CN105775119A - 组合涵道飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种组合涵道飞行器，包括若干基元装置，每个基元装置均包括涵道体，涵道体内设有动力装置、结构支撑件、旋翼、导流板和导流板迎角控制装置，其中动力装置为旋翼和导流板迎角控制装置提供动力，导流板迎角控制装置包括中心控制环和舵机，舵机通过中心控制环控制导流板迎角变化；涵道体外壁开有扩展接口，扩展接口包括结构支撑件连接接口，相邻的基元装置通过结构支撑件和扩展接口连接。本发明既可以拆卸成最小的单体基元进行携带运输和单涵道飞行器执行小任务载荷飞行,也能够通过快速组合形成适应各种任务需求的多涵道飞行器,具有垂直起降、混合动力、经济、安全、实用等优点。

Description

组合涵道飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器领域，具体是一种组合涵道飞行器。
背景技术
涵道飞行器采用的都是涵道内安装旋翼（或螺旋桨或风扇，以下统称为旋翼）作为升力系统，如果采用了单旋翼的话，那么旋翼产生的反扭矩就必须通过再安装平衡反扭矩系统来平衡；如果采用了双旋翼的话，那么涵道旋翼升力系统气动效率及能量利用效率都会降低，涵道深度还要加长以满足双旋翼安装空间。故采用双旋翼构型的涵道飞行器较少，而采用单旋翼的涵道飞行器用来平衡反扭矩的方式主要有：1）采用双数量的涵道（双涵道、四涵道、六涵道等），相互间反扭矩平衡；2）涵道内安装导流板或调整片，利用旋翼下洗流作用在导流板或调整片上产生气动力形成力矩进行反扭矩配平；3）涵道飞行器机身再安装一套反扭矩系统。目前以使用第二种方式为多。
针对上述第一种反扭矩方式，单涵道飞行器不能正常飞行，不实用；多涵道飞行器体积大，机动性差一些，不适用于某些特定的区域或特定的任务。第二种方式，目前都是采用两层反扭矩导流板（第一层是固定安装角的导流板，第二层是可调节迎角的导流板，都是每个导流板接一个舵机来控制迎角），这种方式结构复杂、舵机较多、重量略重，而且旋翼下洗流有堵塞现象，升力会打折扣。第三种方式完全是再增加一套力矩作用系统，结构重量大，功率利用效率下降，机体可用空间大幅减少，不实用。
当前涵道飞行器基本上都是固定结构，基本都是针对某个特定需求研制的，不能适应多变的任务需求（如任务负载、地面运输或携带、装载空间等），不能实现多用途。
发明内容
本发明提供了一种组合涵道飞行器，解决了平衡反扭矩、单体基元与多元组合统一设计等问题，同时满足单涵道飞行器和任意多涵道组合飞行器的飞行条件,具有气动效率、操纵功效和使用效率高，能垂直起降、混合动力、经济、安全、实用等优点。
本发明包括若干基元装置，每个基元装置均包括涵道体，涵道体内设有动力装置、结构支撑件、旋翼、导流板和导流板迎角控制装置，其中动力装置为旋翼提供动力，导流板迎角控制装置包括中心控制环和舵机，舵机通过中心控制环控制导流板迎角变化；涵道体外壁开有扩展接口，扩展接口包括结构支撑件连接接口，相邻的基元装置通过结构支撑件和扩展接口连接。
动力装置（发动机或电机）带动旋翼旋转产生升力，旋翼的反扭矩由舵机通过中心控制环控制导流板迎角来平衡。导流板如有迎角，旋翼下洗流经过导流板就会产生侧向力，相对中心轴就是力矩作用，正好可以用来调节航向及平衡反扭矩。
所述的扩展接口还包括动力传动及控制线路接口，每个基元装置中的动力装置通过动力传动及控制线路接口为相邻的基元装置供能，每个基元装置中的旋翼和导流板迎角控制装置通过动力传动及控制线路接口从相邻的基元装置获得供能。
动力装置可以是电机或发动机，每个基元都拥有自己的动力装置，同时通过扩展接口也有动力输入和动力输出。动力输入是从别的基元输出来的，动力输出是输给别的基元用的，这样设计一则用来防止某个基元可能故障引起动力不够而失控，二则是方便对应任务需求，可能集中提供大功率动力装置而输送到各基元加大能力，每个基元输入输出轴均有离合器和联轴器保护。
所述的结构支撑件为内部空心结构，动力线路和控制线路从结构支撑件内部穿过。既加强了多涵道组合体的结构强度，又方便了能源动力多余度供给及控制信号传输。
所述的中心控制环包括固定环以及安装在固定环内部相互齿合的大锥齿轮和小锥齿轮，其中大锥齿轮通过转轴与舵机连接，小锥齿轮与导流板连接。
本发明有益效果在于：提供了一种新型的、可满足多用途、便于携带运输和执行空中飞行任务的飞行器，就是既可以拆卸成最小的单体基元进行携带运输和单涵道飞行器执行小任务载荷飞行,也能够通过快速组合形成适应各种任务需求的多涵道飞行器,具有垂直起降、混合动力、经济、安全、实用等优点。
附图说明
图1为单涵道飞行器结构示意图。
图2为单涵道飞行器俯视图。
图3为导流板迎角控制装置结构示意图。
图4为中心控制环结构示意图。
图5为双涵道组合旋翼飞行器结构示意图。
图6为三涵道组合旋翼飞行器结构示意图。
图7为四涵道组合旋翼飞行器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
组合涵道飞行器是由若干基元装置组合而成，当只有一个基元单体时，便是单涵道旋翼飞行器；其结构如图1和图2所示，包括涵道体3，涵道体3内设有动力装置、结构支撑件2、旋翼4、导流板1和导流板迎角控制装置，动力装置为旋翼4和导流板迎角控制装置提供动力。结构支撑件2为内部空心结构，动力线路和控制线路从结构支撑件2内部穿过。涵道体3外壁开有扩展接口5。
导流板迎角控制装置如图3所示，包括中心控制环6和舵机7，舵机7通过中心控制环6控制导流板迎角变化。中心控制环6如图4所示，包括固定环10以及安装在固定环内部相互齿合的大锥齿轮8和小锥齿轮9，其中大锥齿轮8通过转轴与舵机7连接，小锥齿轮9与导流板1连接。
双涵道组合旋翼飞行器结构如图5所示，相邻的两个基元装置通过结构支撑件2和扩展接口5连接。扩展接口5包括结构支撑件连接接口和动力传动及控制线路接口，每个基元装置中的动力装置通过动力传动及控制线路接口为相邻的基元装置供能，每个基元装置中的旋翼4和导流板迎角控制装置通过动力传动及控制线路接口从相邻的基元装置获得供能。
多涵道组合旋翼飞行器结构示意图如图6和图7所示，用户可以根据任务载荷来确定需要多少个单体基元组合（假如一个单体基元有效载荷为5kg，则4个基元组合成多涵道旋翼飞行器有效载荷便可以达到20kg，16个单元基体组合的涵道飞行器便可以承载一个人；假如一个单体基元有效载荷为50kg，则两个此基元组合成多涵道旋翼飞行器有效载荷便可以承载一个人）。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种组合涵道飞行器，其特征在于：包括若干基元装置，每个基元装置均包括涵道体（3），涵道体（3）内设有动力装置、结构支撑件（2）、旋翼（4）、导流板（1）和导流板迎角控制装置，其中动力装置为旋翼（4）提供动力，导流板迎角控制装置包括中心控制环（6）和舵机（7），舵机（7）通过中心控制环（6）控制导流板迎角变化；涵道体（3）外壁开有扩展接口（5），扩展接口（5）包括结构支撑件（2）连接接口，相邻的基元装置通过结构支撑件（2）和扩展接口（5）连接。
2.根据权利要求1所述的组合涵道飞行器，其特征在于：所述的扩展接口（5）还包括动力传动及控制线路接口，每个基元装置中的动力装置通过动力传动及控制线路接口为相邻的基元装置供能，每个基元装置中的旋翼（4）和导流板迎角控制装置通过动力传动及控制线路接口从相邻的基元装置获得供能。
3.根据权利要求1或2所述的组合涵道飞行器，其特征在于：所述的结构支撑件（2）为内部空心结构，动力线路和控制线路从结构支撑件（2）内部穿过。
4.根据权利要求1或2所述的组合涵道飞行器，其特征在于：所述的中心控制环（6）包括固定环（10）以及安装在固定环内部相互齿合的大锥齿轮（8）和小锥齿轮（9），其中大锥齿轮（8）通过转轴与舵机（7）连接，小锥齿轮（9）与导流板（1）连接。
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