CN106427437B - 一种飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行汽车，包括车身、机翼、尾翼和螺旋桨；车身包括车体结构、前车门、后车门和后备箱盖，前车门、后车门和后备箱盖分别与车体结构铰接；机翼包括上机翼和下机翼及其变体机构，上机翼和下机翼分别与车体结构铰接；尾翼包括平尾、垂尾和尾翼伸缩轴，尾翼伸缩轴一端与车体结构固定连接，另一端分别与平尾的翼尖和垂尾的翼根固定连接；螺旋桨包括螺旋桨叶片、螺旋桨桨毂和螺旋桨伸缩轴，螺旋桨伸缩轴一端与车体结构固定连接，另一端与螺旋桨桨毂固定连接，三个螺旋桨叶片分别与螺旋桨桨毂铰接。本发明机翼采用双翼布局，在保证总升力不变的前提下，大幅减小了翼展长度，便于机翼折叠收进车身内部。

Description

一种飞行汽车

技术领域

本发明涉及飞行汽车领域，具体来说是一种飞行汽车。

背景技术

自二十世纪四十年代以来，汽车和飞机设计技术日益成熟，极大地推动了地面交通和空中交通的高速发展，增强了居民出行的便捷性。然而，在交通发达的今天，城市交通堵塞、边远地区交通不便等问题日益显著。于是，“飞行汽车”的概念应运而生。至今已提出了若干种飞行汽车的布局形式并得到验证。固定翼式飞行汽车是其中的典型布局形式之一，它的问世及其飞行许可证的获批使得飞行汽车真正走进人们的视野。为了使飞行汽车在地面行驶状态下更加紧凑并保持高性能，各种形式的折叠式固定翼相继出现。同时，Transition、Aeromobil等几款车型的成功试飞使人们对于飞行汽车的发展前景更为自信，也加深了人们对飞行汽车的渴望。

目前设计的飞行汽车多采用“汽车-固定翼”的布局形式，这类飞行汽车的机翼多采用大展弦比直机翼设计。为减小飞行汽车在地面行驶状态下的整体宽度，现有车型均采用了不同形式的折叠机翼。即便如此，当飞行汽车由地面状态转为飞行状态在地面滑跑时，其机翼展长都远超出普通车道宽度。这使其无法在普通公路上完成起降，也极大地限制了飞行汽车的使用。为使飞行汽车适应不同的公路情况，并通过“飞-车”状态智能转换实现顺利起降，其设计方案还需要更进一步的改进。

发明内容

本发明针对现有飞行汽车的飞行部件大都外露带来的整体美观性差、地面状态尺寸大于普通汽车以及行驶阻力增大的问题，提出一种新的飞行汽车设计方案。该飞行汽车设计采用双翼机的布局形式，在保证机翼总升力不变的前提下，有效地减小了机翼展长，便于其折叠收于车身内部；同时，飞行汽车的尾翼和螺旋桨也可收进后备箱。这种设计使得飞行汽车在地面状态下与普通汽车基本无差别，在飞行状态下类似于一架小型通航飞机，很好地解决了现有飞行汽车存在的上述问题。

本发明一种飞行汽车，包括汽车部分、机翼、尾翼、螺旋桨、机翼伸缩及折叠机构、尾翼伸缩机构、螺旋桨伸缩及折叠机构等组成。

汽车部分与普通汽车类似，用于飞行汽车在地面行驶，车身内驾驶室后部空间用于安置折叠收起的机翼，后备箱用于安置伸缩收起的尾翼和螺旋桨。机翼采用双翼布局，分为上下两组平直翼，上机翼较短，为辅助承力部件，下机翼较长，为主承力部件，一上一下布置于汽车部分驾驶室后部。上机翼在车身左右两侧都分为两段，由外至内分别为外段和内段，其中内段位于车内，外段位于车身外，内外段之间铰接。下机翼在车身左右两侧都分为三段，由外至内分别为外段、中段和内段，内段位于车内，中段和外段位于车身外，各段之间铰接。螺旋桨位于车身后侧，尾翼位于螺旋桨后侧，螺旋桨和尾翼错开一定的前后距离，避免发生不利的相互干扰。机翼的收放通过曲柄滑块机构实现，尾翼的伸缩通过多级伸缩式液压缸实现，螺旋桨的伸缩通过多级伸缩式液压缸实现。

本发明一种飞行汽车设计的“飞-车”智能转换过程如下：首先，飞行汽车在地面状态下展开机翼、伸出尾翼和螺旋桨，然后加速滑跑起飞。到达目的地后，飞行汽车减速着陆，最后收起机翼、收进螺旋桨和尾翼，即可将其放入停车位。机翼、尾翼、螺旋桨的具体收放过程如下：

当飞行汽车由地面状态向飞行状态转换时，机翼的展开过程为：首先打开后车门，然后下机翼在两处变体机构的作用下展开。其中，下机翼中段的展开采用对心曲柄滑块机构来实现，曲柄安置在下机翼中段，滑块装置安置在下机翼内段。下机翼外段的展开采用对称的对心曲柄滑块机构来实现，在下机翼的中段和外段关于其相交截面分别对称安置一个滑块和曲柄，两段之间采用铰接的形式，该铰链和两个曲柄固连在一起。在下机翼展开时，内段的滑块推动中段与之相连的曲柄向车身外旋转，使下机翼中段绕铰链向外翻折展开；同时，中段滑块的拉动和外段滑块的推动共同作用，使下机翼外段绕铰链向上翻折远离中段，这两处变形同时作用使下机翼展开。接着上机翼在对心曲柄滑块机构的作用下展开，曲柄安置在上机翼外段，滑块装置安置在上机翼内段。在上机翼展开时，滑块推动曲柄向车身外旋转，进而使上机翼外段绕铰链向外翻折展开。当上下机翼均成功展开后，关上后车门。

尾翼和螺旋桨的展开过程为：首先后备箱盖在伸缩杆的推动作用下打开(类似于普通汽车后备箱的打开方式)，然后尾翼在伸缩式液压缸的推动作用下从后备箱内部伸出，接着螺旋桨在伸缩式液压缸的推动作用下从后备箱内部伸出，最终使尾翼位于螺旋桨之后，且螺旋桨距离车尾一段距离，再关上后备箱。这样变体完成后，飞行汽车即可加速滑跑起飞。

当飞行汽车由飞行状态向地面状态转换时，机翼的折叠过程为：首先打开后车门，然后上机翼在对心曲柄滑块机构的作用下折叠，曲柄安置在上机翼外段，滑块装置安置在上机翼内段。在上机翼折叠时，滑块拉动曲柄向车身内旋转，进而使上机翼外段绕铰链向下翻折收进车身。接着下机翼在两处变体机构的作用下收进车身。其中，下机翼中段的折叠采用对心曲柄滑块机构来实现，曲柄安置在下机翼中段，滑块装置安置在下机翼内段。下机翼外段的折叠采用对称的对心曲柄滑块机构来实现，在下机翼的中段和外段关于其相交截面分别对称安置一个滑块和曲柄，两段之间采用铰接的形式，该铰链和两个曲柄固连在一起。在下机翼收起时，内段的滑块拉动中段与之相连的曲柄向车身内旋转，使下机翼中段绕铰链向上翻折收进车身；同时，中段滑块的推动和外段滑块的拉动共同作用，使下机翼外段绕铰链向下翻折靠近中段，这两处变形同时作用使下机翼收进车身。地面状态下两组机翼均收在车内，后车门位于最外侧，下机翼位于后车门内侧，上机翼位于下机翼内侧。

尾翼和螺旋桨的收起过程为：首先后备箱盖在伸缩杆的推动作用下打开(类似于普通汽车后备箱的打开方式)，然后螺旋桨在伸缩式液压缸的作用下向后备箱内收进，接着尾翼在伸缩式液压缸的作用下向后备箱内收进，最后关上后备箱盖。这样完成变体后，飞行汽车即可在地面正常行驶。

本发明的优点在于：

(1)本发明一种飞行汽车设计，机翼采用双翼布局，在保证总升力不变的前提下，大幅减小了翼展长度，便于机翼折叠收进车身内部，保证地面状态下飞行汽车的整体尺寸和普通汽车基本一样，且不影响其行驶性能和整体美观性；

(2)本发明一种飞行汽车设计，可伸缩的螺旋桨和尾翼使得飞行汽车能够同时实现飞行状态下的良好操纵和地面状态下的正常行驶，可保证飞行汽车在空中飞行和地面行驶两种状态下均保持高性能；

(3)本发明一种飞行汽车设计，飞行汽车的“飞-车”智能转换机构设计简单易行，且加工制作方便。

附图说明

图1为本发明飞行汽车在地面行驶状态下的整体示意图；

图2为本发明飞行汽车在空中飞行状态下的整体示意图；

图3为本发明飞行汽车的上下机翼的分段示意图；

图4为本发明飞行汽车由空中飞行状态向地面行驶状态转换时上机翼的折叠收起过程；

图5为本发明飞行汽车由空中飞行状态向地面行驶状态转换时下机翼的折叠收起过程；

图6为本发明飞行汽车由空中飞行状态向地面行驶状态转换时螺旋桨和尾翼的伸缩收进过程；

图7为本发明飞行汽车的上机翼外段的折叠实现机构，即对心曲柄滑块机构；

图8为本发明飞行汽车的下机翼中段的折叠实现机构，即对心曲柄滑块机构；

图9为本发明飞行汽车的下机翼外段的折叠实现机构，即对称的对心曲柄滑块机构；

图10为本发明飞行汽车的尾翼和螺旋桨的伸缩实现机构的展开状态，即多级伸缩式液压缸；

图11为本发明飞行汽车的尾翼和螺旋桨的伸缩实现机构的收起状态，即多级伸缩式液压缸。

图中：

1-车身 2-机翼 3-尾翼

4-螺旋桨 101-车体结构 102-前车门

103-后车门 104-后备箱盖 201-上机翼

202-下机翼 203-上机翼内段 204-上机翼外段

205-下机翼内段 206-下机翼中段 207-下机翼外段

208-上机翼外段翼梁 209-铰链 210-铰链

211-铰链 212-滑块 213-滑轨

214-连杆 215-下机翼中段翼梁 216-铰链

217-铰链 218-铰链 219-滑块

220-滑轨 221-连杆 222-滑轨

223-滑块 224-铰链 225-连杆

226-铰链 227-铰链 228-铰链

229-连接装置 230-连杆 231-铰链

232-滑块 233-滑轨 301-平尾

302-垂尾 303-尾翼伸缩轴 304-液压缸

305-一级活塞杆 306-二级活塞杆 401-螺旋桨叶片

402-螺旋桨桨毂 403-螺旋桨伸缩轴

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、2所示分别为本发明飞行汽车在地面行驶和空中飞行两种状态下的整体示意图，本发明的一种飞行汽车，包括车身1、机翼2、尾翼3和螺旋桨4，如图1、2所示。

车身1包括车体结构101、前车门102、后车门103和后备箱盖104，如图1所示，其中，前车门102、后车门103和后备箱盖104分别与车体结构101铰接；

机翼2包括上机翼201和下机翼202及其变体机构，如图2所示，其中，上机翼201和下机翼202分别与车体结构101铰接；上机翼201分为上机翼内段203和上机翼外段204，下机翼202分为下机翼内段205、下机翼中段206和下机翼外段207，如图3所示，其中，上机翼内段203和下机翼内段205均位于车体结构101内部，且与其固接，上机翼内段203和上机翼外段204、下机翼内段205和下机翼中段206、下机翼中段206和下机翼外段207均为铰接；上机翼外段204的变体机构由上机翼外段翼梁208、铰链一209、铰链二210、铰链三211、滑块212、滑轨213和连杆214组成，如图7所示，其中，上机翼外段翼梁208固定安装于上机翼外段204内部，滑轨213固定安装于上机翼内段203内部，滑轨213和上机翼外段翼梁208通过铰链一209铰接，滑块212可在滑轨213上自由滑动，连杆214一端通过铰链三211与滑块212铰接，另一端通过铰链二210与上机翼外段翼梁208铰接；下机翼中段206的变体机构由下机翼中段翼梁215、铰链四216、铰链五217、铰链六218、滑块219、滑轨220和连杆221组成，如图8所示，其中，下机翼中段翼梁215固定安装于下机翼中段206内部，滑轨220固定安装于下机翼内段205内部，滑轨220和下机翼中段翼梁215通过铰链五217铰接，滑块219可在滑轨220上自由滑动，连杆221一端通过铰链六218与滑块219铰接，另一端通过铰链四216与下机翼中段翼梁215铰接；下机翼外段207的变体机构由滑轨222、滑块223、铰链七224、连杆225、铰链八226、铰链九227、铰链十228、连接装置229、连杆230、铰链十一231、滑块232和滑轨233组成，如图9所示，其中，滑轨222固定安装于下机翼外段207内部，滑块223可在滑轨222上自由滑动，滑轨233固定安装于下机翼中段206内部，滑块232可在滑轨233上自由滑动，连杆225一端通过铰链七224与滑块223铰接，另一端通过铰链八226与连接装置229铰接，连杆230一端通过铰链十一231与滑块232铰接，另一端通过铰链九227与连接装置229铰接，下机翼外段207和下机翼中段206与连接装置229共同通过铰链十228铰接；

尾翼3包括平尾301、垂尾302和尾翼伸缩轴303，如图3所示，其中，尾翼伸缩轴303一端与车体结构101固定连接，另一端分别与平尾301的翼尖和垂尾302的翼根固定连接；

螺旋桨4包括螺旋桨叶片401、螺旋桨桨毂402和螺旋桨伸缩轴403，如图3所示，其中，螺旋桨伸缩轴403一端与车体结构101固定连接，另一端与螺旋桨桨毂402固定连接，三个螺旋桨叶片401分别与螺旋桨桨毂402铰接。

本发明飞行汽车由空中飞行状态向地面行驶状态转换的变体过程分为以下两个步骤：

1)机翼2的折叠收起。首先，自动打开飞行汽车两侧的后车门103，并且使其张开约90度左右，以便上机翼201和下机翼202可以折叠收进车内，如图4所示。然后，两侧的上机翼外段204在图7所示机构的作用下进行折叠，其中，滑块212为主动件，曲柄即上机翼外段翼梁208为从动件，其在滑块212的拉动作用下绕铰链一209向下旋转90度，从而上机翼外段204向下折叠收进车内。接着两侧的下机翼202开始折叠收起，其中下机翼中段206在图8所示机构的作用下进行折叠，滑块219为主动件，曲柄即下机翼中段翼梁215为从动件，其在滑块219的拉动作用下绕铰链五217向上旋转90度，从而带动下机翼中段206绕铰链五217的旋转折叠；下机翼外段207在图9所示机构的作用下进行折叠，滑块223和滑块232为主动件，由铰链八、九、十226、227、228构成的连接装置229为从动件，其在滑块223的拉动和滑块232的推动作用下绕铰链十228逆时针旋转，从而带动下机翼外段207绕铰链十228逆时针旋转180度，实现下机翼外段207的折叠收起。在折叠收起的过程中，下机翼外段207和中段206同时旋转，如图5所示，保证其不触及地面。上机翼201和下机翼202均折叠收起到指定位置之后关上后车门103，保证飞行汽车在地面行驶过程中的外形封闭性。

2)尾翼3和螺旋桨4的直线伸缩收进。首先，让螺旋桨各桨叶401在重力作用下自动下垂，使其收于一起，如图6所示。然后，自动打开飞行汽车后备箱盖104，使其张开约90度左右，如图6所示，保证尾翼3和螺旋桨4在直线收进过程中不与其发生碰撞。接着，尾翼3和螺旋桨4分别在各自的如图10所示机构的作用下收进车内，并且保证二者在收进的过程中不发生相互碰撞。通过改变液压缸304的压力大小实现活塞杆305和306的逐级收缩运动，从而带动尾翼3和螺旋桨4的直线收进，收起后的伸缩机构如图11所示。最后，关上飞行汽车后备箱盖104，使其能够在地面正常行驶。

变体成功后，本发明飞行汽车即可像普通汽车一样在地面行驶，当遇到突发状况需要开启飞行模式时，进行上述变体的相反动作即可成功切换到飞行模式，实现在普通公路上顺利滑跑起飞。

Claims (1)

1.一种飞行汽车，包括车身(1)、机翼(2)、尾翼(3)和螺旋桨(4)；

车身(1)包括车体结构(101)、前车门(102)、后车门(103)和后备箱盖(104)，前车门(102)、后车门(103)和后备箱盖(104)分别与车体结构(101)铰接；

机翼(2)包括上机翼(201)和下机翼(202)及其变体机构，上机翼(201)和下机翼(202)分别与车体结构(101)铰接；

尾翼(3)包括平尾(301)、垂尾(302)和尾翼伸缩轴(303)，尾翼伸缩轴(303)一端与车体结构(101)固定连接，另一端分别与平尾(301)的翼尖和垂尾(302)的翼根固定连接；

螺旋桨(4)包括螺旋桨叶片(401)、螺旋桨桨毂(402)和螺旋桨伸缩轴(403)，螺旋桨伸缩轴(403)一端与车体结构(101)固定连接，另一端与螺旋桨桨毂(402)固定连接，三个螺旋桨叶片(401)分别与螺旋桨桨毂(402)铰接；

所述的机翼(2)中的上机翼(201)分为上机翼内段(203)和上机翼外段(204)，下机翼(202)分为下机翼内段(205)、下机翼中段(206)和下机翼外段(207)，上机翼内段(203)和下机翼内段(205)均位于车体结构(101)内部，且与其固接，上机翼内段(203)和上机翼外段(204)、下机翼内段(205)和下机翼中段(206)、下机翼中段(206)和下机翼外段(207)均为铰接；上机翼外段(204)的变体机构由上机翼外段翼梁(208)、铰链一、铰链二、铰链三、滑块(212)、滑轨(213)和连杆(214)组成，上机翼外段翼梁(208)固定安装于上机翼外段(204)内部，滑轨(213)固定安装于上机翼内段(203)内部，滑轨(213)和上机翼外段翼梁(208)通过铰链一铰接，滑块(212)能够在滑轨(213)上自由滑动，连杆(214)一端通过铰链三与滑块(212)铰接，另一端通过铰链二与上机翼外段翼梁(208)铰接；下机翼中段(206)的变体机构由下机翼中段翼梁(215)、铰链四、铰链五、铰链六、滑块(219)、滑轨(220)和连杆(221)组成，下机翼中段翼梁(215)固定安装于下机翼中段(206)内部，滑轨(220)固定安装于下机翼内段(205)内部，滑轨(220)和下机翼中段翼梁(215)通过铰链五铰接，滑块(219)能够在滑轨(220)上自由滑动，连杆(221)一端通过铰链六与滑块(219)铰接，另一端通过铰链四与下机翼中段翼梁(215)铰接；下机翼外段(207)的变体机构由滑轨(222)、滑块(223)、铰链七、连杆(225)、铰链八、铰链九、铰链十、连杆(230)、铰链十一、滑块(232)和滑轨(233)组成，其中铰链八、铰链九和铰链十组成连接装置(229)，滑轨(222)固定安装于下机翼外段(207)内部，滑块(223)能够在滑轨(222)上自由滑动，滑轨(233)固定安装于下机翼中段(206)内部，滑块(232)能够在滑轨(233)上自由滑动，连杆(225)一端通过铰链七与滑块(223)铰接，另一端通过铰链八与连接装置(229)铰接，连杆(230)一端通过铰链十一与滑块(232)铰接，另一端通过铰链九与连接装置(229)铰接，下机翼外段(207)和下机翼中段(206)与连接装置(229)共同通过铰链十铰接。