发明内容

因此，本发明的目的是提供一种较简单和可靠的飞行设备，该飞行设备一方面能够实现垂直起飞和/或着陆，另一方面使高效的中程飞行运行和/或远程飞行运行成为可能，其中应当通过降低易出错性和/或降低失效概率实现飞行设备运行时的尽可能高的安全性。

这个目的通过如权利要求1所述的飞行设备以及如权利要求13所述的用于使飞行设备稳定的方法、如权利要求14所述的用于使飞行设备起飞的方法以及如权利要求15所述的用于使飞行设备着陆的方法得以实现。

本发明的目的特别是通过一个具有纵向中心轴线的飞行设备得以实现，其包括：

一个机身结构，该机身结构构造为用于装载人员和/或有效载荷；

一个机翼结构，该机翼结构具有至少两个安装在机身结构上的机翼半部，该机翼半部具有一个机身侧主区域和一个顶端区域；

至少一个前进驱动装置，其构造为用于产生沿着中心轴线的方向作用到飞行设备上的前进牵引力；

至少四个提升驱动装置，该提升驱动装置构造为用于产生沿着垂直于中心轴线的方向作用到飞行设备上的升力；

其中提升驱动装置在机翼半部下方与该机翼半部的表面间隔开地方向固定地安装在主区域中。

特别是六个、优选八个或者更多个提升驱动装置在机翼半部下方与该机翼半部的表面间隔开地方向固定地安装在主区域中。优选提升驱动装置分布地设置在机翼的主区域中。分布设置在此情况下是指提升驱动装置非线形地设置在一个轴线上，因此能够实现有利的重量分布和简单实现在稳定的悬停位置中的平衡。

本发明的中心思想基于以下认识：只要提升驱动装置与机翼半部的表面相应地间隔开，安装在机翼半部下方的提升驱动装置就能够产生足够的升力。通过提升驱动装置与机翼表面适当的间隔，减小了机翼半部对流经提升驱动装置的空气体积流量的负面影响。流经提升驱动装置的空气体积流量在此与机翼半部平行地在机翼半部与提升驱动装置之间流动。

此外具有可能性：由各个提升驱动装置产生的升力叠加，使得提升驱动装置产生一个足够大的总升力，以将飞行设备保持在悬停飞行中和/或使飞行设备垂直起飞或者着陆。

本发明的一个另外的优点在于：由于弃用用于提升驱动装置的额外支承结构和通过将提升驱动装置直接安装在机翼半部上，实现了一个尽可能简单且可靠的结构。

通过将提升旋翼安装在机翼半部的一个机身侧主区域中，在机翼半部与机身结构之间的连接处上产生很小的额外机械负荷，该负荷在提升旋翼安装在机翼半部的顶端区域中时例如会通过杠杆力或者振动力产生。

由前进驱动装置产生的前进牵引力根据前进驱动装置的运行方式能够沿着中心轴线指向飞行设备的飞行方向，因此实现对飞行设备的加速。另外，由前进驱动装置产生的前进牵引力也能够指向与飞行设备的飞行方向相反的方向，因此实现向着飞行设备的相反飞行方向的减速。

前进驱动装置和提升驱动装置是独立的驱动装置，它们可以构成为不同的驱动类型。因此，通过使用一个独立的前进驱动装置和多个提升驱动装置可以弃用用于提升驱动装置的昂贵的倾斜机构。

本发明的一个另外的优点在于：额外的提升驱动装置构成驱动冗余，通过这种方式提高了飞行运行中的安全性。在单个或者多个推进驱动装置和/或提升驱动装置突然失灵的情况中，依然能够随时和无延迟地通过另外的提升驱动装置对驱动装置故障进行补偿，其中飞行设备即使在单个或者多个驱动装置故障的情况下也能够安全和受控地着陆。

机翼结构是指多个优选对称地安装在机身结构上的机翼型材，其中每个机翼半部具有多个不同的区域。一个机翼半部的顶端区域从机翼顶端起向着机身-机翼过渡区域的方向在机翼半部的总长度的三分之一、特别是四分之一、优选五分之一上延伸。

机翼半部的机身侧主区域相应地是指机身-机翼过渡区域与顶端区域之间的区域。换言之，机翼半部的主区域从机身-机翼过渡区域起向着机翼顶端的方向在机翼半部的总长度的三分之二、特别是四分之三、优选五分之四上延伸。

提升驱动装置的方向固定的安装特别是指提升驱动装置是不能倾斜和/或枢转的。

在一个优选的实施方式中，前进驱动装置和提升驱动装置能够相互独立地操控和/或运行，因此使许多各种不同的、时常复杂的飞行动作成为可能。特别是在起飞、着陆和稳定动作中，前进驱动装置和提升驱动装置的独立操控是有利的。

优选提升驱动装置分别具有一个带有至少两个旋翼叶片的旋翼，其中该旋翼的旋翼叶片在运行中在旋翼圆面上旋转。因此能够由提升驱动装置产生足够大的升力。特别是提升驱动装置的旋翼可以具有正好两个相互间隔180°的旋翼叶片。因此，当提升驱动装置不运行时，可以为旋翼叶片设定一个在空气阻力方面有利的优选位置。

旋翼圆面特别是指旋翼叶片在运行中(即当该旋翼叶片旋转时)掠过的圆面。旋翼圆面的半径因此对应于旋翼叶片的长度。

在一个另外的实施方式中，旋翼圆面中的多个旋翼圆面与飞行设备的中心轴线平行地和/或与横向轴线平行地定向，因此产生提升驱动装置垂直于飞行设备的中心轴线和/或横向轴线的总升力。横向轴线在这种情况下可以理解为一个垂直于中心轴线设置的轴线。另外，横向轴线垂直于一个竖轴线设置。中心轴线、横向轴线和竖轴线共同构成一个与物体相关的坐标系统，即所谓的立体坐标系统。

在一个特别优选的实施方式中，旋翼圆面中的多个旋翼圆面具有相对中心轴线和/或横向轴线在15°以内、特别是10°以内、优选5°以内的迎角。因此能够实现对提升驱动装置所产生的升力的特别有利的、稳定的叠加，使得飞行设备能够保持在更加稳定的悬停飞行中。

特别是旋翼圆面至少部分地、特别是一半地或者更多地由机翼半部和/或由机身结构覆盖，因此使特别紧凑的结构成为可能。另外，因此保证了特别是乘客和/或运送的有效载荷的提高的安全性，因为在旋翼叶片中的一个或者多个在运行期间脱落的情况中降低了一个或者多个旋翼叶片撞击机身结构的风险。

进一步优选，支承件设置在机翼半部的下部表面区域上，提升驱动装置能够与机翼半部的下部表面隔开间距地紧固在这些支承件上。支承件沿着飞行设备的飞行方向具有沿着中心轴线的特别有利的空气动力学特性。通过支承件使将提升驱动装置特别有利地保持事先确定的间距安装在机翼半部上成为可能。另外，可以将信号线和/或电源线铺设在支承件中。

在一个优选的实施方式中，所述间距至少对应于旋翼叶片长度的0.1倍或者更大，特别是0.20倍或者更大、优选正好0.25倍，由此减小了机翼半部对流经旋翼圆面的空气体积流量的负面影响，从而提高提升驱动装置的可实现的升力功率。

特别是提升驱动装置具有锁定装置，在提升驱动装置不运行时，通过该锁定装置能够将旋翼的旋翼叶片锁定在一个优选位置中。特别是在双桨旋翼的情况中，优选位置是两个旋翼叶片与飞行设备的中心轴线平行地定向。因此，当提升驱动装置不运行时，减小提升驱动装置的空气阻力。

在一个另外的实施方式中，对提升驱动装置进行操控，使得提升驱动装置在该提升驱动装置不运行时保持优选位置。因此，即使没有额外的机械设备也能够将提升驱动装置保持在优选位置中。

优选，如果旋翼具有两个旋翼叶片的话，该旋翼叶片在优选位置中与中心轴线平行延伸，因此当提升驱动装置不运行时，实现提升驱动装置的尽可能低的空气阻力。

此外，优选提升驱动装置通过电动机驱动，因此使即时操控和高效、无需维护的运行成为可能。特别是电动机由一个可充电电池或者一个其他的电源，诸如燃料电池供电。另外，也可以通过机械方式或者压缩空气驱动提升驱动装置。

在一个特别优选的实施方式中，提升驱动装置通过可充电电池分散地供电，其中相应的可充电电池安置在相应的提升驱动装置的提升驱动装置壳体中和/或相应的支承件中，因此各个提升驱动装置能够彼此自给自足地运行。因此降低了所有提升驱动装置的故障风险，因为即使在单个可充电电池供电中断的情况下，其余的提升驱动装置依然能够继续运行。另外，可充电电池因此设置在远离机身结构的地方，从而在可充电电池中的一个或者多个起火的情况中降低了运送的人员和/或有效载荷的受伤风险和/或破损风险。

在一个另外的优选实施方式中，在每个机翼半部下方在前部边缘区域中多个、特别是两个、优选三个提升驱动装置相互对称地设置，并且此外在每个机翼半部下方在后部边缘区域中至少一个提升驱动装置相互对称地设置。提升驱动装置的上述设置提供了各个提升驱动装置的升力的特别有利的分布，从而使特别稳定的悬停飞行成为可能。

特别是机身结构与机翼结构之间的过渡区域成形为连续的。优选飞行设备是一个飞翼式设备，在该飞翼式设备中机翼结构圆滑地逐渐转入机身结构中，因此飞行设备具有结构上特别有利的升力特性。这对飞行设备在巡航飞行中的效率产生有利影响。

另外，本发明的目的还通过一种用于使上述飞行设备稳定的方法得以实现，其中当飞行设备处于不受控制的飞行状态中时，(优选自动)操控提升驱动装置，从而实现受控的飞行状态。

本发明方法的中心思想在于：实现飞行设备的飞行运行的额外安全性。这样，本发明方法使在飞行设备处于不受控制的飞行状态中时能够自动进行干预成为可能。因此，例如当飞行设备处于不受控制的摇摆飞行和/或急速下降中时，通过有针对性地操控各个提升电机，能够使飞机转入受控的悬停飞行中并稳定下来。

特别是飞行设备可以具有多个用于确定飞行设备的姿态和/或位置的传感器，诸如一个或者多个惯性传感器系统、磁场传感器、高度传感器和/或全球导航卫星系统(GNSS)的信号接收器，从其传感器数据或者接收的数据中确定飞行设备的姿态和/或位置。

优选飞行设备能够借助一个适宜的算法根据例如与飞行设备的操控指令进行比较的姿态数据历史记录和/或位置数据历史记录对该飞行设备是否处于受控飞行状态中或者不受控制的飞行状态中进行评估。一旦确定是不受控制的飞行状态，就能够例如计算出一个适宜的操控程序和/或自动启动提升驱动装置的事先确定的操控程序，通过该操控程序使飞行设备转入一个稳定的飞行姿态。

另外，额外的提升驱动装置在例如一个或者多个前进驱动装置突然失灵的情况中提供一定的冗余。这样，当一个前进驱动装置突然失灵时，就能够自动启动提升驱动装置的一个事先确定的操控程序。

此外，本发明的目的还通过一种用于使上述飞行设备起飞的方法得以实现，该方法包括以下步骤：

起飞步骤，在该起飞步骤中对提升驱动装置进行操控，使得飞行设备垂直上升，直到超过一个事先确定的飞行高度为止，和

过渡步骤，在该过渡步骤中运行前进驱动装置，从而产生一个沿着中心轴线的方向作用到飞行设备上的前进牵引力并使飞行设备加速，

其中一旦超过一个事先确定的飞行速度，就使提升驱动装置停止并进入优选位置。

特别是，在起飞步骤期间检测风向并且如此操控提升驱动装置，使得飞行设备根据检测到的风向自动定向，其中操控前进驱动装置，使得飞行设备保持沿着中心轴线的当前位置。因此能够自动实现飞行设备的有利定向。另外，由此避免了飞行设备在着陆步骤期间由于可能的外部影响诸如流过来的风而偏航。

在过渡步骤期间和/或在过渡步骤之后，优选通过方向舵、水平翼、副翼和/或由水平翼和副翼构成的组合对飞行设备进行控制，因此能够在巡航飞行中高效地控制飞行设备。

另外，本发明的目的还通过一种用于使上述飞行设备着陆的方法得以实现，该方法包括以下步骤：

过渡步骤，在该过渡步骤中运行前进驱动装置，从而产生一个沿着中心轴线的方向反向于目前为止的飞行方向作用到飞行设备上的前进牵引力并使飞行设备减速，其中一旦低于一个事先确定的飞行速度，就对提升驱动装置进行操控，

在一个着陆步骤中对提升驱动装置进行操控，使得飞行设备垂直下降，直到该飞行设备着陆为止。

特别是在着陆步骤中对风向进行检测并且如此操控提升驱动装置，使得飞行设备根据检测到的风向自动定向，其中对前进驱动装置进行操控，使得飞行设备保持沿着中心轴线的当前位置。因此能够自动实现飞行设备的有利定向。另外，由此避免了飞行设备在着陆步骤期间由于可能的外部影响诸如流过来的风而偏航。

在过渡步骤期间和/或在过渡步骤之前，优选通过方向舵、水平翼、副翼和/或由水平翼和副翼构成的组合对飞行设备进行控制，因此能够在巡航飞行中高效地控制飞行设备。

由从属权利要求中获得另外的实施方式。