技术领域
[0001] 本
发明涉及一种改进的多转子类型的旋翼飞机飞行器，所述旋翼飞机飞行器具有多个头部转子，每个头部转子安装用于围绕相应桅杆旋转。
[0002] 本发明特别适用于多飞行器类型的多转子机器，包含适合用作无人驾驶飞机(UAV)或无人机的此类机器。本发明在本文中主要参考此类机器描述。然而，本发明应被理解为延伸到载人飞机，包括具有多个头部转子的直升飞机，每个头部转子安装用于围绕相应桅杆旋转。
背景技术
[0003] 通过多转子UAV以及无人机技术，对飞行时间、有效
载荷以及空
气动力学控制存在特定限制。基于这些技术的机器的现有设计大量使用多个臂或支腿，相应
电动机安装在所述臂或支腿中的每一个上，以使相应头部转子旋转。所使用的配置包含三个、四个、六个或八个臂或支腿作为常用选择，但是存在可能的其它布置。这些配置通常利用通过定距旋翼或
转子叶片产生推力的头部转子。与所有航空应用一样，推力在某种程度上与旋翼或叶片速度成比例，从而忽略效率以及特定
空气动力特性。
[0004] 通过用具有此定距机翼或叶片的头部转子操作的机器，通过所选择电动机的相对速度的变化实现升降、
偏航、
俯仰和翻滚。因此，对于具有四个
电机的
四轴飞行器布置的机器，一对对置电机的速度可以相对于机器的其它对对置电机变化。然而，特别在偏航(还称为“自旋”)的情况下，电机的此种使用会损害功能。通常通过使所选择电机
加速或减速以围绕垂直于机器正行进的平面的中
心轴产生净
扭矩来实现偏航或偏航率。响应性常常缓慢或微弱，因为所选择电机减速的程度不能太大，以至于危及施加到机器的所需总体升力。当多转子机器上升或下降，同时还自旋时，受限响应性最明显。这些同时动作通常导致笨拙动作或损害飞行特征。
[0005] 随着
电子控制或管理的进步，可以减少或甚至解决当前机器的此类限制。然而，即使事实证明如此，机器在飞行时间方面可能仍然受到限制。并不罕见的是即使采用最佳现行锂
聚合物电池，多转子机器的电动机也能够执行职责不超过约10分钟至20分钟，同时由于电池电量随飞行时间减少，在运行时间内的飞行性能退化。能够通过使用个别电动机运行的多转子机器获得的当前受限飞行时间预期持续到未来，从而显示可以有效地使用机器的应用范围。可以由于电池技术的进步而改进飞行时间。然而，这些时间不太可能加倍或变四倍，更不用说视需要增加某一数量级以获得显著增强的飞行时间。
[0006] 本发明涉及提供一种改进的多转子飞行器，至少在包含适合用作UAV或无人机的此类机器的多飞行器类型的多转子机器的背景下，所述多转子飞行器能够减少或解决上述限制性。然而，本发明还适用于载人飞机，包括具有多个头部转子的直升飞机，每个头部转子安装用于围绕相应桅杆旋转。
发明内容
[0007] 本发明提供一种多转子飞行器，其中所述机器包含主体，电机安装在所述主体上或主体中；以及相应头部转子，所述头部转子安装用于在围绕电机且从电机横向地向外间隔开的至少三个
位置中的每一个处在相应桅杆上旋转。电机驱动地连接到每个桅杆，用于通过相应
传动系统使每个头部转子旋转。所述机器进一步包含邻近于至少一个桅杆的俯仰方向
舵系统，所述俯仰方向舵系统包含俯仰
驱动器或转子，或平移转子。所述布置使得头部转子可用于提供推力，而俯仰方向舵系统能够独立于头部转子的操作来实现偏航。
[0008] 所述机器可以具有仅单个俯仰方向舵系统。然而，所述机器可以具有邻近于至少两个桅杆中的每一个的相应俯仰方向舵系统。在一种形式中，所述机器具有邻近于每个桅杆的相应俯仰方向舵系统。
[0009] 在第一形式中，本发明提供一种具有至少三个主臂或支腿的多转子飞行器，每个主臂或支腿在相应方向上从主体向
外延伸，其中每个主臂或支腿具有头部转子中的相应一个，所述头部转子安装用于在远离主体的主臂或支腿的末端处或附近的相应桅杆上旋转。电机通过沿着相应主臂或支腿延伸的相应传动系统驱动地连接到每个桅杆。至少一个主臂或支腿具有俯仰方向舵系统，所述俯仰方向舵系统包含安装在其远离主体的末端处的俯仰驱动器或转子，或平移转子。
[0010] 在第二形式中，主体向外延伸出电机并具有底盘，电机和桅杆中的每一个
支撑在所述底盘上并且传动系统中的每一个跨越所述底盘延伸。特别在所述形式中，主体可以具有能够为操作人员提供住所的内部。内部还可以为货物、乘客或货物和乘客的组合提供内部空间。然而，第一形式的主体也可以具有此内部，尽管每个桅杆安装在从主体向外延伸的臂或支腿的远端处。同样，机器具有至少一个俯仰方向舵系统。
[0011] 在机器的每种形式中，所述布置使得桅杆相对于从机器的前端到后端的中心线基本上对称地安置。桅杆的数目和布置可以使得桅杆以均匀的多边形阵列，例如三
角形、四边形、五边形、六边形或八边形阵列围绕主体安置。在机器的第一形式中，主体可以具有符合此多边形阵列的形状，但或者，主体可以具有其它方便形状。在机器的第二形式中，主体大部分方便地具有至少类似于多边形阵列的形状。
[0012] 在机器具有仅一个俯仰方向舵系统的情况下，所述一个系统最方便地邻近于桅杆安置，以便处于前后中心线上或附近，更方便地处于后端处。然而，对于具有至少两个俯仰方向舵系统的机器，系统中的每一个邻近于相应桅杆，而系统优选地相对于中心线对称地安置。因此，对于具有两个俯仰方向舵系统的机器，所述系统各自安置于中心线上或邻近于中心线安置，或与中心线的相应侧间隔开。具有三个俯仰方向舵系统的机器将具有在中心线上或邻近于中心线的一个俯仰方向舵系统，其中其它两个系统中的每一个与中心线的相应侧间隔开。如先前所指示，每个俯仰方向舵系统邻近于相应桅杆。
[0013] 机器可以具有安装用于在每个桅杆上旋转的单个相应头部转子。每个单个头部转子最方便地安装在相应桅杆的头部处或邻近于相应桅杆的头部安装。每个单个头部转子可以在相应桅杆上或通过相应桅杆可旋转。在替代布置中，头部转子的相应同轴对安装用于在每个桅杆上旋转。每一对转子最方便地安装用于反向旋转。每个对的每个转子可以安装用于在相应桅杆上或相对于相应桅杆旋转，例如，在桅杆的头部处或邻近于桅杆的头部旋转。每一对转子可以包括下部转子，所述下部转子安装用于在形成桅杆的一部分的外套筒上旋转，以及上部转子，所述上部转子安装用于在桅杆的轴杆上旋转，所述轴杆安置在由外套筒界定的孔内。
[0014] 可通过根据本发明的机器获得多个实际优点。第一优点是所述机器实现单个电机，而单个电机可以具有比个别电机的总容量更大的工作量。第二优点是单个电动机能够具有比个别电动机的总和显著增加的功率-重量比。代替多个个别电动机，至少在UAV的情况下单个电动机可以用于根据本发明的机器中。然而，本发明提供其它重要优点：机器可以，以及优选地的确具有包括单个电机内燃(IC)机的单个电机，而不是个别电动机。
[0015] 在IC
发动机用于根据本发明的机器的情况下，IC发动机可以是基于
汽油、气体、
乙醇或任何其它合适的
流体燃料(无论气态燃料还是液态燃料)可操作的发动机。IC发动机可以是间歇燃烧发动机，例如2-冲程或4-冲程汽油或柴油动力发动机，或连续燃烧发动机，例如燃气
涡轮发动机。具体来说，在UAV或无人机的背景下，单个IC发动机能够提供足够的动力和持久力来极大地延长飞行时间。例如，已发现根据本发明的适合用作UAV或无人机并且具有基于汽油操作的25cc 2-冲程IC发动机的机器每升汽油可连续地操作40至60分钟的飞行时间。实际时间随空气速度变化，但是在这些延长飞行期间的最大燃料消耗小于每分钟25ml。当前迹象表明，可以实现显著更长的飞行时间。此外，与电动机不同，IC发动机能够在燃料可用时将任何输出功率
水平保持在其范围内，然而电动机需要以高速操作以获得最大效率，但可用速度随电池
电压降低而降低。
[0016] 用于根据本发明的机器中的合适2-冲程IC发动机的实例是根据国际
专利说明书WO2014/078894的公开内容的发动机，所述专利说明书的公开内容并入本文中。WO2014/078894的发动机是具有发动机机构的IC，所述发动机机构包含具有
曲柄销的
曲轴，一对对置
活塞中的每个活塞连接到所述
曲柄销并且活塞通过所述曲柄销在轴向直列式汽缸中的相应汽缸中往复。发动机的十字头具有相对端，活塞中的相应活塞安装在所述相对端中的每一个上。此外，发动机在十字头与曲柄销之间具有
联轴器，当驱动活塞往复时通过所述联轴器引起活塞周向振荡，其中周向振荡实现不对称端口计时的采用，其中每个活塞优选地具有能够与进气口和排气口协作以实现不对称端口计时的顶部界定构造。
[0017] 根据本发明的机器的单个电机可用于向每个头部转子提供基本上相同的驱动，使得头部转子全部以基本上相同的速度旋转。这是非常合乎需要的，特别是因为所述单个电机实现独立于头部转子旋转的速度来控制偏航和偏航率。通过提供合适的
齿轮，可以实现至少一个头部转子相对于另一头部转子的转速的某一变化；其中在一对对置头部转子相对于另一对对置头部转子之间优选地实现此变化。然而，头部转子速度的变化不是必需的，因为此变化的主要益处是能够改变俯仰或翻滚，并且在根据本发明的机器中，此益处优选地通过其它方式实现。
[0018] 虽然每个头部转子通过驱动器从在电机与其上安装头部转子的桅杆之间作用的相应传动系统可旋转，但是每个头部转子优选地以实现头部转子的旋翼或叶片的俯仰控制的方式安装在其相应桅杆上。为此，每个机翼或叶片在沿着机翼或叶片延伸的轴上可旋转，基本上相对于头部转子在其上可旋转的桅杆径向地可旋转。因此，可以相对于头部转子在其中可旋转的平面或转盘将每个头部转子的机翼或叶片一致地调整到所需正、负或中性倾斜。每个头部转子可以包括安置在垂直于桅杆且穿过桅杆延伸的共同轴上的两个基本上
串联的旋翼或叶片。或者，每个头部转子可以具有至少三个均匀地间隔开的机翼或叶片，每个机翼或叶片安置在相对于桅杆径向地延伸的相应轴上。在每种情况下，为了控制俯仰，每个机翼或叶片可通过围绕相应轴旋转来调整。用于控制头部转子的每个机翼或叶片的装置可以包括相应调整组合件，所述调整组合件邻近于每个头部转子的桅杆安装，例如，安装在提供这些调整组合件的相应主臂或支腿上，其中组合件能够从控制装置启动。
[0019] 每个调整组合件可以包含相应
连杆系统，所述连杆系统可用于使头部转子的每个机翼或叶片旋转，从而在正极端与负极端之间改变机翼或叶片的俯仰。每个组合件最方便地安装在，例如头部转子的桅杆处或附近，以便能够有助于提供紧凑连杆系统。每个调整组合件的连杆系统可用于通过相应
伺服电机装置的动作改变每个机翼或叶片的俯仰。伺服电机装置可以具有能够在极端位置之间可逆地移动的可旋转输出部件，其中输出部件通过连杆系统连接，以调整相应头部转子的机翼或叶片的俯仰。
[0020] 桅杆可以包括外套筒以及在套筒内同轴地延伸的轴杆，其中头部转子安装用于相对于套筒在轴杆上旋转或与轴杆一起旋转。通过此形式的桅杆，调整组合件可用于通过相对于套筒轴向地调整轴杆来改变头部转子的机翼或叶片的俯仰。在一个布置中，轴杆相对于套筒的轴向调整可以通过提供伺服电机装置来实现。伺服电机的输出部件通过连杆系统的第一部分连接到轴杆，而连杆系统的第二部分提供套筒与头部转子的每个机翼或叶片之间的连接。所述布置使得伺服电机装置的致动调整连杆系统的第一部分，以引起轴杆相对于套筒升高或降低，其
中轴杆的此相对移动导致调整连杆系统的第二部分，以引起机翼或叶片通过足以改变其俯仰必需量的角度在其相应轴上在所需方向上旋转。
[0021] 在替代布置中，伺服电机装置的输出部件通过连杆系统的第一部分连接到相对于桅杆同轴地安装的两个相邻环形圆盘中的固定环形盘，其中两个圆盘中的另一个可旋转并且通过连杆系统的第二部分连接到转子的每个机翼或叶片。所述布置使得伺服电机装置的致动调整连杆系统的第一部分，以引起相邻圆盘相对于桅杆轴向地移动，其中此轴向移动导致调整连杆系统的第二部分，以引起机翼或叶片旋转并由此改变其俯仰。
[0022] 在用于改变机翼或叶片的俯仰的布置中，伺服电机装置可以连接到细长部件的一端，其中细长部件的另一端连接到连杆系统的第一部分。输出部件的弓形移动引起细长部件末端的纵向推挽式移动，用于通过连杆系统的第一和第二部分的调整引起机翼或叶片的俯仰的变化。然而，可以通过伺服电机装置的输出部件与连杆系统的第一部分之间的更直接连接来避免使用细长部件的此推挽式布置。因此，输出部件可以包括承载可旋转圆盘或径向臂的可旋转输出杆，其中连杆系统的第一部分的至少一个连杆部件连接到可旋转圆盘或径向臂。
[0023] 在包含连杆系统中的两个相邻圆盘的每个调整组合件布置中，圆盘可以形成旋转
斜盘，其中圆盘能够相对于相应桅杆一致地倾斜。上圆盘可与桅杆一起旋转，而下板固定以防旋转。每个机翼或叶片通过连杆系统的相应上部连杆连接到上板，并且下板通过连杆系统的相应下部连杆连接到伺服电机装置的输出部件。致动伺服电机装置在极端位置之间移动输出部件会调整下部连杆，以引起下圆盘在取决于输出部件在极端之间移动到的位置的方向上倾斜，从而引起调整上部连杆的上板的对应倾斜以及由此通过使旋翼或叶片的倾斜改变到头部转子在其中可旋转的平面来调整俯仰。相对于所述平面的倾斜可以变化到正、负或中间位置。
[0024] 在前述描述中，所使用的伺服电机可以由用于为电动机供电的
电池组供电，通过所述电动机将驱动提供到头部转子。然而，在由
内燃机提供对头部转子的驱动的情况下，伺服电机可以由较小电池组和电压调节器供电，所述较小电池组通过由IC电机驱动的
交流发电机保持。
[0025] 每个主臂或支腿具有细长形式并且最方便地容纳用于相应头部转子的传动系统。主臂或支腿可以在截面上具有通道形状，但优选地具有管状形式，例如具有圆形或正方形部分管状形式。在每种形式中，每个主臂或支腿足够刚性和坚固，以便能够尽管频繁使用仍保持其形式。主臂或支腿可以由合适的合成塑料材料，例如工程塑料材料，例如
纤维增强塑料材料，举例来说
碳纤维增强塑料材料制成。或者，主臂或支腿可以由合适的轻金属
合金，例如
铝合金或
钛合金制成。最优选地，主体和臂或支腿形成
单体式底盘结构的一部分。
[0026] 主体优选地由与指示用于主臂或支腿的材料类似的材料制成。主体可以与主臂或支腿一体地形成。然而，为了促进损坏零件的替换，主臂或支腿可以，且优选地通过可释放连接固定到主体。主臂或支腿通过其固定到主体的可释放连接可以具有任何方便形式，例如通过提供
螺纹连接器。
[0027] 尽管电机可以安装在主体中或上，但是电机优选地容纳在主体内。电机可以通过相应传动系统以实现电机的输出部件与每个桅杆的驱动连接的任何方便方式安装，用于每个头部转子的同时旋转。电机可以具有在竖直轴上可旋转的
输出轴，其中输出轴具有驱动地连接到用于每个主臂或支腿的传动系统的相应可旋转部件的输出部件。输出部件可以是齿轮，而每个可旋转部件可以是传动系统的第一齿轮系统的齿轮。在这种情况下，传动系统可以进一步包含
驱动轴，所述驱动轴通过第一齿轮系统可旋转并且优选地通过相应主臂或支腿延伸到在主臂或支腿的远端处的传动系统的第二齿轮系统，其中第二齿轮系统驱动地连接到相应头部转子的桅杆上的齿轮部件。所述布置使得电机能够通过相应传动系统提供驱动，用于每个头部转子的同时旋转。尽管每个头部转子优选地以相同速度旋转，但是由于用于驱动轴的末端中的一端或另一端或两端处的驱动连接的齿轮比差，至少一个头部转子可能以不同于其它头部转子的速度旋转。
[0028] 或者，电机的驱动轴上的输出部件可以是将驱动传递给每个传动系统的相应第一
滑轮或齿轮的齿轮，其中传动系统还包含环形缆线或传送带，所述环形缆线或传送带围绕第一滑轮或齿轮沿着主臂或支腿传递到远端，以及围绕将驱动传递给桅杆上的齿轮部件的传动系统的第二滑轮或齿轮传递。在这种情况下，电机再次能够通过相应传动系统提供驱动，用于每个头部转子的同时旋转。同样，所有头部转子可以按相同速度旋转，或至少一个可以取决于环形缆线或传送带的一端、另一端或每一端处的驱动速率(如通过输出部件以及第一滑轮和/或第二滑轮以及桅杆上的齿轮部件确定)以不同于其它头部转子的速度旋转。
[0029] 如所指示，俯仰方向舵系统邻近于至少一个桅杆，例如邻近于远离主体的主臂或支腿的末端安装。可以存在邻近于至少两个或更多个桅杆的相应俯仰方向舵系统。在一种形式中，存在邻近于每个桅杆，例如邻近于每个主臂或支腿的远端的相应俯仰方向舵系统。俯仰方向舵系统，或至少两个俯仰方向舵系统中的每一个可以在远端处安装在相应主臂或支腿上。可以从相应桅杆的下端提供用于俯仰方向舵系统的驱动器，但通常优选的是情况不是这样。考虑到俯仰驱动器或转子将在与头部转子可旋转的平面基本上竖直平面中在水平安置轴上可旋转，在相应头部转子与俯仰方向舵系统的俯仰驱动器或转子之间需要间隙，并且因此，所述或每个俯仰方向舵系统优选地安装在相应主臂或支腿下方，而不是安装在相应主臂或支腿上。为了实现此，机器可以具有在每个主臂或支腿下方在其远端具有俯仰方向舵系统的辅臂或支腿，其中俯仰方向舵系统安装在辅臂或方向舵系统上。
附图说明
[0030] 为了可以更完全地理解本发明，现在参考附图，其中：
[0031] 图1以从机器的前面和上方的透视图示出根据本发明的一个
实施例的多转子飞行器；
[0032] 图2以从机器的后方和上方并省略一些组件的透视图示出图1的机器；
[0033] 图3以放大尺度示出图1的机器的中心区；
[0034] 图4对应于图3，但省略一些组件；
[0035] 图5是如图3中所示的机器的中心区的侧视图；
[0036] 图6从图2的右手侧，但以放大尺度示出外部区域；
[0037] 图7也以放大尺寸从图2的前方、左侧示出另一外部区域；
[0038] 图8示出与
机体和转子分离的图1的机器的驱动系统；
[0039] 图9示出图1的机器的右手部分的侧面视图；
[0040] 图10示出如从下方示出的图9中所示的机器的一部分；
[0041] 图11A和11B是在图10的重合线XI(A)-XI(B)上的相反方向上获取的截面图；
[0042] 图12A、12B和12C示出适用于图1的机器的电动机的透视图、平面图和侧视图；
[0043] 图13A、13B和13C对应于图12，但示出适用于图1的机器的IC发动机；
[0044] 图14A和14B分别提供对应于WO2014/078894的图1和3以及适用于图1的机器的2-冲程IC发动机的透视图和部分截面图；
[0045] 图15以对应于图1的视图示出根据本发明的多转子飞行器的第二实施例；以及[0046] 图16A和16B示出用于根据本发明的机器的替代单体式底盘形式。
具体实施方式
[0047] 附图中的图1到14示出多转子飞行器10。在所说明的一种形式中，机器10是无人驾驶车辆，具体来说，所述机器具有被区分为系统R(1)、R(2)和R(3)的三个转子系统R。因此，机器10包括三轴飞行器。然而，机器10的特征可以存在于具有多于三个转子系统R的机器中，以便包括四轴飞行器、五轴飞行器、六轴飞行器、八轴飞行器或其它更高级多转子机器。
[0048] 机器10具有电机14安装在其上或其中的主体12。主体12具有前后对
支架13，机器在不悬浮时位于所述支架上。而且，每个转子系统R具有相应头部转子16，所述头部转子在被区分为位置L(1)、L(2)和L(3)的三个位置L中的每一个处安装在相应桅杆18上，围绕电机14安置并且从电机14向外横向地间隔开。被区分为传动系统D(1)、D(2)和D(3)的三个传动系统D中的相应一个将电机14驱动地连接到每个桅杆18，用于使每个头部转子16在其桅杆
18的轴Z(m)上旋转。机器10进一步包含邻近于至少一个桅杆18的俯仰方向舵系统P，所述俯仰方向舵系统包含俯仰驱动器或转子，或在横轴Y上可旋转的平移转子22，所述横轴基本上垂直于包含相邻桅杆18的轴Z(m)的平面。所述布置使得头部转子16可用于提供推力，而俯仰方向舵系统P能够独立于头部转子16的操作来实现偏航。
[0049] 尽管机器10示为仅具有单个俯仰方向舵系统P，但是机器10可以具有邻近于至少两个桅杆18中的每一个，或邻近于每个桅杆18的相应俯仰方向舵系统P。需要但不是必要的是单个系统P，或两个或多于两个系统P中的每一个相对于机器10的前后中心线C基本上对称地安置。因此，与所需对称性一致，所示的一个系统P在线C上或邻近于线C，而如果相应系统P将安装在每个位置L处，则将保持对称性。然而，在两个系统P的情况下，对称性将要求两个系统P中的每一个处于未示出系统P的相应位置L处。也就是说，在两个系统P的情况下，对称性偏好将迫使相应系统P处于位置L(2)和L(3)中的每一个处。
[0050] 在所说明的形式中，多转子飞行器10具有被区分为主臂或支腿M(1)、M(2)和M(3)的三个主臂或支腿M，每一个在相应方向上从主体12向外延伸到位置L(1)、L(2)和L(3)中的相应一个。每个主臂或支腿M具有头部转子16中的相应一个，所述头部转子安装用于在远离主体12的主臂或支腿M的末端处，或邻近于所述主臂或支腿的末端在相应桅杆18上旋转。电机14通过在相应主臂或支腿M内以及沿着相应主臂或支腿M延伸的相应传动系统D驱动地连接到每个桅杆18。而且，在远离主体12的每个主臂或支腿M(2)和M(3)的末端处，机器10具有相应悬垂的地面接合支架15，所述地面接合支架用于在机器10搁置在支架13上时使所述机器稳定。
[0051] 在主臂或支腿M(1)下方，机器包含从主体12延伸到位置L(1)的辅臂M(s)。臂M(s)超出主臂或支腿M(1)的末端短距离终止，并且在超出臂或支腿M(1)的其末端处，臂M(s)承载地面接合支架15以在处于地面上时进一步使机器10稳定。俯仰方向舵系统P安装在臂M(s)的末端部分的侧面上，所述臂M(s)伸出远离主体12的臂或支腿M(1)的末端，其中系统P的转子22在水平安置轴Y上在基本上竖直平面中可旋转。转子22的旋转可以由另一传动系统D(4)提供，所述传动系统D(4)在臂M(s)内以及沿着臂M(s)从电机14延伸到系统P。臂或支腿M以及臂M(s)中的每一个在其内端连接到主体12。臂M(s)通过连接器26从主体12向外每隔一定间隔固定到臂或支腿M(1)。
[0052] 如上文所指示，优选的对称性要求单个组合件沿着臂或支腿M(1)安装，所述单个组合件包括单个俯仰方向舵系统P和其转子22，并且还包括臂M(s)和传动系统D(4)。为简单说明起见仅示出一个组合件。然而，如果存在两个此组合件，则优选对称性将要求相应组合件沿着臂或支腿M(2)和M(3)中的每一个安装，而不存在沿着臂或支腿(1)的组合件。将优选的是具有沿着臂或支腿M(2)和M(3)中的一个的第一组合件结合沿着臂或支腿M(1)的第二组合件。而且，可以通过沿着臂或支腿M(1)、M(2)和M(3)中的每一个的相应组合件获得对称性。
[0053] 在附图中仅示出主体12的简化形式，并且可以基本上偏离特定形式。主体12具有中心底盘28，刚性的Y形负载支撑板30安装在所述中心底盘上方。板30具有被区分为支柱N(1)、N(2)和N(3)的从板30的中心轮轴32延伸的三个支柱N。支柱N(1)沿着机器10的中心线C向后延伸，其中每个支柱N(2)和N(3)都横向向外突出到主体12的相应侧并且向前突出。主体12还包含呈所示形式的
外壳，所述外壳包括左侧和右
侧壁32，每个壁具有内面板34和外面板36。每个壁32从其后端凹入以提供弯曲部38，板30的支柱N(2)和N(3)中的相应一个穿过所述弯曲部突出。
[0054] 板30具有界定轮轴32和支柱N的平坦骨架上部形式。板30还包含与远离轮轴32的每个支柱N的末端相邻的一对悬垂托架42，每个悬垂托架具有与板30一体化的上部部分42(a)以及栓接到部分42(a)的下部42(b)。每个托架42的部分42(a)和42(b)一起限定开口42(c)，所述开口具有一直径，使得每个主臂或支腿M(1)、M(2)和M(3)的内端牢固地夹持在支柱N(1)、N(2)和N(3)中的相应一个的每个托架42的部分42(a)与42(b)之间。每个传动系统D(1)、D(2)和D(3)从支柱N中的相应一个下方的电机14延伸，并且进入且穿过相应臂或支腿M以到达相应桅杆18。
[0055] 尽管电机14可以是内燃机，但是附图示出使用由电池组B供电的电动机的布置。电机14支撑在板30上方，在支柱N(2)与N(3)之间的间距上并且具有输出轴43，输出齿轮41(参看图12)在所述输出轴上的基本上竖直轴Z(a)上在板30下方的水平面处可旋转。电机14的输出齿轮41能够将输出驱动从电机14传输到每个传动系统D。为此，电机14的输出齿轮41具有与齿形驱动带44
啮合的外部齿，其中传送带44类似地与齿轮46啮合以驱动地连接齿轮41和46。齿轮46安装在轴杆48上，所述轴杆在与轴Z(a)横向地间隔开的竖直、优选地基本上竖直轴Z(b)上可旋转。齿轮46支撑在板30的轮轴32下方并且相对于板30的支柱N中的每一个对称地
定位。轴杆48在齿轮46下方延伸并且具有
螺旋齿轮50，所述螺旋齿轮形成每个传动系统D的相应第一齿轮系统52的共同部分。在所说明的特定布置中，每个齿轮系统52包含相应主螺旋齿轮54，所述螺旋齿轮安装于在相应轴Z上可旋转的相应轴杆56上的板30下方。三条轴线Z竖直，优选地基本上垂直，并且被区分为轴Z(1)、Z(2)和Z(3)。齿轮50与每个齿轮54啮合，同时在齿轮54上方，每个齿轮系统52具有在相应轴杆56上可旋转的
小齿轮58。所述布置使得每个齿轮58位于主臂或支腿M中的相应一个的进气口附近。每个传动系统D包含相应环形
齿形带60，所述齿形带围绕相应齿轮58延伸并与相应齿轮58啮合，并且从齿轮58延伸到相应臂或支腿M中以及沿着相应臂或支腿M延伸到包含在子外壳17中的第二齿轮系统62，所述子外壳包围臂或支腿M的远端以及相应桅杆18的下端两者。
[0056] 每个桅杆18包括外套筒18(a)以及同轴地在套筒18(a)内的轴杆18(b)，相应头部转子16安装在所述轴杆的上端上。相应第二齿轮系统62包括固定在轴杆18(b)的下端上、套筒18(a)的下端下方的齿轮64，并且相应传送带60围绕齿轮64延伸且与齿轮64啮合。每个轴杆18(b)以及其头部转子16经由相应传送带60通过来自电机14的驱动而一致地在相应轴Z(m)上可旋转，同时套筒18(a)相对于轴杆18b纵向可调整，但固定以防止在轴Z(m)上旋转。
[0057] 在所示形式中，每个头部转子16具有一对对置旋翼或转子叶片66，但是可以提供大量均匀间隔开的机翼或叶片。每个机翼或叶片66具有水平延伸的纵轴(h)，机翼或叶片66能够围绕所述纵轴转动以改变头部转子16的俯仰，其中每个轴Y(h)基本上垂直于相应轴Z(m)。每个转子16具有轮轴68，转子通过轮轴安装在相应轴杆18(b)上，以及用于每个机翼或叶片66的相应叶片
手柄70，其安装在轮轴68并且能够在轴Y(h)上转动。相应枢轴销72将每个机翼或叶片66的内端可枢转地连接到相应叶片手柄70，使得每个机翼或叶片66可以在头部转子16或转盘旋转的平面中在相应销72上枢转。为了实现此，每个销将每个机翼或叶片的所述末端连接在由相应叶片手柄70的外端界定的指状物70a之间。
[0058] 用于每个头部转子16的相应俯仰控制机构74实现
旋转机翼或转子叶片66的俯仰的调整。每个机构74包括连杆系统78和伺服电机75，其中伺服电机通过连接器76固定在远离主体12的相应主臂或支腿M的末端下方，并且可用于在从电池源，例如电池组B供应的电力下通过连杆系统提供俯仰调整。伺服电机75具有横向突出的输出轴75(a)，圆盘75(b)安装在所述输出轴上，同时伺服电机75可用于通过例如从约70°到140°的足够锐角或钝角使轴杆75(a)和圆盘75(b)可逆地旋转。连杆系统78的第一部分包括一对平行连杆78(a)、通过销77安装在子外壳17的侧面上的可旋转圆盘78(b)、第三连杆78(c)以及由围绕桅杆18同轴地安置的相邻圆盘对组成的系统79的不可旋转的下部环形圆盘78(d)。通过具有在安装在子外壳17上的端板81中的竖直槽81(a)中引导的延伸部分80，圆盘78(d)固定以防止旋转。连杆系统78的第二部分包括系统79的可旋转上部环形圆盘78(e)以及一对折线形连杆78(f)。圆盘75(b)和78(b)基本上共面并且沿着臂或支腿M间隔开，同时所述圆盘安置在竖直、优选地基本上竖直的平面中。连杆78(a)中的第一连杆的相应末端可枢转地连接到与圆盘的直径的上端相邻的圆盘75(b)和78(b)中的每一个，而另一连杆78(a)的相应末端类似地连接到与直径的下端相邻的圆盘75(b)和78(b)中的每一个。第三连杆78(c)的下端可枢转地连接到圆盘78(b)，而所述第三连杆的上端可枢转地连接到系统79的下部不可旋转环形圆盘78(d)。每个连杆78(f)的下端可枢转地连接到系统79的可旋转环形圆盘的相对侧的相应一侧上，而每个连杆78(f)的上端可枢转地连接到转子16的相应叶片手柄70。所述布置使得用于使圆盘75(b)旋转的伺服电机75的致动由于连杆78(a)的动作而引起圆盘78(b)的对应旋转，其中圆盘78(a)的旋转相对于桅杆18轴向地移动系统79的圆盘78(d)和78(e)，其中圆盘78e的此移动使叶片手柄70相对于轮轴68在轴Y(h)上转动，以及引起机翼或叶片66的对应转动。用于增加或减小叶片66的俯仰的手柄70和叶片66的转动方向通过伺服电机75的致动控制。
[0059] 电机14还将驱动提供到俯仰方向舵系统P。轴杆48在齿轮46下方突出并且具有安装在其上的另一齿轮82，由于轴杆48与齿轮46的旋转，所述齿轮经由驱动带44通过来自电机14的驱动也在轴Z(b)上可旋转。所述布置将齿轮82定位成与辅臂M(s)的内端成一直线，以使另一传动系统D(4)能够延伸到辅臂M(s)中以及沿着辅臂M(s)延伸，从而为俯仰方向舵系统P提供驱动。传动系统D(4)包含环形齿形带60(a)，所述齿形带在延伸到臂M(s)中之前围绕齿轮82的齿(未示出)延伸并且与所述齿啮合，其中传送带60(a)穿过臂M(s)到达包含在子外壳83中的第二齿轮系统62(a)，所述子外壳包围臂M(s)的远端。俯仰方向舵系统P包含轴杆84，所述轴杆通过子外壳83的侧面相对于臂M(s)横向地延伸，其中系统P进一步包含固定在轴杆84的外端上的俯仰转子85。轴杆84的内端具有包括第二齿轮系统62(a)的齿形齿轮86，其中传送带60(a)围绕齿轮86延伸并且与齿轮86啮合。因此，通过在电机14经由传送带44提供的驱动下轴杆48和齿轮46在轴Z(b)上的旋转，齿轮82还在轴Z(b)上旋转以经由传动系统D(4)将驱动提供到齿轮86、轴杆84和转子85。然而，在轴杆84相对于臂M(s)横向地延伸时，包括齿轮86、轴杆84和转子85的组合件在横向延伸的轴Y(l)上旋转，所述横向延伸的轴基本上垂直于臂M(s)以及轴Z(a)和Z(b)。因此，传送带60(a)在臂M(s)内扭转，使得沿着其闭合行程的一部分往返齿轮82的运动处于横向安置平面中，并且在路径的一部分中往返齿轮86的运动处于竖直的、基本上垂直的平面中。此扭转借助于定位在更接近电机14的辅臂M(s)的末端附近的一对横向间隔开的导辊87(在图10中最清楚地看到)。
[0060] 考虑到转子85所需的推力小于转子16的推力以及使转子相对地接近头部转子16中的一个的益处，俯仰转子85相对于头部转子16较小。然而，尽管转子85的推力需求较小，但是转子85的俯仰需要可调整以实现所述推力在不同情况下的变化。因此，如图9到11中最清楚地示出，俯仰方向舵系统P并入有俯仰控制机构88，所述俯仰控制机构类似于提供用于每个头部转子16的相应机构74。如还在图10到12中所示，转子85以与每个头部转子16安装在相应桅杆18上的方式类似的方式安装在轴杆84上。
[0061] 在图9和10的左手端处，示出在电机14与辅臂M(s)的更接近末端之间的传动系统D(4)的一部分，所述部分采用齿轮82、其轴杆48、传送带60(a)以及一对横向间隔开的导辊87的形式。辊87将传送带60(a)引导到辅臂M(s)的孔中，其中传送带60(a)穿过臂M(s)到达子外壳83并绕过齿轮86，其中从辊87的竖直轴到齿轮86的横轴的改变引起平面中的对应变化，在所述平面中，与路径的部分在齿轮82与辊87之间移动相比，传送带60(a)的路程的一部分在臂M(s)内移动。在图9、10和11中所示的布置中，俯仰控制机构88具有伺服电机89，所述伺服电机安装在臂(s)下方并且可用于通过连杆系统90调整俯仰转子85的俯仰设定。伺服电机89可以由电池组B供电并且具有可旋转输出轴88(a)，圆盘88(b)通过所述可旋转输出轴在所需方向上可逆地可移动，而沿着臂M(s)延伸的杆91通过圆盘88(b)的旋转纵向可逆地可移动以调整俯仰。连杆系统90具有第一钟形曲柄杠杆90(a)或一对此杠杆90(a)、一对第二钟形曲柄杠杆90(b)以及沿着轴杆84可滑动的套筒90(c)，其中杠杆90(a)和90(b)中的每一个具有可枢转地连接到套筒90(c)的相应末端。所述或每个钟形曲柄杠杆90(a)的另一端连接到远离伺服电机89的杆91的末端，并且每个杠杆90(b)的另一端可枢转地连接到俯仰转子54的相应叶片手柄85(a)，用于相反地调整在调整轴Y(v)上的安置于竖直平面中的转子54的每个机翼或叶片85(b)，以在套筒90(c)通过所述或每个杠杆90(a)沿着轴杆84移动时实现所需的俯仰设定。
[0062] 图12的视图12A、12B和12C示出对应于图1到8中所示的电机14的电动机14。如在图1到8中，电机14用悬垂在电机14的外壳14(a)下方的其输出轴43以及竖直安置的其旋
转轴Z(a)安装(通过未示出的方式)。所述定向有助于经由水平安置的传动系统D(1)、D(2)和D(3)驱动到相应转子系统R(1)、R(2)和R(3)中的每一个。在图12中，关于轴杆43示出输出齿轮41和齿形带44。
[0063] 图13的视图13A、13B和13C类似于图12的视图，但是示出内燃机114。如所说明，发动机114具有适合用作具有二冲程单活塞的
割草机发动机的类型。然而，发动机114相对于此用途反转并且具有向上突出的其输出轴143，其中其
旋转轴Z(a)竖直地安置。关于轴杆143所示，图13还描绘分别对应于图2的齿轮41和传送带44的输出齿轮141和齿形带144。发动机114的一个活塞(不可见)朝向和远离
上止点位置在汽缸外壳100内水平地往复，所述上止点位置与经由
电流导线102从合适的直流电源(未示出)供电的
火花塞101的位置相邻。尽管还未示出发动机114的内部结构，但是所述发动机包含控制燃料供应的入口
阀(在此示例中，从汽缸103接收的LPG)以及调整排气排放的排气口。发动机还具有通过活塞和互连连杆(未示出)驱动的曲轴104，以在水平安置轴Y(c)上旋转。而且，曲轴具有在轴Y(c)上可旋转的齿轮，所述齿轮与轴Z(a)上的输出轴143啮合并且驱动所述输出轴，其中轴杆143还承载曲
轴箱盖105内的在轴Z(a)上可旋转的
飞轮。
[0064] 通过发动机114的操作基本上与通过所描述的发动机14的操作相同。差异在于相对于发动机14的类型的发动机类型，以及发动机114的反转，使得轴杆143在发动机14的情况下向上突出，而不是向下突出。显然，当相对于发动机14的安装而安装为根据本发明的机器的一部分时，发动机143在其安装时将位于下方。
[0065] 图14A和14B示出适用于根据本发明的机器中的发动机214的替代形式。如同发动机114，发动机214是内燃机。具体来说，发动机214是根据国际专利说明书WO2014/078894的公开内容的2-冲程IC发动机。发动机214具有
曲轴箱218，在所述曲轴箱中，具有整体式缸盖的汽缸220和221在水平对置布置中界定在相对面224和230处。前盖226包围平衡齿轮(未示出)并且密封曲轴228。鼓
风机或
增压器230安装在合适位置中以允许经由分叉
歧管231空气排放到汽缸220和221的相应进气口232和233。
增压器230具有驱动轴230a，所述驱动轴通常可以经由传送带或链(未示出)通过发动机217的曲轴228驱动。油池234完成发动机217的包封，而火花塞235和直接燃料喷射器236装配到每个汽缸220和221的缸盖。
[0066] 曲轴228通过轴颈
轴承237和238轴颈固定在曲轴箱218中，并且通过止推轴承239和240抵靠曲轴箱218轴向定位。具有外部球形支承表面242的开口轭241轴颈支承在曲轴228的曲柄销243上。轭241具有部分241a和241b，所述部分通过插入到部分241a和241b的对准孔241c中的销(未示出)在分离平面上接合。轭241可以通过轴承244在曲轴228的曲柄销
243上旋转以及沿着所述曲柄销滑动。轭241在两部分十字头246内精确配合，所述两部分十字头具有与轭241的球形表面242互补的居中定位的球形配合表面248。销250和251连接轭
241和十字头246，并且允许轭241沿着平行于发动机汽缸220和221的中心
线轴B-B的轴A-A相对于十字头246枢转以及从所述中心线轴偏移距离X。销250和251可以固定在十字头246的相对端上，并且轴颈固定到轭241的销连接252和253中。轴A-A在平行于轴B-B以及还垂直于曲柄销243的平面中。
[0067] 十字头246具有相反延伸的臂254和255，相应活塞258和259安装在所述臂中的每一个上，用于在相应汽缸220和221中往复。活塞258和259中的每一个通过相应
轴头销260和261以彼此相反关系安装，所述相应轴头销将每个臂的外端与固定在活塞258和259上的相应安装
块264和265可枢转地连接。轴头销260和261的轴彼此平行并且垂直于曲轴228的轴。
轴头销260和261以及到活塞258和259的连接相应地允许在垂直于曲轴228的平面中的动力冲程期间十字头246的任何
变形或弯曲，并且防止过量负载置于活塞258和259的裙座上。
[0068] 每个活塞258和259具有顶部268，其中用于活塞258和259中的每一个的顶部268的外周具有两个完全相反的弓形裙座270，所述弓形裙座具有在顶部268上方的高度，所述顶部由发动机中所需的不对称特征控制。在裙座270之间存在入口槽272以及与槽272完全相反的排气槽273。而且，顶部268具有从槽272向内径向并且跨越槽272的偏转棒274，所述偏转棒可以是半圆形，或具有其它细长形式，例如线性或弓形。棒274与入口槽272相反地放置，以偏转从扫气
泵(增压器)230进入的空气供应，以协助清除废气并且用新鲜空气填充相应汽缸。取决于所需的不对称特征，在槽272和273的两侧上的裙座270可以具有不同高度。
[0069] 在操作中，活塞258和259中的每一个具有通过曲柄销243从曲轴228的轴的行程确定的相应汽缸220和221的冲程。活塞258和259通过十字头246连接并且沿着轴B-B在其相应汽缸220和221中一致地振荡。活塞258和259的运动经由轭241以及通过轭241的轴B-B与轴A-A之间的偏移X传递到曲轴228。当活塞258和259从其上止点移动到
下止点位置时，此运动形成活塞258和259的对称椭圆形路径。实际上，当活塞258和259完成沿着轴B-B的往复循环时，活塞258和259通过由偏移X确定的角度围绕轴B-B周向地振荡。此运动允许每个活塞258和259的每个入口槽272可旋转地扫过进气口232和233以及在进气口232和233上线性地移动，并且还类似地允许出口或排气槽273可旋转地以及线性地扫过位于汽缸220和221的下部部分处的相应排气口276和277。选择相对于活塞槽272和273的安置的汽缸220的进气口276和排气口277的安置，以使二冲程发动机能够获得所需不对称端口计时，并且由此获得最佳燃料经济性和增加的功率输出。所需不对称端口计时实现进气口在活塞的向下路径上排气。在活塞的向上路径上，排气口首先关闭，然后进气口关闭。此动作确保汽缸能够充满空气并且可以使发动机增压。随后可以通过常规发动机管理系统从火花塞施加直接燃料喷射并点燃。
[0070] 发动机214可以通过多个不同定向安装在根据本发明的机器中。因此，发动机214可以安装有竖直相反的活塞258和259以及水平安置的曲轴228。或者，无论在前后方向上还是在横向方向上，活塞可以水平地相反，其中曲轴水平地或竖直地安置。在每种情况下，曲轴能够通过齿轮系统将驱动提供到用于头部转子中的每一个的相应水平安置传动系统。
[0071] 通过发动机114和214中的任一个，优选地安装发动机的机器包含交流发电机或起动机布置(未示出)。如不同于将驱动提供到头部转子，交流发电机例如可以通过电压调节器操作，以保持用于次级目的的电池组的充电。以此方式，发动机114或214能够确保用于俯仰调整和其它目的的致动伺服电机所需的电力。
[0072] 图15示出第二多转子飞行器110。机器110不同于图1到14中所示的机器10，不同之处仅在于，在每个主臂或支腿M下方存在各自具有相应俯仰方向舵系统P的相应辅臂M(s)，其中臂M(s)被区分为臂M(s1)、M(s2)和M(s3)，并且方向舵系统被区分为P(1)、P(2)和(3)。除此差异之外，1到14的所有布置。
[0073] 图16的视图从包含用于根据本发明的机器的主体和臂或支腿的替代单体式底盘结构上方提供透视图。在每种情况下，所述结构用于六轴飞行器，用于与图1到14的机器10的那些部分对应的部分的参考标号增加300，但具有相同参考字母。在图16A和16B中，分别示出具有从中心主体312向周围扩展的主臂或支腿M的底盘结构300和302。尽管臂或支腿M被示为在中心线之间以60°间隔等角度地间隔开，但是其它布置也是可能的。因此，将直列式臂从左到右延伸，在每个方向上的下一相邻臂M可以处于小于60°，例如45°的共同角度，使得具有此底盘的机器在前后方向上更细长。在底盘300和302中的每一个的情况下，臂M逐渐变细，以便在其长度的部分313a，例如多至约45％长度上减小远离主体312的截面，其中长度的其余部分313b是基本上恒定的截面。在图16A的情况下，每个臂的部分313a具有基本上平面的上壁314和对应下壁，其中上壁和下壁通过弯曲侧壁315接合，而部分313b具有基本上圆形截面。底盘302类似于底盘300的下半部，使得臂M具有槽状形式，其中部分313a具有与底盘300的壁315相比较浅的下壁314和侧壁315。相应单体式底盘结构可以由
碳纤维增强材料、非
铁金属片，例如
铝合金或钛，或轻
钢板材料构造。
[0074] 本发明提供一种多转子飞行器，例如图1到14的机器10以及图15的机器110，所述机器避免已知多转子机器的一些限制并且还获得多个益处。机器允许解决对飞行时间、有效载荷以及
空气动力学控制的限制。而且，机器可以获得显著增强的机动性。另外，尽管使用更大型的单个电动机可实现益处，但是使用单个内燃机可进一步增加益处。在后一方面，内燃机允许在整个可用飞行时间或距离内提供全功率。而且，增加的有效载荷容量允许提供电源，无论用于电动机的电池还是用于IC发动机的燃料，以增加飞行时间或距离。
[0075] 由于每个头部转子的驱
动能够相同，因此可以通过使用总体俯仰方向舵系统来实现偏航或旋转功能，从而实现增强的偏航率，例如高达720°/sec的实际极限。俯仰和翻滚功能可以通过邻近于至少一个、优选地多于一个头部转子的总体俯仰功能控制。
[0076] 在
权利要求书的范围内，可以在本发明的机器中进行多种变化和改变。例如，由于机器的架构可扩展，因此存在能够实现的效率或增益，而不是通过如在附图所说明的布置中那样在飞机的中心处具有主齿轮减速器，相应齿轮减速器可以相对于电机置于外侧、置于每个转子头部处或附近。甚至可以存在可以提供这些替代速率降低的组合的情况，其中齿轮减速器处于机器的中心处并且相应外侧齿轮减速器处于每个转子头部处或附近。在这些布置之间选择时考虑的因素是用于将驱动从电机传输到每个转子头部的驱动系统的类型。驱动带例如可以在轻载的情况下高速运行并且有助于在转子头部使用减速器，然而扭力管或驱动轴可以传输更多扭矩并且以低速运行，从而有助于在用于以更接近1:1的速度或转子头部速度传输的驱动
变速器的电机端处减速。其它因素是构造机器的标度、机器平衡和
重心考量、总体
机身外观、驱动系统的形式和材料、齿轮减速器元件和空间考量。
