CN101693146A - 一种同轴同平面双旋翼飞碟 - Google Patents

Abstract

一种同轴同平面双旋翼飞碟，包括：碟壳、碟舱、旋翼系统、以及动力装置，其中的旋翼系统由同轴同平面的内、外嵌套的两个旋翼轮构成；内、外两个旋翼轮都有各自的运行导轨，该导轨为内、外旋翼轮提供驱动力，并控制内、外旋翼轮的运动；内、外两个旋翼轮在工作时以相反的方向旋转，在提供飞碟升力的同时，对碟体产生反扭矩作用相互抵消，使碟体所受反扭矩为零，实现飞碟稳定飞行；同平面的结构布局，减少了双旋翼所产生气流的相互影响，易于飞行控制，其紧凑的结构又使其能方便地使用于空间有限的各类飞行器。

Description

一种同轴同平面双旋翼飞碟

技术领域

本发明属航空飞行器领域，涉及一种同轴同平面双旋翼飞碟。

技术背景

旋翼式飞碟的动力来自于可高速旋转的旋翼。旋翼的旋转往往会对碟舱产生一个反扭矩，使碟体向相反方向旋转，影响了飞碟的性能和稳定性。目前旋翼式飞碟的设计在克服反扭矩时都存在结构复杂或者不易控制的缺点，详见专利CN 1919397A，飞碟狭小的空间内上下旋翼附近的高速气流相互干扰，严重影响了飞碟的空气动力性能。

发明内容

本发明的目的在于设计和构造一种同轴同平面双旋翼飞碟，在克服旋翼产生反扭矩的同时，实现飞碟稳定的动力控制。同轴同平面的旋翼动力系统节省了飞碟内部空间，提高飞碟内部空间使用效率。

本发明的同轴同平面旋翼式飞碟，包括碟壳、碟舱、旋翼以及动力装置，其特征在于所述旋翼由同轴同平面的两个旋翼轮内旋翼轮和外旋翼轮构成，两旋翼轮共同的轴线垂直于其共同所处的平面，其中外旋翼轮的动力来源由外导轨提供，内旋翼轮的动力来源由内导轨提供。

本发明的同轴同平面旋翼式飞碟，其动力装置可以为磁悬浮装置，内旋翼轮和外旋翼轮各有一套磁悬浮导轨驱动，磁悬浮导轨产生沿导轨方向的旋转磁场，驱动内嵌有永磁片的旋翼轮同步旋转。

本发明的同轴同平面旋翼式飞碟，其动力装置还可以为常规电力驱动装置，通过机械传动结构传动，实现飞碟旋翼的内旋翼轮和外旋翼轮的运动控制。

本发明在飞行器有限的空间内，利用旋翼为飞行器提供动力，同时克服其反扭矩的作用，并利用其反扭矩调整飞行器的姿态。内外旋翼嵌套结构的设计保证了双旋翼结构气流场的相互影响大大减少，避免了气流的扰动，提高了飞行器动力的可控性和稳定性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是同轴同平面旋翼式飞碟侧视示意图；

图2是磁悬浮动力型同轴同平面双旋翼飞碟示意图；

图3是电动型同轴同平面双旋翼飞碟示意图；

具体实施方式

实施例一：磁悬浮动力型同轴同平面双旋翼飞碟

磁悬浮型的动力结构由于减少了物理接触和摩擦，因而具有很好的稳定性和耐久性，同时其物理结构简单，因而适用于空间狭小的各类飞行器。如图2所示为采用了磁悬浮结构的同轴同平面双旋翼飞碟。

如图2所示，2为碟壳，旋翼系统由内旋翼轮导轨3、外旋翼轮导轨4、外旋翼轮6和内旋翼轮7组成。外旋翼轮6和内旋翼轮7如图2所示，同轴同平面，内外置式放置。外旋翼轮导轨4和内旋翼轮导轨3分别为外旋翼轮6、内旋翼轮7提供动力来源，同时实现各自对应旋翼轮的轴向及径向定位功能。

内旋翼轮导轨3由24组线圈15组成，如图2所示均匀分布在内导轨上，与其对应的内旋翼轮7边沿内嵌有12个永磁体14，磁极沿旋翼轮径向方向，相邻两永磁体的磁极方向相反。外旋翼轮导轨4由32组线圈16组成，如图2所示均匀分布在外导轨上，与其对应的外旋翼轮6边沿内嵌有16个永磁体17，磁极同样沿旋翼轮径向方向，相邻两永磁体的磁极方向相反。

由于内、外旋翼轮工作原理相同，仅以内旋翼轮为例说明。工作时，内旋翼轮导轨3上线圈15共有12组同时通电，且其中相邻两个通电线圈中电流方向相反，以产生极性相反的相邻磁极。根据磁极同性相斥、异性相吸的原理，内旋翼轮边沿磁极将和内旋翼轮导轨磁极相互吸引，并保持同步。下一时刻令内旋翼轮导轨3上另外12组线圈通电，此时内旋翼轮导轨3产生旋转的磁场变化，内旋翼轮将保持同步变化，跟随内旋翼轮导轨的变化磁场。如此通过控制内旋翼轮导轨线圈的通电次序，产生需要的旋转磁场，即可控制内旋翼轮的同步旋转，达到旋翼转速控制的目的。

工作时，内、外旋翼轮以相反的方向旋转，通过调整二者绝对速度之差，使碟壳所受反扭矩之和为0，可实现飞碟碟体无自转飞行；通过调整二者绝对速度之差，使碟壳所受反扭矩为期望值，可实现飞碟以零半径机动转向。同时提高或减小二者的绝对速度，则可以提高或减小飞碟旋翼升力，如此，在不影响飞碟的动力性能前提下，在很小的空间内克服了旋翼反力矩问题。

实施例二：电动型同轴同平面双旋翼飞碟

电动型同轴同平面双旋翼飞碟动力来源由单部电机提供，通过传动装置和调速装置来调节旋翼的运动。

如图3所示，1为碟壳部分，旋翼系统由内旋翼轮7、外旋翼轮6、电机21以及传动和调速装置18、19、20、22和23组成。其中内旋翼轮7和外旋翼轮6如图2所示，同轴同平面，内外置式放置。内旋翼轮7和外旋翼轮6均有各自的内齿轮结构19和23。电机21转轴上紧固有上、下放置的两个齿轮结构18和20，分别为内旋翼轮7和外旋翼轮6提供动力。齿轮18和内齿19构成齿轮副，依此实现对内旋翼轮的转动控制；齿轮20和内齿23通过4个固定在碟壳上的齿轮结构22实现传动，同时实现转向的反向变换，即外旋翼轮的转速和电机转速相反。调节齿轮传动机构22的半径，可改变齿轮20和内齿23的传速比，依次实现外旋翼轮转速的独立控制。

工作时，通过调节电机转速直接控制内旋翼轮7的转速；通过调节齿轮传动机构22，改变齿轮20和内齿23的传速比，可实现外旋翼轮6的转速控制，且其旋转方向与内旋翼轮7相反。

实现对内旋翼轮7和外旋翼轮6转速的解耦控制后，即可实现同轴同平面旋翼式飞碟的功能和优点。通过调整二者绝对速度之差，使碟壳所受反扭矩之和为0，可实现飞碟碟体无旋转飞行；通过调整二者绝对速度之差，使碟壳所受反扭矩为额定值，可实现飞碟以零半径机动转向。同时提高或减小二者的绝对速度，则可以提高或减小飞碟旋翼升力，如此，在不影响飞碟的动力性能前提下，在很小的空间内克服了旋翼反扭矩问题。

Claims (4)

1.一种同轴同平面双旋翼飞碟，包括碟壳(1)、碟舱(2)、旋翼(5)以及动力装置，其特征在于所述旋翼(5)由同轴同平面的两个旋翼轮内旋翼轮(7)和外旋翼轮(6)构成，两旋翼轮共同的轴线垂直于其共同所处的平面，其中外旋翼轮(6)的动力来源由外导轨(4)提供，内旋翼轮(7)的动力来源由内导轨(4)提供。

2.根据权利要求1所述的同轴同平面双旋翼飞碟，其特征在于内旋翼轮(7)和外旋翼轮(6)内外嵌套放置，沿相反的方向转动，以抵消旋翼部分或全部的反扭矩作用；通过调节内、外旋翼轮的转速绝对值之差，可控制碟壳(1)所受反扭矩，该反扭矩作用于碟壳使其以预定角速度旋转，进而实现飞碟沿轴线任意角度自转以调整姿态。

3.根据权利要求1或2所述的同轴同平面双旋翼飞碟，其特征在于动力装置为磁悬浮装置，内旋翼轮(7)和外旋翼轮(6)各有一套磁悬浮导轨驱动。控制磁悬浮导轨线圈绕组中流通电流，产生沿导轨方向的旋转磁场，该旋转磁场作用于旋翼轮中的永磁片，带动旋翼轮同步旋转。

4.根据权利要求1或2所述的同轴同平面双旋翼飞碟，其特征在于动力装置为常规电力驱动装置，通过机械传动结构传动，实现飞碟旋翼(5)的内旋翼轮(7)和外旋翼轮(6)的运动控制。

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