CN102275476A - 垂直起降飞行汽车及其行驶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垂直起降飞行汽车及其行驶方法，属于飞行器设计技术领域。该飞行汽车包括地面行驶系统，地面行驶系统包括车身、车轮，上述车身四周呈矩形布局方式安装有四组收放机构，两组在前，两组在后，每组收放机构均由收放臂和液压装置组成，其中收放臂的一端安装有旋翼装置另一端铰接于车身上，液压装置一端也铰接于车身而另一端铰接于收放臂中段，上述三个铰接点位于同一水平面上。地面行驶时与传统汽车原理相同。需要飞行时，打开收放机构，分别控制四组旋翼装置转速，可以实现垂直起飞，向前飞行以及左右偏航等。

Description

垂直起降飞行汽车及其行驶方法
 
所属技术领域
本发明涉及一种垂直起降飞行汽车及其行驶方法，属于飞行器设计技术领域。
背景技术
近些年以来，随着现代社会经济的快速发展，大中城市私家车大量增多，交通压力日益增大，交通堵塞频繁发生，引发了一系列的能源问题、环境问题等。如何有效解决现代城市存在的交通问题成为一大难题。结合享利·福特提出的飞行汽车的概念，有人提出依靠这种飞行汽车来缓解交通压力的想法，使飞行汽车成为世界各国相关行业竞相研究的热点。
国外相关公司和爱好者对可以飞行的汽车进行了探索，提出了各式各样的概念设计，但可惜的是，无一不存在不足之处。莫勒教授[魏延.高性能空中汽车. 今日科苑，2009，（15）：39.]研制的MX-400飞行汽车，拥有四个涵道旋翼，通过同时控制四个涵道的转速和方向，提供升力和前进动力，但结构过于笨重，操纵复杂。美国“Terrafugia”公司生产的飞行汽车“Transition”[易索.世界上首辆可折叠式机翼的飞行汽车试飞成功.军民两用技术与产品，2009，（04）：11.]，其实就是一架机翼可折叠的固定翼飞机。在地面行驶时机翼折叠收拢在两侧，需要飞行时展开。这类固定翼飞机存在的致命缺点就是起飞降落需要几百米长的跑道，完全不适合在城市中起飞降落。以色列科学家设计的一款飞行汽车[邓然.以色列人研制出会飞行的汽车.解放日报，2007-02-02.]拥有两个置于车身内部的涵道风扇，可以像直升机那样垂直起降。不过由于只有置于前后的两个风扇，难以对其横向进行操纵，因此横向稳定性较差。
发明内容
为了克服现有的飞行汽车起飞滑跑距离远、稳定性差的不足，本发明提供一种垂直起降飞行汽车及其行驶方法，该飞行汽车可以在地面行驶，需要时可以将旋翼装置打开，实现垂直起飞，降低了操纵难度，提高稳定性。
一种垂直起降飞行汽车，其特征在于：包括地面行驶系统，地面行驶系统包括车身、车轮，上述车身四周呈矩形布局方式安装有四组收放机构，两组在前，两组在后，每组收放机构均由收放臂和液压装置组成，其中收放臂的一端安装有旋翼装置另一端铰接于车身上，液压装置一端也铰接于车身而另一端铰接于收放臂中段，上述三个铰接点位于同一水平面上。
所述的垂直起降飞行汽车的行驶方法，其特征在于：地面行驶时，收放机构将旋翼装置收在车身两侧；飞行行驶时，收放机构打开至一定角度使旋翼装置展开；空中飞行方式具体如下：四组旋翼装置中，一条对角线上的两组组旋翼装置旋转方向相同，且与另一条对角线上的旋翼装置旋转方向相反；起飞：四组旋翼装置产生相同的升力，当合力大于重力时，车身平稳垂直起飞；前飞：使在前的两组旋翼装置的转速小于后两组旋翼装置的转速，产生一个力矩，使车头降低，当车身旋转达到一定角度后，使在前的两组旋翼装置的转速等于后两组旋翼装置的转速，即四组旋翼装置产生同样大小的升力，四组升力的合力与竖直方向有一定偏角，该合力竖直分量维持整体在空中飞行，水平分量则提供前进的动力，实现向前飞行；偏航：在保持四组旋翼装置产生的升力的合力不变的情况下，使一条对角线上的二组旋翼装置转速小于另一条对角线上的二组旋翼装置转速，实现车头向左或向右偏航。
本发明采用矩形布局的旋翼装置，可以轻松实现垂直起飞，同时有效提高车身整体飞行时的横向、纵向稳定性，增强可控性。
本发明的飞行汽车在地面行驶时，收放机构将旋翼装置收在车身两侧；需要飞行时，收放机构打开至一定角度使旋翼装置展开。采用这种方式可以使汽车在地面行驶时，占用很小的空间，体积与传统小汽车相差无几。
四组旋翼装置中，一条对角线上的两组组旋翼装置旋转方向相同，且与另一条对角线上的旋翼装置旋转方向相反。采用这种措施可以抵消四组旋翼装置由于高速旋转而带来的反扭矩作用，增强飞行方向的稳定。
附图说明
图1是本发明的工作原理图 ；
图2是收放装置打开时的飞行状态图示；
图3是收放装置收起时的地面状态图示；
图中标号名称：1、车身，2、车轮，3、右前旋翼装置，4、左前旋翼装置；5、右后旋翼装置，6、右后旋翼装置，7、液压装置，8、收放臂。
具体实施方式
在图1中，首先，四个旋翼3、4、5、6同时产生相同的升力F，实现平稳地垂直起飞；飞行中，同时控制旋翼3、4产生力F1，旋翼5、6产生力F2，且F1<F2，从而产生一个绕重心的一个力矩，使车身1逆时针转动，当倾转到与水平面呈一定角度时，调节四个旋翼升力达到F3，合力4F3与竖直分量呈一定的夹角，使F3垂直分量等于初始升力F，提供升力维持飞行；F3水平分量F4提供前进的动力，从而实现向前飞行。
在图2中，四个旋翼3、4、5、6分别安装在四根收放臂8一端，收放臂8另一端与车身通过铰接，液压装置7伸长使收放臂8绕旋转到某一固定角度不变，与车身1相对固定，四个旋翼3、4、5、6可以旋转，提供飞行所需的升力。
在图3中，液压装置7收缩使收放臂8收起在车身1两侧，将四个旋翼3、4、5、6折叠，紧贴车身。

Claims (2)

1.一种垂直起降飞行汽车，其特征在于：包括地面行驶系统，地面行驶系统包括车身（1）、车轮（2），上述车身四周呈矩形布局方式安装有四组收放机构，两组在前，两组在后，每组收放机构均由收放臂（8）和液压装置（7）组成，其中收放臂（8）的一端安装有旋翼装置（3、4、5、6）另一端铰接于车身（1）上，液压装置（7）一端也铰接于车身（1）而另一端铰接于收放臂（8）中段，上述三个铰接点位于同一水平面上。
2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行汽车的行驶方法，其特征在于：
地面行驶时，收放机构将旋翼装置收在车身两侧；飞行行驶时，收放机构打开至一定角度使旋翼装置展开；
空中飞行方式具体如下：
四组旋翼装置（3、4、5、6）中，一条对角线上的两组组旋翼装置旋转方向相同，且与另一条对角线上的旋翼装置旋转方向相反；
起飞：四组旋翼装置（3、4、5、6）产生相同的升力，当合力大于重力时，车身平稳垂直起飞；
前飞：使在前的两组旋翼装置（3、4）的转速小于后两组旋翼装置（5、6）的转速，产生一个力矩，使车头降低，当车身（1）旋转达到一定角度后，使在前的两组旋翼装置（3、4）的转速等于后两组旋翼装置（5、6）的转速，即四组旋翼装置产生同样大小的升力，四组升力的合力与竖直方向有一定偏角，该合力竖直分量维持整体在空中飞行，水平分量则提供前进的动力，实现向前飞行；
偏航：在保持四组旋翼装置（3、4、5、6）产生的升力的合力不变的情况下，使一条对角线上的二组旋翼装置转速小于另一条对角线上的二组旋翼装置转速，实现车头向左或向右偏航。
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