有人飞行体的制作方法

本发明涉及一种有人飞行体，特别涉及一种推力部和翼部可位移地连接的飞行体。

背景技术：

作为具备旋翼(旋转翼)和主翼的飞行器，已知所谓的倾转旋翼方式和倾转机翼方式这两种方式。

专利文献1公开了一种飞行器(倾转旋翼方式)，其主翼固定于主体部，包括马达的旋翼整体构成为能够在垂直方向和飞行方向的范围内位移。

另一方面，专利文献2公开了一种飞行器(倾转机翼方式)，其主翼和主体部构成为能够在垂直方向和飞行方向的范围内位移，马达和旋翼整体固定于主翼。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013-501677号公报

专利文献2：日本特开2017-81360号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

根据专利文献1的技术，主翼在上升时会进入螺旋桨尾流的较大范围内，因此主翼的飞行效率较差。另外，在从悬停向水平飞行转移时，主翼成为负的迎角(零升力角)。即，在获得由主翼产生升力所需要的向水平方向的推力之前，机身有下降的危险性。

根据专利文献2的技术，由于主翼整体位移，因此当受到风的阻力时会变得不稳定。

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种能够高效且安全地从悬停向水平飞行转移的有人飞行体。

用于解决问题的方案

根据本发明，能够获得一种飞行体，其具备：

升力产生部；

推力产生部，其能够进行飞行和悬停；以及

连接部，其以使所述升力产生部至少在悬停时能够相对于飞行方向维持正的迎角的方式可位移地连接所述升力产生部和所述推力产生部。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种能够高效且安全地从悬停向水平飞行转移的飞行体。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的有人飞行体的图。图示的飞行体是着陆时的状态。

图2是对本发明的实施方式所涉及的有人飞行体进行说明的图。图示的飞行体是上升时的状态。

图3是对本发明的实施方式所涉及的有人飞行体进行说明的图。图示的飞行体是向行进方向的飞行状态。

图4是从上方观察图2的飞行体的图。

图5是从上方观察图3的飞行体的图。

图6是本发明的有人飞行体的示意图。

图7是本发明的有人飞行体的其他示意图。

图8是本发明的有人飞行体的功能框图。

具体实施方式

本实施方式的发明具备以下结构。

[项目1]

一种有人飞行体，其具备：

飞行部，其具备翼部和设置于该翼部的推力产生部；

机身部，其支承所述飞行部；以及

搭乘部，其能够与所述机身部独立地位移。

[项目2]

根据项目1所述的有人飞行体，其中，

无论所述机身部的朝向如何，所述搭乘部都被维持为朝向规定的方向。

[项目3]

根据项目2所述的有人飞行体，其中，

所述推力产生部被设置为比所述翼部的前缘靠前，

所述飞行部构成为能够在包括上升时的第一状态与包括水平飞行时的第二状态间进行切换，其在第一状态下发挥使所述翼部的前缘朝向上方并且所述推力产生部至少产生向上方向的推进力的作用，在第二状态下发挥使所述翼部的前缘朝向前方并且所述推力产生部至少产生向前方向的推进力的作用。

[项目4]

根据项目3所述的有人飞行体，其中，

还具备锁定部，其在所述第一状态和所述第二状态中的至少任一个状态下将所述机身部与所述搭乘部的位置关系暂时固定。

[项目5]

根据项目3或4所述的有人飞行体，其中，

所述翼部具有沿第一方向延伸的前侧翼部和后侧翼部，

所述机身部沿与所述第一方向正交的第二水平方向延伸，并且与所述前侧翼部和所述后侧翼部连接，

所述搭乘部设置在所述机身部的大致中央附近。

[项目6]

根据项目1至5中的任一项所述的有人飞行体，其中，

所述机身部具有包含所述搭乘部的大致环状的收容部，

所述搭乘部构成为，通过具有与所述收容部的形状对应的大致环状的形状而能够沿所述大致环状的周向独立地位移。

[项目7]

根据项目1至6中任一项所述的有人飞行体，其中，

所述搭乘部的重心与将所述飞行部和机身部合并后的重心大致一致。

接着，参照附图对本发明的实施方式的飞行体进行说明。

＜结构＞

如图1所示，本实施方式的有人飞行体1大致具备飞行部10、机身部20和搭乘部30。飞行部10具备翼部100、设置于该翼部100的推力产生部102、以及螺旋桨104。机身部20支承飞行部100。通过比较图2和图3可以理解，机身部20(和固定于该机身部20的飞行部10)与搭乘部30构成为能够独立地位移。

如图1和图4所示，在从上方观察时，本实施方式的有人飞行体1具有h字形状。即，有人飞行体1具备前后设置的两个飞行部10和将它们连接的机身部20(和搭乘部30)。

如上所述，飞行部10具备翼部100、马达102和螺旋桨104。另外，在以下的说明中，图中的x轴、y轴和z轴与方向的对应关系如下。

x轴：第一水平方向( x方向：左，-x方向：右)

y轴：第二水平方向( y方向：前，-y方向：后)

z轴：垂直方向( z方向：上，-z方向：下)

翼部100沿x方向延伸，是通过马达102产生升力的部位。在初始状态(图1所示的状态)下，前缘朝上，后缘朝下。翼部100由前侧翼部100和后侧翼部100构成。

推力产生部10通过使螺旋桨(推力产生部)104旋转而产生从推力产生部10向前方的推进力。

马达102能够由发动机等置换。螺旋桨104能够由马达驱动，沿顺时针方向和/或逆时针方向绕马达102的旋转轴(例如马达的长轴)旋转。

在本实施方式中，马达102使螺旋桨104可以全部沿相同方向旋转，也可以独立地旋转。一些螺旋桨104沿一个方向旋转，其他螺旋桨104沿另一方向旋转。构成螺旋桨104的桨叶可以全部以相同转速旋转，也可以分别以不同转速旋转。转速可以基于移动体的尺寸(例如大小、重量)、控制状态(速度、移动方向等)自动或手动地确定。

螺旋桨104接受来自马达102的输出而旋转。通过螺旋桨104旋转，产生用于使有人飞行体1从地面g起飞、水平移动并在目的地着陆的推进力。另外，螺旋桨104能够向右旋转、停止和向左旋转。

本发明的螺旋桨104的桨叶具有细长的形状。可以是任意数量的桨叶(旋转体)(例如1、2、3、4或其以上的桨叶)。另外，桨叶可以是平坦形状、弯曲形状、扭曲形状、锥形形状或者它们的组合等任意形状。

此外，桨叶的形状能够变化(例如伸缩、折叠、弯折等)。桨叶可以是对称的(具有相同的上部和下部表面)，也可以是非对称的(具有不同形状的上部和下部表面)。

桨叶能够形成为翼片、机翼或适于使桨叶在空中移动时生成气动力(例如升力、推力)的几何形状。桨叶的几何形状可以适当地选择，以优化桨叶的气动特性，例如，增加升力和推力、减少阻力等。

机身部20从前侧翼部100的中央向后方延伸，并与后侧翼部100的中央连接。

本实施方式的机身部20可以由适当地从碳、不锈钢、铝、镁等或它们合金或组合等中选择的原料形成。

本实施方式的马达102和螺旋桨104(以下称为“马达单元”)固定于机身部20。如图1所示，翼部100和机身部20成规定的角度θf。θf在45°≤θf＜90°的范围内，优选为50°≤θf≤70°。θf构成为，在水平移动时(参照图3)由推力产生部产生的推力具有水平方向的分量。

如图1所示，地面gr和机身部20成规定的角度θg。θg在0°＜θg＜45°的范围内，优选为10°≤θg≤30°。θg构成为，在水平移动时(参照图3)由推力产生部产生的推力具有水平方向的分量。

本实施方式的马达单元固定于机身部20，但也可以在规定条件下可变。即，在图1中，也可以使θf在上述的范围(45°≤θf＜90°，优选50°≤θf≤70°)内可变。

机身部20具有包含搭乘部30的大致环状的收容部。收容部设置在机身部20的大致中央附近。

搭乘部30具有与收容部的形状对应的大致环状的形状，且位于收容部的内侧。搭乘部30与收容部构成为能够沿大致环状的周向独立地位移。

在本实施方式中，搭乘部30的重心g与通过将飞行部和机身部合并后的重心的虚拟(旋转)轴一致。根据该结构，无论机身部20的朝向如何，搭乘部30都被维持为朝向规定的方向(未图示的搭乘者朝向垂直方向)。

＜飞行方式＞

接着，参照图1至图3，对飞行时的方式和变形进行说明。

本实施方式的螺旋桨104被设置为比翼部100的前缘靠前。在图1所示的着陆状态下，成为翼部100的前缘朝向上方、并且马达单元至少产生向上方向的推进力的朝向。腿部202和后侧翼部(和马达102)用作在着陆时支承有人飞行体1的部位。

如图2和图4所示，在垂直起飞时也同样地，翼部100的前缘朝向上方，并且马达单元至少产生向上方向的推进力，并垂直上升。

如图2和图3所示，在从垂直起飞(图2)向水平移动(图3)转移时，机身部20如图中的两个箭头所示那样沿周向位移，从而从后倾向前倾位移。此时，搭乘部30保持朝向相同方向的状态。

如图3和图5所示，在水平移动时，机身部20与水平方向成规定的角度θh。θh在0°＜θh＜45°的范围内，优选为10°≤θh≤30°。θh构成为，在水平移动时(参照图3)由推力产生部产生的推力具有水平方向的分量。即，如图5所示，构成为在这些状态间进行切换，发挥使翼部的前缘朝向前方并且所述推力产生部至少产生向前方向的推进力的作用。

在下降时，再次使翼部100的前缘朝向上方，并且马达单元至少减弱向上方向的推进力并开始下降。

在本实施方式中，设置有锁定机构以在着陆时和上升时如图1所示那样将搭乘部的朝向(θf)固定于机身部20。另外，设置有锁定机构以在水平移动时如图3所示那样将搭乘部的朝向(θh)固定于机身部20。

＜概念说明＞

参照图6和图7，对本发明的概念进行说明。本发明可以认定为飞行部10、机身部20和搭乘部30这三个要素。飞行部10是翼部和马达等获得上升、飞行所需的推进力的部位。机身部20是将飞行部10与搭乘部30连结的部位。搭乘部30主要用于供人搭乘，但也可以载放货物等物品。在该情况下，有人飞行体1进行外部控制或者自动飞行控制以进行无人航行。

如图7所示，搭乘部30构成为能够与机身部20在至少θg和θh的范围内位移。在将水平方向设为0°的情况下，机身部20能够在小于±90°的范围内沿该搭乘部30的周向位移。

＜一般结构＞

上述飞行体例如也可以具有图8所示的结构。

飞行控制器可以具有可编程处理器(例如中央处理器(cpu))等一个以上处理器。

飞行控制器具有未图示的存储器，并且能够访问该存储器。存储器存储有为进行一个以上步骤而能够由飞行控制器执行的逻辑、代码和/或程序指令。

存储器例如也可以包括sd卡、随机存取存储器(ram)等可分离的介质或外部存储装置。从照相机、传感器类获取的数据也可以直接传递并存储到存储器中。例如，由照相机等拍摄的静止图像和动态图像数据被记录在内置存储器或外部存储器中。

飞行控制器包括构成为控制飞行体的状态的控制模块。例如，控制模块控制飞行体的推进机构(马达等)，以调整具有六自由度(平移运动x、y和z、以及旋转运动θx、θy和θz)的飞行体的空间配置、速度和/或加速度。控制模块能够控制搭载部、传感器类的状态中的一个以上。

飞行控制器能够与收发部进行通信，该收发部构成为发送和/或接收来自一个以上外部设备(例如终端、显示装置或其他远程控制器)的数据。收发部可以使用有线通信或无线通信等任意适当的通信手段。

例如，收发部可以利用局域网(lan)、广域网(wan)、红外线、无线、wifi、点对点(p2p)网络、电信网络、云通信等中的一种以上。

收发部可以发送和/或接收由传感器类获得的数据、飞行控制器生成的处理结果、规定的控制数据、来自终端或远程控制器的用户命令等中一种以上。

本实施方式的传感器类可以包括惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪传感器)、gps传感器、接近传感器(例如雷达)或视觉/图像传感器(例如照相机)。

本发明关注的课题的例子如下所述。

·轻量化

·高着陆可靠性

·乘员引起的前后重心移动对策(vtol，特别是前后变长)

·外观新颖

·乘坐便利性

·着陆时的强风应对

·生产率

·扩展性(小型设备至大型设备和飞行部的形状)

另外，作为本发明的结构，也可以具备如下的特征。

·飞行部与驾驶舱(搭乘部)的分离位移

·飞行时的驾驶舱的固定(锁定)

·着陆模式的驾驶舱的后倾

·将驾驶舱的固定位置设置成比飞行部的重心点稍靠前

·着陆时的前侧螺旋桨和后侧螺旋桨的高低差

·在驾驶舱中设置蓄电池(能够同时进行搭乘和电池更换)·在飞行部上设置蓄电池(能够减小驾驶舱并减小投射面积)·即使驾驶舱运转机构损坏也能够紧急着陆。

·连接部在从侧面观察到的搭乘部的范围内

·连接部在重心附近

·飞行部的轴运动

·搭载部的轴运动

·悬挂式驾驶舱

·能够从侧面进出门

·设为较低的驾驶舱台阶

符号说明

1有人飞行体

10飞行部

100翼部

102马达

104螺旋桨

20机身部

202腿部

30搭乘部

302片