裝置的上升和下降，控制子涵道風(fēng)扇310的轉(zhuǎn)速和/或角度控制飛行裝置的前進(jìn)和后退，也極大的降低了整個(gè)飛行裝置的控制難度，使操作飛行裝置進(jìn)行作業(yè)變得異常簡(jiǎn)單。

實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)架主體100包括一弧形面構(gòu)件110，該弧形面構(gòu)件110上前后排列設(shè)置有兩個(gè)主通孔120，該主通孔120內(nèi)設(shè)置有螺旋槳，形成主涵道風(fēng)扇200。同時(shí)該弧形面構(gòu)件110的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)側(cè)翼130，各側(cè)翼130上均設(shè)置有子通孔140，各子通孔140內(nèi)設(shè)置有螺旋槳，形成子涵道風(fēng)扇310。這種設(shè)置方式，改變了傳統(tǒng)的飛行器的流線型設(shè)計(jì)，采用面狀結(jié)構(gòu)作為框架（整個(gè)機(jī)架主體100相當(dāng)于一個(gè)弧形面），這種面狀結(jié)構(gòu)的框架具有足夠的空間合理安排動(dòng)力組件（即為飛行器提供動(dòng)力的結(jié)構(gòu)）的位置，而動(dòng)力組件的位置對(duì)于飛行器的性能具有極其重要的意義。此外，大面積的面狀結(jié)構(gòu)可以輔助以涵道風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，而涵道風(fēng)扇在提升氣動(dòng)效率的同時(shí)，增加了飛行裝置的安全性，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。

進(jìn)一步的，兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200向內(nèi)傾斜設(shè)置，其中軸線的向上延長(zhǎng)線與各子涵道風(fēng)扇310的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)A處于機(jī)架主體100的豎直中心線上（參見圖1和圖4中虛線所示）。這種設(shè)置方式，使飛行裝置的豎直方向的合力并不會(huì)由于飛行裝置的姿態(tài)變化而產(chǎn)生較大的變化，具體為：該合力由兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200所提供的動(dòng)力的豎直方向分力合成，當(dāng)飛行裝置保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)時(shí)，該合力與重力相等，當(dāng)飛行裝置的姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)，該兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200所提供的動(dòng)力的豎直方向分力產(chǎn)生變化（一個(gè)變大、一個(gè)變小），導(dǎo)致合力基本保持不變，因此飛行裝置不會(huì)發(fā)生上下晃動(dòng)；而由于飛行裝置的重心在機(jī)架主體下面（所吊載的重物在機(jī)架主體下面），因此發(fā)生傾側(cè)的飛行裝置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)穩(wěn)定懸浮的趨勢(shì)（類似于蒲公英種子的結(jié)構(gòu)），使整個(gè)飛行裝置重新恢復(fù)穩(wěn)定懸浮狀態(tài)（即在無需人手控制的情況下，本申請(qǐng)的機(jī)架結(jié)構(gòu)具有一定的恢復(fù)穩(wěn)定的能力）。而由于本申請(qǐng)的機(jī)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性非常好，需要做姿態(tài)調(diào)整所花費(fèi)的能量小，因此本申請(qǐng)的飛行裝置的能量利用率高，續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。

需要說明的是，本實(shí)施例中，兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的中軸線的向上延長(zhǎng)線與各子涵道風(fēng)扇310的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)A處于機(jī)架主體100的豎直中心線上；但實(shí)際應(yīng)用中，只需保證兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)A1處于機(jī)架主體100的豎直中心線上，同時(shí)各子涵道風(fēng)扇310的中軸線的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)A2也處于機(jī)架主體100的豎直中心線上即可，而兩個(gè)交點(diǎn)可以不重合（本實(shí)施例中，參見圖1，兩個(gè)交點(diǎn)重合）。

實(shí)際應(yīng)用中，輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)包括至少一組對(duì)稱設(shè)置在機(jī)架主體左右和/或前后兩側(cè)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例中，動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用子涵道風(fēng)扇310，而在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其他結(jié)構(gòu)對(duì)子涵道風(fēng)扇310進(jìn)行替代，例如采用現(xiàn)有的多軸無人機(jī)的螺旋槳結(jié)構(gòu)。采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)對(duì)子涵道風(fēng)扇310進(jìn)行替代，并主要實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行裝置的姿態(tài)調(diào)整功能的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)際應(yīng)用中，動(dòng)力機(jī)構(gòu)的位置可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，優(yōu)選為如圖1所示的設(shè)置方式：即設(shè)置四個(gè)子涵道風(fēng)扇310，分別對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的左右兩側(cè)。簡(jiǎn)單的對(duì)輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)行變化（例如設(shè)置在主涵道風(fēng)扇200的四周），而基本達(dá)到本發(fā)明的四個(gè)子涵道風(fēng)扇310的效果的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，例如可以在圖1結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的前后兩側(cè)再對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)子涵道風(fēng)扇或螺旋槳；或者僅僅在兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)子涵道風(fēng)扇或螺旋槳，同時(shí)在兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的前后兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)子涵道風(fēng)扇或螺旋槳。

在本實(shí)施例中，主涵道風(fēng)扇200的動(dòng)力源采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，而各子涵道風(fēng)扇310的動(dòng)力源則采用鋰電池。實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)主涵道風(fēng)扇200和各子涵道風(fēng)扇310的動(dòng)力源進(jìn)行合理的選擇。

實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)飛行裝置的使用要求，還需要給本實(shí)施例的機(jī)架結(jié)構(gòu)搭配降落架和載物架等常用的輔助結(jié)構(gòu)，這些輔助結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中都十分常見，因此不一一贅述。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本與實(shí)施例1相同，不同的是，參見圖2，本實(shí)施例的子涵道風(fēng)扇310設(shè)置在兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的前后兩側(cè)（圖2是其結(jié)構(gòu)的側(cè)視簡(jiǎn)圖），而子涵道風(fēng)扇310的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)與兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)重合，并處于機(jī)架主體100的豎直中心線L上。

實(shí)施例3

本實(shí)施例基本與與實(shí)施例2相同，參見圖3，不同的是，本實(shí)施例的兩個(gè)主涵道風(fēng)扇200的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)A1與子涵道風(fēng)扇310的向上延長(zhǎng)線的交點(diǎn)A2不重合，但兩個(gè)交點(diǎn)均處于機(jī)架主體100的豎直中心線L上。

實(shí)施例4

本實(shí)施例公開了一種使用上述實(shí)施例1-3任意一個(gè)所述公開的機(jī)架結(jié)構(gòu)的飛行裝置。該飛行裝置還包括安裝在機(jī)架結(jié)構(gòu)上的控制電路和與該控制電路無線通信連接的控制器，通過控制器控制控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)上的主涵道風(fēng)扇和輔助動(dòng)力結(jié)構(gòu)的控制，實(shí)現(xiàn)飛行裝置穩(wěn)定飛行。本飛行裝置相對(duì)于傳統(tǒng)的采用鋰電池的多軸無人機(jī)和采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)如下表所示。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。