CN101965217B - 特技旋转翼玩具直升机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转翼玩具直升机，通常包括横轴，固定地附接到所述横轴上的飞机体和可旋转地附接到所述横轴上的转子装置。所述转子装置通常包括连接到驱动轴上用于驱动至少一组提升叶片的初级驱动装置，和连接到所述横轴上用于驱动所述横轴和所述飞机体绕着横轴的轴线顺时针或逆时针旋转的第二驱动装置。

Description

特技旋转翼玩具直升机

技术领域

本发明涉及旋转翼(rotary-wing)飞行器，尤其是旋转翼玩具直升机。

背景技术

直升机典型地具有两个主转子叶片，它们通过驱动轴连接到引擎上。由主转子叶片的旋转引起的向下偏转的空气提供提升动力。在直升机尾部的旋转叶片定向在水平面上以提供反向转矩动力，该反向转矩动力用于防止直升机由于旋转主转子叶片而引起的旋转。根据飞行员的指令改变主转子叶片的迎角提供了水平运动。

Sikorsky和Kamov首先为直升机在公共轴线上引入两个反向旋转的主转子。所述反向旋转叶片消除了对尾部转子叶片的需要，还提供了更高的操纵性和稳定性。

现有技术中已知有多种类型的玩具直升机，一些在公共轴线上结合有反向旋转转子。大多数玩具直升机的特征是具有直升机的外形。特征为具有飞机外形的玩具直升机在飞行时可以呈现为进行特技表演的飞机，这在现有技术中没有找到。

发明内容

这里所述的玩具直升机提供具有转子装置的飞行器和飞机状的本体，其中该转子装置提供提升和操纵控制，，该飞机状本体可以绕着转子装置旋转而不会由于玩具直升机的重心的运动或其他空气动力学干扰而引起飞行的不稳定。飞机状的本体的旋转的目的在于为玩具直升机提供表演飞机航空特技的表观。

相应地，这里描述了申请人的玩具直升机的实施方式。一方面，提供旋转翼玩具直升机，包括：横轴；固定地附接(attach)到所述横轴上的飞机体，所述飞机体包括鼻端和尾端；还包括可旋转地附接到所述横轴上的转子装置，所述转子装置包括：连接到驱动轴上用于驱动至少一组提升叶片的初级驱动装置，所述驱动轴大体上垂直于所述横轴的纵向轴线；连接到所述横轴上用于驱动所述横轴和所述飞机体绕着所述横轴的纵向轴线顺时针或逆时针旋转的第二驱动装置，所述飞机体选择性地可相对于所述驱动轴保持在0到360度之间的角度；和用于控制所述初级驱动装置和所述第二驱动装置的控制装置。

另一方面，所述横轴大致通过该玩具直升机的重心。所述玩具直升机还可以适于进行偏航运动。这可以通过这样实现：提供同轴驱动轴，使所述初级驱动装置连接到所述同轴驱动轴上用于驱动至少两组提升叶片，所述两组提升叶片一个位于一个之上。所述初级驱动装置在第一旋转方向上驱动第一组提升叶片，而在与第一方向相反的第二旋转方向上驱动第二组提升叶片。这样发展了侧向力，该侧向力可以用于在水平平面上顺时针或逆时针转动玩具直升机。玩具直升机的飞机体重量可以设置为使该玩具直升机的水平重心当所述飞机体的所述鼻端在所述驱动轴的前面时，位于所述驱动轴的前面，或当所述飞机体的所述鼻端在所述驱动轴的后面时，位于所述驱动轴的后面。当所述飞机体的鼻端在所述驱动轴的前面时，该玩具直升机将在向前的方向上飞行，而当所述飞机体的鼻端在所述驱动轴的后面时，该玩具直升机将在向后的方向上飞行。

需要理解的是，本玩具直升机的其他方面将通过下面详细的说明而对于本领域技术人员来说变得显而易见，其中通过示例示出了不同的实施方式。如同将实现的，玩具直升机能够有其他和不同的实施方式，且其几个细节能够在不同的其他方面中改变，而不脱离所述的玩具直升机的精神和范围。相应地，附图和详细的说明本质上旨在示例而不作为限制。

附图说明

参考附图，在几个图中类似的参考数字表示类似的部件，申请人的玩具直升机的几个方面通过举例而不作为限制地详细地在图中示出，其中：

图1表示申请人的一个玩具直升机的透视图。

图2表示图1的玩具直升机的分解示意图。

图3表示图1的玩具直升机的转子装置的透视图。

图4表示图1的玩具直升机的局部分解图，仅表示转子装置的一部分。

图5是申请人的玩具直升机的控制装置的方框图。

图6是用于申请人的玩具直升机的遥控单元的方框图。

具体实施方式

这里详细描述申请人的旋转翼玩具直升机。玩具直升机的其中一个通常包括转子装置110、横轴125和飞机体130。

图1表示申请人的玩具直升机100的实施方式。转子装置110大概位于玩具直升机100的中心。通常，转子装置包括连接到驱动轴上用于驱动至少一组叶片的初级驱动装置。

参见图1-4的实施方式，转子装置110包括互相叠置的两组叶片：上组112和下组114。上组叶片112在第一旋转方向上驱动，而下组提升叶片114在逆着第一方向的第二旋转方向上驱动。这两组叶片112、114在起飞过程中和在飞行中为玩具直升机100提供提升力。两组叶片112、114的反向旋转运动消除了互相之间的角转矩并提供了稳定性。为了特技效果，这两组叶片可以具有螺旋桨形状的横截面。

同轴的驱动轴装置116为两组提升叶片112、114提供旋转动力。该同轴驱动轴装置116包括两个部件：外驱动轴117和内驱动轴118。初级驱动装置120为同轴驱动轴装置116提供旋转动力。该初级驱动装置120可以例如包括外驱动轴电机121a和单独的内驱动轴电机121b。外驱动轴117由外驱动轴电机121a驱动，为上组叶片112提供旋转动力。内驱动轴118由内驱动轴电机121b驱动，为下组叶片114提供旋转动力。驱动装置的动力通过电池119提供，该电池119可以是锂离子聚合物电池(LiPo)或者一些其他合适的动力源。同轴驱动轴116的两个部件在相反方向上旋转并可以在需要的时候以不同的速度驱动，以在空中操纵该玩具直升机100。当两组叶片以不同的相对速度驱动时，发展了侧向力，该侧向力可用于偏航该玩具直升机，也即顺时针或逆时针地转动玩具直升机。本领域技术人员可以理解的是，可以采用其他用于操纵玩具直升机的方法，例如横向推进器。转子装置还包括如下所述的第二驱动装置150。

转子装置110可以包括连接到同轴驱动轴116上邻近上组112和/或下组叶片114的钟形稳定器122。

转子装置110在横轴125大致中点的地方可旋转地附接到该横轴上，。该横轴125从转子装置110的两端延伸，大体上垂直于驱动轴装置116的纵向轴线。该横轴125将转子装置110连接到飞机体130上，并大致延伸通过玩具直升机100的重心。

玩具直升机100的飞机体130牢固地附接到横轴125上并随着横轴旋转。该飞机体130尺寸设置为适于绕着转子装置110旋转而不接触转子装置，并当玩具直升机飞行时避免引起不稳定。

参见图1-4，飞机体130例如可以是弓形的飞机体。该飞机体具有鼻端140和尾端141。飞机体130通常包括纵向地弯曲为主弧的大致圆柱形的机身。因此，该飞机体130具有面向主弧中心的内表面134和面向反方向的外表面136。如同本领域技术人员将理解的，也可以采用其他的机身形状。

飞机体130的内表面134在两个点138和139上固定地连接到横轴125的两端上，该横轴在飞机体130的主弧上的点之间描绘了弦。该弦足够长，以致于飞机体130可以绕着横轴125旋转360度而不接触转子装置110的任何部件。而且，飞机体130可以绕着横轴125旋转到相对于驱动轴的任何角度而不改变玩具直升机100的重心，该重心的改变足以引起不稳定而对玩具直升机的飞行造成副作用。

申请人的玩具直升机通常包括用于其在向前或向后的至少一个方向上飞行的装置。参见图1，基于飞机体130相对于同轴驱动轴116的位置，该玩具直升机100适于在向前或向后的至少一个方向上飞行。当飞机体的鼻端140在同轴驱动轴116的前面时，该玩具直升机的飞机体130重量设置为使玩具直升机的水平重心位于同轴驱动轴的前面。相反，当飞机体旋转，从而飞机体的鼻端在同轴驱动轴的后面时，玩具直升机的水平重心在同轴驱动轴的后面。

当玩具直升机100在空中时，包括两组提升叶片112、114的该玩具直升机在玩具直升机的重心方向上倾斜。因此，当飞机体130的鼻端140在同轴驱动轴116的前面时，提升叶片向前倾斜，它们的旋转产生向前推动的分力。这样，玩具直升机在向前方向上飞行。相反地，当飞机体的鼻端140在驱动轴的后面时，玩具直升机在向后方向上飞行。当飞机体的鼻端大致集中在驱动轴160的上面或下面时，该玩具直升机不在水平面上运动。

第二驱动装置或本体旋转电机150安装到转子装置110上。该第二驱动装置驱动横轴125和飞机体130绕着横轴的纵向轴线顺时针或逆时针地旋转。在飞行中，玩具直升机100的飞机体130选择性地可相对于同轴驱动轴116保持在0到360度之间的角度。该第二驱动装置150例如是伺服系统或者电机，其经由齿轮组152驱动横轴125和飞机体130的旋转，该齿轮组152将第二驱动装置连接到横轴125上。

飞机体130可以包括另外的部分，其在玩具直升机已经着陆时支撑该玩具直升机。这些部分也可以为玩具直升机提供飞机的外形。参见图1和2，驾驶员座舱部170在飞机体主弧的中点处从飞机体130的鼻端140的外表面136处延伸。驾驶员座舱部170大致平行于飞机体的平面延伸。着陆支撑172，其与驾驶员座舱部170集成在一起，从驾驶员座舱部向下延伸。

下翼片160从飞机体130的表面向下延伸。下翼片在飞机体平面下面延伸的距离与驾驶员座舱部170的着陆支撑172相同。装置支撑(assembly support)124(参见图4)也可以从转子装置110的底部向下延伸。着陆支撑172、装置支撑124和下翼片160一起将玩具直升机支撑在水平着陆位置。

玩具飞机100还包括从飞机体表面向上延伸的上翼片162。着陆腿164从飞机体的主弧的端点延伸。上翼片162、下翼片160和着陆腿164在飞机体130的后面延伸相同的距离。本领域技术人员可以理解的是，上翼片162、下翼片160和着陆腿164的端部在相同的平面上对齐，并可以在垂直的着陆位置支撑该玩具直升机，其中该驾驶员座舱部170指向上方(例如参见图1)。

玩具直升机的控制装置用于控制玩具直升机的至少初级和第二驱动装置120、150。参见图2、3和4，控制装置例如是电子控制装置400。控制装置400控制玩具直升机100的运行。

控制装置400可以包括现有技术中基于玩具的电子设备，例如基于RX2C的电子设备。控制装置400可以具有遥控能力，并可以具有微处理器，包括存储器。控制装置400的接收器用于接收遥控命令。这样的接收器可以是射电频率(RF)，光，例如红外线(IR)，或者声音，例如超声，或者语音命令。控制装置400还包括用于控制外、内驱动轴电机121a、121b和本体旋转电机150的电机驱动电子设备。

动力装置119提供动力给玩具直升机100的所有驱动装置和控制装置。动力装置119可以是可充电的电池，例如锂聚合物电池、简单的电池、电容设备、超级电容器、微动力膜片(capsule)、燃料电池、燃料或其他微动力源。控制装置400可以集成用于动力装置119的监控电路。

遥控单元500，参见图6，优选可以由操作者用于控制玩具直升机100。特别地，用于向玩具直升机的控制装置400发送远程使用者命令到。该控制单元可以包括现有技术中基于玩具的电子设备，例如基于TX2C的电子设备。遥控单元500可以包括具有存储器的微处理器、发射器电子设备、操纵杆输入和电源，该操纵杆输入包括扼流控制、操纵控制和飞机体控制，用于控制飞行的玩具直升机的运动。在遥控单元500处的使用者输入可以通过控制装置执行，例如玩具直升机100的控制装置400。

遥控单元500的发射器例如是波辐射转换器，例如RF天线。该遥控单元500也可以具有充电电路，用于给玩具直升机100的动力装置119充电。遥控单元500也可以集成动力开关和用于不同信息的指示器，例如动力开/关、充电、电池状态等等。

玩具直升机100的一个实施方式的运行的描述如下。为了起飞，增加在遥控单元上的扼流控制，这表示飞行器控制装置400启动初级驱动装置，从而旋转两组提升叶片112、114。当两组转子叶片112、114的速度足以提供必要的提升时，玩具直升机100从地面升起。增加该扼流将增加高度。

一旦在空中，遥控单元500上的控制可以用于绕着转子装置110旋转玩具直升机的飞机体130，从而为玩具直升机提供表演飞机航空特技的的表观。飞机体绕着转子装置旋转而不会引起飞行不稳定性。

玩具直升机的向前和向后飞行也通过在遥控单元上调节飞机体控制而实现，这引起飞机体130绕着转子装置110旋转。如上所述，当飞机体130的鼻端140在驱动轴装置116的前面时，玩具直升机100将向前飞行，而当飞机体的鼻端140在驱动轴装置116的后面时，玩具直升机将向后飞行。

玩具直升机的操纵通过在遥控单元500上调节左/右控制而实现，这引起上、下组反向旋转叶片112、114以不同的相对速度驱动。

在着陆准备时，可以从遥控单元500发送命令到控制装置400，以将飞机体130旋转到垂直位置，从而驾驶员座舱部170大致平行于驱动轴116，用以垂直着陆。可选地，飞机体130可以旋转到水平位置，大致垂直于驱动轴，用于水平着陆。当减小到扼流圈的电力时，玩具直升机100的高度将下降，玩具直升机可以温和地着陆在地面上。

前面的详细说明提供用于使得本领域技术人员能够制造和使用本玩具直升机。这些实施方式的不同的变形对于本领域技术人员来说是显而易见的，这里限定的一般原理可以用于其他实施方式而不脱离这里所述的玩具直升机的精神或范围。这样，本玩具直升机不旨在限定于这里所示的实施方式，而是符合与权利要求一致的整个范围，其中以单数表示的元件，例如通过采用“一”或“一个”的冠词不旨在意味着“一个和仅仅一个”，除非明确地这样陈述，而是指“一个或多个”。整个说明书所述的不同实施方式的元件的所有结构和功能等价物，它们为本领域技术人员已知或将知道，旨在被权利要求的要素所包括。而且，这里所公开的并非旨在贡献于公众而不管这样的公开是否在权利要求中得到了明确的陈述。

Claims (8)

1.一种旋转翼玩具直升机，包括：

横轴；

固定地附接到所述横轴上的飞机体，所述飞机体包括鼻端和尾端；和

可旋转地附接到所述横轴上的转子装置，所述转子装置包括：

连接到驱动轴上用于驱动至少一组提升叶片的初级驱动装置，所述驱动轴大体上垂直于所述横轴的纵向轴线；

连接到所述横轴上用于驱动所述横轴和所述飞机体绕着所述横轴的纵向轴线顺时针或逆时针旋转的第二驱动装置，所述飞机体选择性地能相对于所述驱动轴保持在0到360度之间的角度；和

用于控制所述初级驱动装置和所述第二驱动装置的控制装置。

2.根据权利要求1所述的玩具直升机，其中所述横轴大致通过该玩具直升机的重心。

3.根据权利要求1所述的玩具直升机，其中所述驱动轴是同轴驱动轴；且所述初级驱动装置连接到所述同轴驱动轴上用于驱动至少两组提升叶片，所述两组提升叶片一组位于另一组之上；且其中所述初级驱动装置以一个角速度驱动所述至少两组提升叶片，第一组所述叶片通过所述初级驱动装置在第一旋转方向上驱动，而第二组所述叶片通过所述初级驱动装置在所述第一方向相反的第二旋转方向上驱动。

4.根据权利要求3所述的玩具直升机，其中所述第一组和所述第二组提升叶片可以不同的相对速度独立地旋转，以在水平平面上顺时针或逆时针地旋转该玩具直升机。

5.根据权利要求1所述的玩具直升机，其中当所述飞机体大体上平行于所述驱动轴时，该玩具直升机的水平重心大致集中在所述驱动轴上。

6.根据权利要求5所述的玩具直升机，其中该玩具直升机的所述飞机体重量设置为使该玩具直升机的水平重心：

当所述飞机体的所述鼻端在所述驱动轴的前面时，位于所述驱动轴的前面；

当所述飞机体的所述鼻端在所述驱动轴的后面时，位于所述驱动轴的后面。

7.根据权利要求6所述的玩具直升机，其中所述控制装置响应用户命令通 过旋转在所述驱动轴的前面的所述飞机体的所述鼻端使该玩具直升机在向前的方向上飞行。

8.根据权利要求6所述的玩具直升机，其中所述控制装置响应用户命令通过旋转在所述驱动轴的后面的所述飞机体的所述鼻端使该玩具直升机在向后的方向上飞行。 

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