提高机动性的飞行器和实现此目的的方法与流程

发明领域

作为本专利申请主题的本发明总体上涉及用于操纵多桨叶飞行器(multi-bladeaerialvehicle)(多旋翼机(multirotor)或多轴飞行器(multicopter))的设备和方法，特别是涉及用于操纵具有多个旋翼桨叶的相对小的无人驾驶飞机系统(uas)或无人驾驶飞行器(uav)的设备和方法。

发明背景

本发明的背景描述和下面将提供的本发明涉及多旋翼无人机，但是鉴于下面参考附图提供的描述，本领域技术人员应理解，本发明适用于任何有人驾驶或无人驾驶的多旋翼飞行器。

众所周知，无人机是通过旋翼桨叶旋转来产生升力的无人驾驶飞行器。这些多旋翼飞行器(即装配有多个旋翼的无人机)中最常见的多旋翼飞行器每个具有多个旋翼桨叶，由于其装配有由四个固定旋翼组成的系统，故被称为“四轴飞行器(quadcopters)”。

在这些无人机中，每个旋翼的运动轴线垂直于飞行方向(尽管很多时候为了提高其稳定性，每个旋翼的运动轴线可能都会向无人机的中心稍微倾斜)。旋翼桨叶本身具有固定的桨距角(pitchangle)，即桨叶相对于旋翼的旋转或气流具有固定的迎角(aoa)。类似于我们从直升机或先进的涡轮螺旋桨推进式飞机中了解到的，已知的四轴飞行器无人机的旋翼桨叶能够在飞行中对每个桨叶的桨距角进行空气动力学修改(即，在飞行中，桨叶的空气动力面与相对风向之间的角度可以在每个桨叶中在方向上单独进行动态修改)。

参考图1和图1a。图1是现有技术的四轴飞行器无人机10的示意性透视图。也就是说，这是一架具有四个旋翼(15、20、25和30)阵列的无人机，其中每一个旋翼都具有垂直于x-z平面的运动轴线(35)，其中旋翼具有多个桨叶(在所示出的例子中是每个旋翼具有两个桨叶)，每一个旋翼还使得能够修改它们的桨距角(α)。图1a描绘了无人机10的示意性前视图和侧视图(参见初始轴线)以及无人机‘10的示意性前视图和侧视图(以虚线示出)，无人机‘10也是现有技术的无人机。在无人机‘10中，与无人机10不同的是，其每个旋翼的运动轴线(‘35)在其定向上不像在无人机10中那样垂直于飞行平面(x-z)，而是全都朝着一个点朝向无人机的中心稍微倾斜(以提高无人机‘10的稳定性)，同时产生两个会聚角(参见图1a，β为在前视图中投影的第一角度，并且为在侧视图中投影的第二角度)。

在无人机中，诸如四轴飞行器10和‘10中，高度的上升是通过同时加速全部四个旋翼来实现的，而通过减慢所有旋翼的旋转使高度下降。飞行运动(俯仰、滚转和偏航运动)的控制通常通过修改不同旋翼桨叶的相对速度来实现。

在四旋翼阵列无人机中，如在四轴飞行器10和‘10中，两个旋翼彼此斜对角定位，在一个方向上旋转，而另外两个在相反方向上旋转(见图中箭头的方向)。也就是说，两个旋翼顺时针旋转，两个逆时针旋转(使得重置反作用扭矩)，这可导致无人机旋转(偏航)，并且不需要投入能量来阻止其偏航。在这种构造中，很容易控制滚转或俯仰平面。增大在一侧的两个旋翼的速度并减慢在另一侧的另两个旋翼的速度将导致滚转或俯仰(取决于旋翼对的性质)。换句话说，在同一侧上的两个旋翼的速度将会被增加，以产生滚转运动。为了产生俯仰运动，两个前旋翼的速度将会被增加以提升无人机的机头，或者两个后旋翼的速度将会被增加以降低无人机的机头。

换句话说，无人机的运动仅由无人机桨叶的旋转速度的差异来控制。同时，在所示出的例子中，由于此例子涉及四轴飞行器无人机，如上所述，其能够修改旋翼桨叶的桨距角(α)，角度修改还能够用于在所有飞行平面中操纵无人机。

然而，本领域技术人员应意识到，这种无人机，不仅仅是能够修改旋翼桨叶的桨距角(α)的类型的无人机，从寻求这种操纵起就不会产生快速的偏航运动。这种无人机在偏航平面上的操纵是相对缓慢且笨拙的，因为修改旋翼桨叶的桨距角并不足以产生在偏航平面上执行快速操纵所需的扭矩。试图仅通过修改旋翼桨叶的桨距角来使这种无人机偏航需要大幅增加桨距角以引起高阻力(highdrag)，从而产生快速偏航所需的扭矩。高阻力的形成削弱了飞行性能，造成失速的危险，并且需要降低桨叶的速度(即降低rpm)。

此外，如前所述，通过增大在一侧的两个旋翼的速度和减慢在另一侧的两个旋翼来操纵四轴飞行器无人机自然会涉及到，如前面所指出的，具有用于监控和控制阵列中所有旋翼的旋转速度的装置(换句话说，需要监控和控制旋翼的rpm)，使得要求安装需要电源(电池)的多个电动发动机，或者具有内燃发动机(汽油动力型发动机)，(内燃发动机可以作为混合推进系统的一部分被安装——内燃发动机(汽油动力型)与备用电动发动机的混合)，内燃发动机连接到每个旋翼的减速/增速齿轮。这些都是笨拙而繁琐的措施(电池、减速/增速齿轮)，这会使无人机的负荷太重并降低其能够携载的有效载荷。

还应记住，对长时间飞行携载有效重量(有效载荷，如电光有效载荷、军备等)的要求给无人机设计师带来了越来越大的挑战。带着沉重的重量飞行并且经过长的飞行时间通常倾向于使用被认为是经济有效的内燃汽油动力型发动机。然而，如所指出的，汽油动力型发动机不允许方便地监测和控制发动机每分钟的转数(rpm)，但是具有相当大的附加重量(所需的传动装置)。

因此，当涉及到提高操纵性时，由具有恒定rpm的汽油发动机来推进旋翼阵列与修改旋翼桨叶桨距角(α)的能力相结合的解决方案是不足够的，因为，如所述的，修改旋翼桨叶桨距角不足以产生在偏航平面中执行快速操纵所需的扭矩。

因此，在本发明的日期之前，没有有效的解决方案来使多桨叶无人机(诸如四轴飞行器)能够利用优选的汽油发动机(汽油发动机单独本身或在具有一个或更多个电动发动机的混合系统中)，同时提高无人机的偏航操纵性。

发明概述

作为本专利申请主题的本发明解决了上述挑战。

在一个方面，本发明体现在多桨叶飞行器中，该飞行器允许修改旋翼桨叶的桨距角(α)，其中飞行器的旋翼中的至少两对旋翼的运动轴线相对于飞行器的偏航平面以对称的构造倾斜，使得运动轴线在运动轴线的方向上会聚，每一对沿着飞行器的纵向轴线平面(在不同点)朝向同一水平上的不同点，同时在每一对的旋翼桨叶的偏航平面之间产生小于180°且大于140°的角(γ)。

在另一方面，本发明体现在用于为多桨叶飞行器提供提高的偏航机动性(yawmaneuverability)的方法中，该飞行器能够修改其旋翼桨叶的桨距角(α)。方法包括以下阶段：设置飞行器的旋翼中的至少两对旋翼的运动轴线，当运动轴线相对于飞行器的偏航平面以对称的构造倾斜时，使得每一对沿着无人机的纵向轴线平面朝向同一水平上的不同点会聚，从而在每一对的旋翼桨叶的偏航平面之间产生小于180°且大于140°的γ角。该方法可以包括另外的阶段：通过增大斜对角相对的旋翼对的桨叶桨距角(α)并减小剩余的旋翼桨叶的桨距角(α)来操纵飞行器偏航，该斜对角相对的旋翼对的每一个旋翼来自对称倾斜的旋翼对中的不同对，剩余的旋翼桨叶也是彼此斜对角相对的，剩余的旋翼桨叶中的每个旋翼来自对称倾斜的旋翼对中的不同的对。

在本发明的优选实施例中，飞行器是四轴飞行器类型的无人机，具有包括内燃发动机(汽油动力型)的推进系统，并且当实施所述方法时，该方法使得无人机能够在偏航平面中操纵，而不修改桨叶的速度(保持恒定的rpm)。

在又一个方面，本发明可在这种类型的多桨叶飞行器中实施，在这种类型的飞行器中，其旋翼中的每一个旋翼的轴线都朝向飞行器的中心倾斜，并且同样允许以已知的方式修改其旋翼桨叶的桨距角(α)，但是其中根据本发明的飞行器的提高的偏航机动性是通过在飞行器的前向旋翼对和后向旋翼对之间提供一个几何尺寸并且在所述对的各自的旋翼之间提供不同的第二尺寸来实现的。

无人机和在其操作中实施的飞行方法的其他方面、另外的实施例和优点将在下面描述。应该记住，下文描述的构造可以以不同的方式与其他构造相组合，这至少与下面描述的本发明的原理中的一个是一致的，并且本文使用的术语不应该被解释为以任何方式进行限制。

附图简述

作为本专利申请主题的本发明的至少一个实施例的不同方面将在下面参考附图进行描述(但是附图不应皆是按比例的)。附图的呈现仅用于说明的目的并便于理解本发明的不同方面及其实际应用的可能实施例。附图是说明书的一部分，但不应被解释为以任何方式限制本发明。附图中，在数个附图中视觉上描绘的相同或相似的元件可以通过统一编号来标记。为清楚起见，并非每个元件在每个附图中都有标记。在以下图中：

图1和图1a(分别)是现有技术的四轴飞行器无人机的示意性透视图和所述无人机(以及其中每个旋翼的运动轴线都略微朝向无人机的中心倾斜的现有技术无人机)的示意性前视图和侧视图。

图2和图2a(分别)是根据本发明的四轴飞行器无人机的一个示例的示意性透视图以及所述无人机的前视图和侧视图，该无人机在偏航平面中的具有提高的机动性。

图3和图3a；图4和图4a；以及图5和图5a是根据本发明的四轴飞行器无人机的三个其他实施例的示意性透视图以及示意性前视图和侧视图，这些实施例与图2和图2a中所示的示例性无人机相似，也在结构上体现了本发明的显著特征(尽管呈不同的几何形状)，其方式使得它们如上所述在偏航平面中具有提高的机动性。

图6和图7(分别)描绘了图2中示意性示出的并仅通过示例的方式示出的在结构上体现了本发明的几何构造的四轴飞行器无人机的透视图及其元件的“分解”视图。

图8和图8a(分别)是无人机的示意性透视图以及所述无人机的示意性前视图和侧视图，其中，该无人机的旋翼中的每一个旋翼的运动轴线都略微朝向无人机的中心倾斜，但是其中根据本发明的飞行器的偏航机动性的提高是通过为飞行器在其前向旋翼对和后向旋翼对之间提供一个几何尺寸和在所述对中每一对的旋翼之间提供不同的第二尺寸来实现的。本发明的优选实施例的详细描述

为了给出要求保护的发明的实施例例子，下面将严格描述各种设备和元件。下面描述的实施例不限制要求保护的发明，并且要求保护的发明也可以适用于不同于下面所描述的那些的设备和方法。要求保护的发明不必包括下面要描述的设备、元件和方法的所有方面，并且不严格受限于下面描述的所有实施例中存在的那些方面。为了完整起见，应当注意，本发明的权利要求的集合可以通过修改和/或提交分案申请的方式进行修订。本领域技术人员还将理解，为了清楚起见，对实施例进行了描述，而不使该描述随便使用已经被认为是本领域公知的元件、方法和工艺，并且在任何情况下都不在附图中对本领域公知的元件、方法和工艺提供标记的参考。

参考图2和图2a。图2是根据本发明的四轴飞行器无人机210的一个示例的示意性透视图，如下所解释的，该示例与现有技术相比具有在偏航平面中提高的机动性(参见并比较例如如上文参考图1和图1a所述的无人机10和‘10)。图2a示出了无人机210的示意性前视图和侧视图。

无人机210的一个突出特征是，在其中安装的四个旋翼215、220、225和230中的每一个旋翼的运动轴线(235)从一开始就以相对于x-y(偏航)平面对称的构造倾斜，使得每对轴线沿着无人机的纵向轴线平面(在所示示例中，沿着x-z平面)朝向同一水平面上的另一点会聚，从而在旋翼桨叶的偏航平面之间产生小于180°的γ角。

如上文“发明背景”章节所述，众所周知存在这样的四轴飞行器无人机，其中它们的发动机的轴线和旋翼向无人机中心倾斜以提高无人机的稳定性(这种倾斜提高了无人机的稳定性，但以牺牲俯仰和滚转机动性为代价)(参见图1a的无人机‘10)。然而，与无人机210形成对比的是，这并不是所有运动轴线都朝向无人机中心倾斜的情况，而是轴线对沿着无人机的纵向轴线朝向同一水平上的不同点对称倾斜(参见所示出示例，为朝向平面x-z的倾斜)。

无人机210的另一特征是，它是一种能够修改其旋翼桨叶的桨距角(α)的无人机。

无人机210中的旋翼对的运动轴线的对称倾斜(如我们先前所指出的)结合了动态修改每个旋翼桨叶的桨距角的能力，使得能够在(x-y)偏航平面中产生扭矩，这给予了无人机210提高的偏航机动性，而不必调整旋翼的旋转速度(换句话说，同时保持恒定的rpm)。

旋翼对的运动轴线的对称倾斜产生了侧向力(f)，该侧向力有助于由于阻力而产生相对小的扭矩并使该扭矩增大，该侧向力通常是通过修改桨叶的桨距角而产生的，使得为根据本发明的无人机提供了在偏航平面中的提高的机动性。

因此，例如(参见图2)，安装在根据本发明的无人机中的旋翼对的运动轴线的对称倾斜有规律地产生了侧向力(f)。同时，当增加旋翼桨叶215和230的桨距角(α)并减小旋翼桨叶220和240的桨距角(α)时，这产生了扭矩，该扭矩连同侧向力f1和f4(其将由于如上所述的桨距角的增大而增大)一起将操纵无人机20沿箭头250的方向(顺时针)在x-y平面中偏航。

与此同时并如前所指出的，甚至在不必修改旋翼的相对速度的情况下实现了根据本发明的无人机在偏航平面中的提高的机动性。因此，根据本发明的无人机可以装配基于内燃发动机(汽油动力型)的推进系统，如“发明背景”章节中提到的，该推进系统优选用于实现长飞行时间并携载相对重的有效重量(有效载荷)。

本领域技术人员应理解的是，旋翼对的倾斜，使得每对轴线向无人机的纵向轴线平面(根据所示示例的x-z平面)中处于同一水平上的不同点会聚，同时在桨叶的旋转平面之间产生γ角，在一定程度上削弱了将在其中实施本发明的无人机的升力性能(并因此缩短了其飞行时间)。然而已经发现，为了实现在偏航平面中提高的机动性优势(以及借助于内燃发动机(汽油动力型)使无人机以恒定的桨叶速度(恒定的rpm)飞行的能力优势)，略微倾斜旋翼的轴线使得根据本发明的无人机的γ角将为140°<γ<180°就足够了，而不会显著减弱无人机的性能(这当然还取决于其他相当熟悉的设计考虑，诸如发动机功率、无人机几何形状，例如旋翼与无人机的纵向轴线的距离等)。在多数情况下，并且在考虑到以恒定的桨叶速度推进的优势的情况下，可以增加恒定速度(rpm)以补偿升力性能的损失。

本领域技术人员还应理解的是，在旋翼对轴线的倾斜使得每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面(根据所示出的示例为x-z平面)向同一水平上的不同点会聚，从而在旋翼桨叶的旋转平面之间产生γ角的所述实施例中，本发明还可应用于具有混合推进系统的无人机(将内燃发动机(汽油动力型)与备用电动发动机相结合的无人机)。

本领域技术人员还应理解的是，在旋翼轴线的倾斜使得每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面(根据所示出示例为x-z平面)向同一水平上的不同点会聚从而在旋翼桨叶的偏航平面之间产生γ角的所述方面，本发明不仅还可以应用于四轴飞行器无人机(根据定义其包括四个旋翼的阵列)，诸如无人机210，而且还可以应用于其他多旋翼无人机(例如具有6个、8个、10个或12个旋翼的阵列的无人机)。

此外，根据所示出的示例，旋翼对倾斜使得每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面向同一水平上的不同点会聚在x-z平面上在向上的方向上发生，但是本领域技术人员应理解的是，根据本发明，这些轴线对的倾斜还可以应用于在同一平面上向下倾斜或者在无人机的其他平面上(向上或向下)倾斜。

参考图3和图3a；图4和图4a；以及图5和图5a。图3和图3a；图4和图4a；以及图5和图5a(分别)是根据本发明的四轴飞行器无人机的三种其他构造310、410和510的侧视图，其中，与我们先前指出的无人机210(参考图2)一样，这些无人机的结构中也实施了本发明的显著特征，即，旋翼对的运动轴线的对称倾斜，由此每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面朝向同一水平上的不同点会聚。然而，不同于无人机210，在无人机310、410和510中的倾斜是在不同的方向上和/或在其他平面中(相比于如图1、图2和图2a中所定义的初始轴线)。

在图3和图3a所示出的无人机310中，旋翼对(315、320、325、330)的运动轴线(335)向外倾斜并向下会聚(而无人机210的旋翼对的运动轴线向内倾斜并向上会聚)。在图4和图4a所示的无人机410中，旋翼对的运动轴线(435)倾斜以在旋翼对420和430的旋转平面之间产生γ角并且在旋翼对415和425的旋转平面之间产生γ角。换句话说，轴线朝着无人机的另一个纵向轴线平面向上会聚(会聚至y-z平面，而与无人机210中轴线对会聚至x-z平面不同)。在图5和图5a所示的无人机510中，旋翼对的运动轴线(535)向外倾斜并向下会聚，以在旋翼对520和530的偏航平面之间产生γ角并且在旋翼对515和525的旋转平面之间产生γ角，同时除此之外并且与无人机410类似的，这些运动轴线朝向无人机的另一纵向轴线平面会聚(会聚至y-z平面，而与在无人机210中旋翼轴线对会聚到x-z平面不同)。

本领域技术人员应理解的是，如无人机310、410和510所示出的，旋翼对的运动轴线的对称倾斜与对其中所装配的旋翼中的每个旋翼的桨叶桨距角进行修改的动态能力相结合使得能够在偏航平面(x-y)中产生扭矩，这为这些无人机中的每一个无人机(类似于无人机210)提供了提高的偏航机动性，而不必调整旋翼的旋转速度(换句话说，同时保持恒定的rpm)。无人机310、310和510执行偏航操纵只需要增加斜对角相对的旋翼对(每个旋翼来自两个对称倾斜对中的不同对)的桨距角(α)，并且减小剩余斜对角相对的旋翼对(每个旋翼来自对称倾斜对中的不同对)的桨距角(α)，使得补充了侧向力(f)(旋翼对对称倾斜的最终结果)以增加有效偏航操纵所需的扭矩。

参考图6和图7。图6和图7(分别)示出了：四轴飞行器无人机610的透视图，透视图在结构上体现了本发明的特定几何构造，如上文针对无人机210所述的(参考图2和图2a，其仅以示例方式示出了无人机210的示意图)；以及描绘无人机610的元件的“分解”视图。

如下文参考附图所述，无人机610是具有混合推进系统的四轴飞行器(内燃发动机安装在电动发动机旁边以在它们中的一个失效时作为备用进行操作)，并且能够修改其中装配的四个旋翼615、620、625和630的桨叶的桨距角(α)(每个旋翼具有双桨叶式构造)。在无人机610中，推进系统在给定时间以相等的速度推进所有四个旋翼(即无人机具有恒定的rpm)。

如前所述，无人机610在结构上体现了本发明的特定几何构造，如上文针对无人机210所述的，从其组装时起，四个旋翼中的每个旋翼的运动轴线(635)相对于x-y偏航平面对称地倾斜，使得每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面(x-z平面)朝向同一水平上的不同点会聚，同时在旋翼桨叶的旋转平面之间产生小于180°的γ角。

无人机610由底架元件752组成，底架元件752可以由例如铝或复合材料制成。主驱动轴755用于在两侧上将驱动从推进系统758转移到旋翼。无人机610的推进系统是如上所述的混合系统，并且包括电动发动机761，电动发动机761与内燃发动机764以串联构造(tandemconfiguration)装配并且与内燃发动机764并行(根据示出的示例，以串联构造并排地位于无人机的中心)。在故障情况下，电动发动机761可以由离合器组件777致动，这使得能够在内燃发动机故障/失效的情况下由电动发动机推进主驱动轴(反之亦然)。离合器组件777还可以包括减速齿轮，以根据需要调节推进系统的转数。搁板780也形成在底架元件752上。搁板用于在其上安装无人机的航空电子组件(这些组件未示出，但通常包括通信系统、导航系统、自动驾驶系统和指挥系统)。起落架783装配在底架元件下面。本领域技术人员应理解，底架元件也可以由加强杆(未示出)制成，加强杆从底架元件向每个旋翼延伸。由推进系统758产生的推进力通过主驱动轴755同时传递到两个齿轮组件786和789。齿轮组件每个都以锥形嵌齿轮型齿轮(conicalcogwheelgears)呈t形构造形成，以便能够劈分推进力同时在角度上倾斜推进力的方向。

根据图示的示例，角度倾斜以这样的方式在齿轮组件中发生：导致四个旋翼中每个旋翼的运动轴线(635)相对于x-y偏航平面以对称的构造倾斜，使得每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面(x-z平面)朝向同一水平上的不同点会聚，同时在旋翼桨叶的旋转平面之间产生小于180°的γ角。本领域技术人员应理解，这仅仅是一个例子，并且所寻求的倾斜也可以通过其他方式产生，例如通过在每个旋翼附近安装能够实现这种倾斜的齿轮。

来自齿轮组件的朝向每个旋翼的推进力通过驱动轴杆792、795、798和801传递。驱动轴杆中的每个驱动轴杆都连接到齿轮组件l，齿轮组件l在其一侧对齐以推进旋翼。驱动轴杆792连接到齿轮组件l804(推进旋翼615)，驱动轴杆795连接到齿轮组件l807(推进旋翼620)，驱动轴杆798连接到齿轮组件l811(推进旋翼625)，且驱动轴杆801连接到齿轮组件l814(推进旋翼630)。

齿轮组件每一个都以实现锥形嵌齿轮的齿轮呈l形构造形成，使得能够使推进方向在角度上倾斜。根据图示的例子，由齿轮组件l实现的角度倾斜是90°(因为获得桨叶的旋转平面之间的γ角所需的角度倾斜已经由t形齿轮组件(786和789)产生)。然而，本领域技术人员应理解，l形齿轮组件也可以形成为例如锥形嵌齿轮型的齿轮，使得在该点能够全部地或部分地实现获得γ角所需的所寻求的倾斜。

l形齿轮组件每一个还包括组件，该组件用于致动对l形齿轮组件所连接的旋翼桨叶的桨距角(α)的修改。本领域技术人员对一些这样的致动组件都是很熟悉的，其可以基于例如具有传动装置的微型电动伺服发动机，传动装置将发动机的运动转化为连接到旋翼桨叶的成对的臂的相对线性运动，并在枢转运动中修改它们的桨距角。给所示的每个旋翼装配上桨距角修改致动器使得如所述的那样能够在飞行过程中对每个特定旋翼动态地修改所述特定旋翼桨叶的桨距角。

应注意，无人机610只是本发明如何实施的一个例子。无人机，诸如无人机610，已经经过测试并被证明在偏航平面操纵方面具有提高的效率。测试无人机的旋转平面之间的γ角在该测试无人机中被设计成在根据本发明的范围-173°以内。测试无人机装配有axi-f3a-53xx(2500w)型电动发动机和zenoah26cc(2.5hp)型二冲程活塞式内燃发动机。如前所述，测试无人机包括四个双桨叶式旋翼，每个桨叶具有330mm的桨叶长度。在其飞行过程中并且在实现提高的机动性过程中，利用在0-6°的角度范围内修改桨叶桨距角(α)的可能性就足够(其中桨距角修改(α)致动器允许更大的角度修改(-23°至+35°)。换句话说，以恒定的rpm操作根据本发明的测试无人机仅需要相对轻微地修改桨叶的桨距角，使得保持相对低的阻力并且不影响其效率，以便实现提高偏航性能(这是由于根据本发明实现的侧向力(f)的影响所产生的，参见图2以及上面就此点提供的解释)。测试无人机的尺寸为90cm*90cm(旋翼桨叶旋转平面轴线之间的距离)。起飞重量为11kg。测试无人机在飞行任务剖面中携载3千克有效载荷约3小时，并且被设计用于在高达12，000英尺的高度以65节(knot)的平均巡航速度飞行，同时根据本发明在无人机结构中的实施情况，展示出提高的偏航机动性。

因此，上文关于图6和图7所述的无人机610是本发明应用的一个实际且经证明的例子，但是任何本领域技术人员都应理解，这仅仅是一个例子，并且本发明也可以应用于其他几何构造(例如，参见上文参考图3和图3a；图4和图4a；以及图5和图5a所述的无人机310、410和510的不同几何形状)。

此外，本领域技术人员应理解，如所述地，这也仅仅是关于无人机类型(在本发明特定情况下为四轴飞行器)以及关于所使用的各种结构部件(推进系统、传动装置/齿轮、桨叶等)以及商业上已知的部件和组件的例子。

事实上，鉴于以上参考附图提供的描述，本领域技术人员应理解，本发明也体现在通用方法中。一种适用于各种多桨叶无人机的通用方法，该方法提供了修改其中所装配的旋翼桨叶的桨距角(α)的能力，从而为这些无人机提供提高的偏航机动性，并且同时能够容易地安装明显优选的推进系统—内燃发动机(汽油动力型)。这是根据以恒定的rpm实现提高的机动性来实现的(因此，避免了给无人机安装笨重的减速齿轮的需要)。

一种方法，包括以下阶段：设置其中安装的每个旋翼的运动轴线(235，335，435，5353，635)，其中这些运动轴线相对于飞行器的偏航平面(x-y)以对称的构造倾斜，使得每个轴线对沿着无人机的纵向轴线平面朝向同一水平上的不同点会聚，同时在每对桨叶的旋转平面之间产生小于180°但大于140°的γ角。

在第二状态下，该方法可以包括通过增大斜对角相对的旋翼对(每个旋翼来自所述对称倾斜的旋翼对中的不同对)的桨叶的桨距角(α)并且减小剩余旋翼的桨叶的桨距角(α)来操纵飞行器偏航，剩余的旋翼也是彼此斜对角相对的，每个旋翼来自所述对称倾斜的两个旋翼对中的不同的对。

此外，根据以上参照附图给出的描述，本领域技术人员应理解，本发明不仅可以应用于无人驾驶的多桨叶飞行器(根据这里提供的示例为无人机)，还可以应用于有人驾驶的多桨叶飞机(即，包括诸如飞行员甚至医护人员的团队的多桨叶飞机，——在通过遥控进行飞行但用于营救受伤人员并在飞行中对受伤人员进行治疗的多桨叶飞机的情况下)。

此外，根据上文参考附图提供的描述，本领域技术人员还应理解，产生侧向力(f)(该侧向力有助于由于阻力产生相对小的扭矩并增大该扭矩，该侧向力通常是通过修改飞行器旋翼桨叶的桨距角产生的，使得为根据本发明的飞行器提供了在偏航平面中提高的机动性)在以下这种类型的多桨叶飞行器的设计中也是可实现的：其中，这种类型的多桨叶飞行器的旋翼中的每个旋翼的轴线都朝向飞行器的中心倾斜(例如，参见图1和图1a所描绘的以及上文在“发明背景”章节中所述的四轴飞行器无人机‘10)。

参考图8和图8a。图8和图8a(分别)是四轴飞行器无人机810的示意性透视图和所述无人机的示意性前视图和侧视图。与无人机‘10类似，无人机810的四个旋翼815、820、825和830中的每个旋翼的运动轴线(835)都略微向无人机的中心倾斜。无人机810的另一个特征是，它是能够修改其旋翼桨叶的桨距角(α)的一类无人机。无人机810的偏航机动性的提高是通过为无人机810在其前向旋翼对815、820和其后向旋翼对825、830之间提供一个几何尺寸(x)以及在所述对中的每一对的旋翼之间提供不同的第二几何尺寸(y)来实现。

本领域技术人员应理解，通过为无人机810提供这种几何上不同的尺寸(x，y)还将产生侧向力(f)，该侧向力有助于由于阻力而产生相对较小的扭矩并使该扭矩增大，通常该侧向力是通过修改无人机810的旋翼桨叶的桨距角(α)产生的，使得为根据本发明的无人机810提供在偏航平面中的提高的机动性。

本专利申请人仅出于说明目的参考附图提供了上述描述。以上描述不应局限于所说明的实施例。相反，所提供的描述应该被视为还覆盖了所有不偏离下面权利要求中所定义的构造的广泛范围的替代、修改和等同物。