CN104058092A - 一种垂直起降的电动飞机 - Google Patents

Abstract

一种电动飞机，特别是一种垂直起降的多轴电动飞机，它包括有12个由电动机驱动的旋翼、机身、起落架。所述旋翼分成4组，通过4个‘Y’型连接部件与机体相连。所述‘Y’型连接部件靠近机身部位的外形横截面为翼型。可在向前飞行的过程中产生向上的升力；与传统多轴飞行器相比，更加节能。这种垂直起降电动飞机的自重范围从300公斤到850公斤；驱动每个旋翼的电动机的功率从6千瓦到20千瓦。与传统直升飞机相比，本发明取消了尾桨，效率更高。本发明使用电动机驱动非常环保，没有碳排放问题。没有传统直升机复杂的机械传动机构。结构简单、可靠。12个电动机和螺旋桨在其中2-3个电动机或者螺旋桨出现意外故障的情况下，依然可以安全降落。

Description

一种垂直起降的电动飞机

【技术领域】

本发明涉及一种电动飞机，特别是一种垂直起降的轻型电动飞机。

【技术背景】

目前存在的轻型飞机主要可分为以下几种类型：

1普通型的刚性机翼的飞机；

2旋转机翼的旋翼机；

3柔性机翼(洛加罗机翼Rogallo wing)的飞机；

4直升飞机；

5多轴垂直升降飞机；

上述类型中前三类飞机的结构比较简单，但是都需要一块平坦的空地，虽然长度上可较短，以便进行着陆和起飞。由于这些飞机均没有能力像直升飞机那样停悬、或绕自身轴旋转、或垂直飞行，因此实际上这些飞机和直升飞机的机动性相比有很大的差别。

第四种类型的直升飞机很好的灵活性和机动性，起降非常方便。但第四类直升飞机的问题是，机械结构上相当复杂。一旦动力系统出现问题很难保证机上人员和飞机的安全。另外，由于需要抵消主螺旋桨产生的扭力，而安装有尾桨，尾桨的能耗占到总功率的20％-30％

第5中飞机具有和直升机一样的灵活性。并且因为旋翼数量较多，在少数旋翼机构失效时依然可以安全降落而提高了安全性。这样结构的飞行分为内燃机驱动和电动机驱动。内燃机驱动因为机械结构复杂而不常见。电力驱动的类型，由于电池的能量密度有限，在长距离飞行过程中需要克服重力做功，能量消耗较大。

【发明内容】

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多轴垂直起降的电动飞机。具有和传统多轴垂直起降飞机相同的机动性能和安全性并且在平飞过程中能耗更少。

本发明所采用的技术方案是：一种垂直起降的轻型电动飞机，它包括有12个由电动机驱动的螺旋桨、机身、起落架。12个螺旋桨分成4组，通过4个‘Y’型连接部件与机体相连，其中一个螺旋桨的中心位于‘Y’型的交叉点附近，另外两个螺旋桨的中心在‘Y’型连接部件的顶端附近；所述‘Y’型连接部件靠近机身部位的外形横截面为翼型。可在向前飞行的过程中产生向上的升力；所述‘Y’型连接部件顶端的螺旋桨通过弧形连接部件围成圆形。

本发明包括的12个螺旋桨，从垂直方向看有6个顺时针旋转，6个逆时针旋转，推力都是向下。并且对称分布。这样就抵消了传统直升机产生自旋的扭力，不需要安装尾桨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：‘Y’型连接部件靠近机身部位的外形横截面为翼型。与传统多轴飞行器相比，飞行过程中的能耗更少。

取消了尾桨，效率更高，由于传统直升飞机使用一个主螺旋桨，会因为螺旋桨的扭力产生自旋。为了克服自旋保持飞机的稳定，设置有尾桨。尾桨的能耗占到总功率的20％-30％。本发明由于使用偶数的螺旋桨，并且方向相反，这样就相互抵消了产生自旋的力矩。无尾桨，降低了能耗。具有更高的效率。

本发明的12个螺旋桨使用12个电动机直接驱动。非常环保，没有碳排放问题。没有传统直升机复杂的机械传动机构。结构简单、可靠。12个电动机和螺旋桨在其中2-3个电动机或者螺旋桨出现意外故障的情况下，依然可以依靠剩余的电动机和螺旋桨安全降落。

从以上所述的内容，并注意到这种垂直起降的电动飞机由于结构的简单带来的较低生产成本，飞行过程中的较低能耗。该类垂直升降飞机的未来的发展是十分良好的。

【附图说明】

如附图所示：

图1表示按本发明的一个实施例的整架垂直起降飞机的立体视图；

图2俯视图，将其中一个‘Y’型连接部件和其上的3个螺旋桨局部放大；

图3侧视图

图4‘Y’型连接件局部截面图

1起落架、2舱门、3前防风玻璃、4‘Y’型连接部件、5电动机外罩、6螺旋桨叶片、7尾舱、8顶部整流罩、9弧形连接部件、10‘Y’型连接件局部横截面；

【具体实施方案】

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不受该实施例的限制。如图1所示，在一种实施例中，本发明的垂直起降飞机有12个螺旋桨。螺旋桨的外径为1200毫米。单个螺旋桨最大推力为80公斤。

如图2所示，12个螺旋桨分为4组，有4个‘Y’型连接部件(7)，由12个电动机直接驱动。每组共3个螺旋桨，其中一个螺旋桨中心位于‘Y’型连接部件的交叉点附近，另外两个螺旋桨中心分别位于该‘Y’型连接部件的两个顶端附近。为抵消螺旋桨旋转时产生的扭力。12个螺旋桨中有6个是同一方向旋转，而另外的6个螺旋桨旋转方向相反，并且必须是对称分布。螺旋桨工作时都是向下方产生推力。

位于外侧的电动机使用弧形连接部件(9)连接，整体形成圆形。在所述的实施例中，整个支撑杆构成圆型的直径为6500毫米。‘Y’型连接部件(4)和弧形连接部件(9)都使用碳纤维复合材料制造。强度高，重量轻。电动机使用直流无刷电机。单个功率为15千瓦，总功率180千瓦。

如图4，截面从圆形逐渐过渡到升力翼型。

在所述的实施例中，飞机的起落架和机身框架由高强度钢管(40CrMo)焊接而成，机身外壳蒙皮使用玻璃纤维复合材料制做。飞机的舱门和前挡风玻璃使用聚碳酸酯透明材料制作。

在所述的实施例中，飞机总重量为500公斤，其中180公斤为电池组的重量。电池使用动力锂电池。飞机起飞重量为800公斤。

虽然根据实施例对本发明进行了详细的说明和阐述，但本领域的技术人员将会意识到，在不违背权利要求所述的本发明的保护范围的情况下，可以做出许多的改变。

Claims (1)

1.一种电动飞机，特别是一种垂直起降的电动飞机，它包括有12个由电动机驱动的旋翼、机身、起落架，其特征在于，所述旋翼分成4组，通过4个‘Y’型连接部件与机体相连，‘Y’型连接部件靠近机身的部分横截面形状为翼型，其中一个旋翼的中心位于‘Y’型的交叉点，另外两个旋翼的中心在‘Y’型连接部件的顶端。