A multi-rotor aircraft includes at least two rotors, a controller, a power source with an output shaft, a hydraulic machine driven by a shaft connected to the output shaft, and at least two hydraulic machines connected to a corresponding rotor. At least one of the hydraulic machines is an electronic reversing hydraulic machine, in which hydraulic fluid is regulated by one or more electronic controllable valves through the displacement of each chamber during each cycle of chamber volume, in phase with the cycle of chamber volume. The controller controls one or more electronic controllable valves of each electronic reversing hydraulic machine to independently control the rotation of each rotor. It is possible that the axle-driven hydraulic machine is an electronic commutation machine with multiple independent outputs, which independently drive the hydraulic machine that drives the rotor. It is possible that the hydraulic machine that drives the rotor is an electronic commutation machine, whose displacement is independently controlled to drive each rotor independently.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
液壓多旋翼飛行器
多旋翼是具有兩個(gè)以上旋翼的旋翼飛行器。本專利技術(shù)涉及具有用于旋翼的液壓驅(qū)動(dòng)部的多旋翼飛行器(有時(shí)已知為多軸飛行器(multi-copter))。
技術(shù)介紹
液壓多旋翼飛行器已知多年,例如從US3253806(KarlEickmann)中已知。最近的多旋翼飛行器興趣點(diǎn)在用于遞送和娛樂目的的無人機(jī)的領(lǐng)域中,以及在個(gè)人飛行器(personalflightvehicle)的領(lǐng)域中(后者也被稱為個(gè)人飛行器(personalairvehicle)、PAV或個(gè)人飛行器(personalaerialvehicle))。傳統(tǒng)的電氣多旋翼飛行器具有鋰電池和由電動(dòng)機(jī)供電的至少4個(gè)旋翼,旋翼的速度通過切換整流機(jī)來控制從而改變推力。為了使飛行器穩(wěn)定,必須具有對(duì)電動(dòng)機(jī)速度非常快的響應(yīng)控制。多旋翼飛行器典型的所期望的特征包括:穩(wěn)定的位置和姿態(tài)保持、拒絕(排斥)陣風(fēng)、對(duì)控制輸入快速響應(yīng)、較長的范圍、較長的續(xù)航時(shí)間和較大的有效載荷。這種電氣多旋翼飛行器機(jī)器在小尺寸下、對(duì)于諸如需要數(shù)千克有效載荷的空中攝影之類的應(yīng)用場合是成功,其具有典型的、小于1kW的連續(xù)額定功率。飛行時(shí)間通常受電池容量限制小于30分鐘。如果期望增大以承載顯著的(較大的)有效載荷,或以具有更長的飛行時(shí)間,那么會(huì)由于電氣技術(shù)的低功率和儲(chǔ)能密度而產(chǎn)生問題。電機(jī)在功率密度方面受散熱限制。表面積與體積的比值表明較小的電動(dòng)機(jī)能比較大的電動(dòng)機(jī)更容易地散熱。因此,在沒有更大規(guī)模的復(fù)雜且重型的流體冷卻結(jié)構(gòu)的情況下,較大的電動(dòng)機(jī)不能達(dá)到高功率密度。因此,更大功率的電氣驅(qū)動(dòng)部具有更小的比功率(典型地每千克連續(xù)輸送0.5至1.0 ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多旋翼飛行器,包括:至少兩個(gè)旋翼,所述至少兩個(gè)旋翼產(chǎn)生在所述飛行器上的空氣動(dòng)力學(xué)推力,控制器、動(dòng)力源、由所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的輸出軸和機(jī)械聯(lián)接到所述輸出軸的、軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器,驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器,每一個(gè)所述液壓機(jī)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的旋翼,其中,所述驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器液壓地聯(lián)接到所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器,并且由此由其驅(qū)動(dòng),所述液壓機(jī)器中的至少一個(gè)是電子換向液壓機(jī)器,至少一個(gè)電子換向機(jī)器包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔室和一個(gè)或多個(gè)流體出口或入口,每個(gè)所述流體出口或入口流體地連接到相應(yīng)的一組所述工作腔室,其中,液壓流體通過每個(gè)所述工作腔室的排量由一個(gè)或多個(gè)電子可控閥調(diào)節(jié),在所述工作腔室容積的每個(gè)循環(huán)期間,與所述工作腔室容積的循環(huán)呈相位的關(guān)系,以由此對(duì)通過所述流體出口或入口的液壓流體的凈排量進(jìn)行調(diào)節(jié),其中,所述控制器控制所述至少一個(gè)電子換向液壓機(jī)器的電子可控閥,以由此獨(dú)立地控制液壓流體通過相應(yīng)的所述液壓機(jī)器的流量,用于由此獨(dú)立地控制所述至少兩個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
【技術(shù)特征摘要】
2017.09.04 GB 1714174.81.一種多旋翼飛行器,包括:至少兩個(gè)旋翼,所述至少兩個(gè)旋翼產(chǎn)生在所述飛行器上的空氣動(dòng)力學(xué)推力,控制器、動(dòng)力源、由所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的輸出軸和機(jī)械聯(lián)接到所述輸出軸的、軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器,驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器,每一個(gè)所述液壓機(jī)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的旋翼,其中,所述驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器液壓地聯(lián)接到所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器,并且由此由其驅(qū)動(dòng),所述液壓機(jī)器中的至少一個(gè)是電子換向液壓機(jī)器,至少一個(gè)電子換向機(jī)器包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔室和一個(gè)或多個(gè)流體出口或入口,每個(gè)所述流體出口或入口流體地連接到相應(yīng)的一組所述工作腔室,其中,液壓流體通過每個(gè)所述工作腔室的排量由一個(gè)或多個(gè)電子可控閥調(diào)節(jié),在所述工作腔室容積的每個(gè)循環(huán)期間,與所述工作腔室容積的循環(huán)呈相位的關(guān)系,以由此對(duì)通過所述流體出口或入口的液壓流體的凈排量進(jìn)行調(diào)節(jié),其中,所述控制器控制所述至少一個(gè)電子換向液壓機(jī)器的電子可控閥,以由此獨(dú)立地控制液壓流體通過相應(yīng)的所述液壓機(jī)器的流量,用于由此獨(dú)立地控制所述至少兩個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。2.如權(quán)利要求1所述的多旋翼飛行器,其特征在于,所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器是所述電子換向液壓機(jī)器,并且所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器的所述工作腔室包括至少第一組的連接到第一流體出口的一個(gè)或多個(gè)工作腔室,所述第一流體出口液壓地聯(lián)接到第一驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器,并且由此驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器,其驅(qū)動(dòng)第一旋翼,并且所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器也包括至少第二組的連接到第二流體出口的一個(gè)或多個(gè)工作腔室,所述第二流體出口液壓地聯(lián)接到第二驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器,并且由此驅(qū)動(dòng)所述第二驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器,其驅(qū)動(dòng)第二旋翼,以及其中,所述控制器對(duì)所述第一組和第二組的工作腔室的電子控制的閥進(jìn)行控制,以獨(dú)立地控制通過所述第一流體出口和所述第二流體出口的液壓流體的凈排量,由此獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器和所述第二驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器,并且由此獨(dú)立地控制所述第一旋翼和所述第二旋翼的相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。3.如權(quán)利要求2所述的多旋翼飛行器,其特征在于,使用開環(huán)反饋來控制單獨(dú)的各組的一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室的排量率,以產(chǎn)生設(shè)定的流動(dòng)速率,以由此控制由相應(yīng)的旋翼產(chǎn)生的推力,所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器是固定排量的,并且這些固定排量機(jī)器以以下速度轉(zhuǎn)動(dòng),所述速度與流體從相應(yīng)的組的一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室流動(dòng)到相應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器的速率成正比,而所述控制器查詢以下儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),所述轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將目標(biāo)推力或與推力相關(guān)聯(lián)的變量關(guān)聯(lián)到泵流動(dòng)速率,并且所述控制器對(duì)液壓流體相應(yīng)地從所述相應(yīng)的組的一個(gè)或多個(gè)工作腔室通過所述流體出口到相應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器的流動(dòng)速率進(jìn)行控制。4.如權(quán)利要求2或3所述的多旋翼飛行器,其特征在于,通過流動(dòng)速率或通過閉環(huán)的所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器的速度控制來對(duì)每組所述工作腔室的排量率進(jìn)行控制,但是具有在相應(yīng)的所述流體出口處的設(shè)定的壓力極限,使用對(duì)液壓流體輸出通過所述流體出口的壓力進(jìn)行測量的壓力傳感器。5.如權(quán)利要求2或3所述的多旋翼飛行器,其特征在于,為了控制相應(yīng)的所述旋翼的推力,使用閉環(huán)反饋來控制相應(yīng)的組的所述一個(gè)或多個(gè)工作腔室通過所述流體入口的液壓流體的排量率,以使用來自壓力傳感器的反饋來維持目標(biāo)壓力,所述壓力傳感器對(duì)由所述相應(yīng)的組的一個(gè)或多個(gè)工作腔室的通過相應(yīng)的所述流體入口的液壓流體輸出的壓力進(jìn)行測量。6.如權(quán)利要求2至5中的任一項(xiàng)所述的多旋翼飛行器,其特征在于,為了控制相應(yīng)的旋翼的推力,使用閉環(huán)反饋來控制相應(yīng)的組的一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室的通過相應(yīng)的所述流體出口的液壓流體的排量率,以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)旋翼速度,使用旋翼速度傳感器。7.如權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的多旋翼飛行器,其特征在于,通過流動(dòng)速率或通過閉環(huán)的所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器的速度控制來對(duì)軸驅(qū)動(dòng)的每個(gè)所述液壓機(jī)器的排放率進(jìn)行控制,但是具有在相應(yīng)的所述軸驅(qū)動(dòng)的液壓機(jī)器的輸出處的設(shè)定的壓力極限,通過對(duì)所述軸驅(qū)動(dòng)的液壓機(jī)器的排量率的閉環(huán)控制來實(shí)施,使用對(duì)所述軸驅(qū)動(dòng)的液壓機(jī)器與相應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器之間的高壓連接的壓力進(jìn)行測量的壓力傳感器。8.如權(quán)利要求1所述的多旋翼飛行器,其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器各自是所述電子換向液壓機(jī)器,并且其具有液壓地聯(lián)接到所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器的同一個(gè)或多個(gè)所述流體出口的流體入口,使得它們從共用的流體供應(yīng)部接納液壓流體,并由所述共用的流體供應(yīng)部驅(qū)動(dòng),以及其中,所述控制器控制所述驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器的電子控制的閥,以獨(dú)立地控制所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器的工作流體的凈排量,并且由此獨(dú)立地控制由所述驅(qū)動(dòng)旋翼的至少兩個(gè)液壓機(jī)器所驅(qū)動(dòng)的相應(yīng)的旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。9.如任一前述權(quán)利要求所述的多旋翼飛行器,其特征在于,所述軸驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)液壓機(jī)器包括多個(gè)工作腔室,所述多個(gè)工作腔室圍繞聯(lián)接于所述動(dòng)力源的所述輸出軸的單個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸軸向地分布。10.如任一前述權(quán)利要求所述的多旋翼飛行器,其特征在于,所述電子換向液壓機(jī)器中的所述一個(gè)具有本體,所述本體包封一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室和所述液壓機(jī)器的電子可控閥,所述本體具有安裝于其的一對(duì)軸承,所述機(jī)器的所有所述工作腔室位于所述一對(duì)軸承之間,并且在所述工作腔室之間沒有額外的軸承。11.如任一前述權(quán)利要求所述的多旋翼飛行器,其特征在于,還包括一個(gè)或多個(gè)定向傳感器,其中,所述控制器構(gòu)造為處理所述一個(gè)或多個(gè)定向傳感器的輸出并且控制電子控制的閥,以由所述電子換向液壓機(jī)器控制液壓流體的排量,以由此調(diào)節(jié)所述多旋翼飛行器運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、定向和/或方向。12.如任一前述權(quán)利要求所述的多旋翼飛行器,其特征在于,所述電子換向液壓機(jī)器的電子控制的閥控制為對(duì)所述電子換向液壓機(jī)器的液壓流體的排放進(jìn)行控制,以從而平衡由各所述旋翼所施加的凈力。13.如任一前述權(quán)利要求所述的多旋翼飛行器,其特征在于,具有總共四個(gè)旋翼,其中,每個(gè)所述旋翼由相應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)旋翼的液壓機(jī)器驅(qū)動(dòng),并且每個(gè)所述驅(qū)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:N·J·卡爾德維爾,
申請(qǐng)(專利權(quán))人:阿爾特彌斯智能動(dòng)力有限公司,
類型:發(fā)明
國別省市:英國,GB
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