CN107458613A - 飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器，其包括机架和四个安装在机架上的涵道动力装置。涵道动力装置包括涵道和旋翼。旋翼设置在涵道内，并使涵道划分为进气段和排气段，长度调节机构用于对涵道的长度进行调节，并使进气段与排气段的比值发生变化。飞行器还包括推力传感器，推力传感器用于检测涵道动力装置的实时推力信号，逐渐调整涵道的进气段和出气段的比例过程中，将检测到的实时推力信号传输至控制中心，控制中心对实时推力信号进行比较后确定控制旋翼在涵道的轴线方向的位置找到最佳，以获得最佳气动效率。

Description

飞行器

本申请是申请号为CN201510186070.5、发明名称为“涵道动力装置及飞行器”的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明属于飞行器领域，具体地说，是涉及一种具有涵道动力装置的飞行器。

背景技术

图1、图2和图3所示的是现有技术中的一种涵道动力装置，这种涵道动力装置包括了涵道10、进气口20和排气口30。在涵道10内部安装有旋翼40和电机50，旋翼40最少有两片桨叶41，旋翼40的旋转动力由电机50提供，旋翼40和电机50以共轴线的方式设置在涵道10内。涵道10在轴线方向上的总长即为涵道10的长度。

旋翼40将涵道10划分为进气段60和排气段70，进气段60位于旋翼40的迎流面一侧，也就是进气口20至旋翼40的一段，排气段70位于旋翼40的去流面一侧，也就是旋翼40至排气口30的一段。当旋翼40位置靠近进气口20设置时，进气段60的长度较短，涵道10的进气口20处由于绕流产生的负压区域较小而使涵道10的附加拉力较小，同时，排气段较长，排气绕流阻力较大，涵道10总推力小。另一方面，当旋翼40的设置远离涵道10进气口20时，进气段60较长，气流进入时的扰流阻力较大，气流过早发散地排出涵道10，推力难以集中在涵道10的轴线方向，从而造成推力损失，涵道10总拉力也较小。

鉴于上述结论，本领域技术人员形成如下共识，旋翼40在涵道10内的安装位置是一个重要的参数，在其它参数保持不变的情况下，为取得涵道动力装置的最佳推力，在涵道10的轴线方向上，旋翼40的安装位置具有最佳位置，也就是进气段60和排气段70的比例具有最优化的比例。举例来说，对于某种特定的旋翼40，安装位置可以是距离进气口20距离为涵道10长度的三分之一处，旋翼40位于最佳安装位置时，涵道动力装置工作时产生的推力最大，也就是涵道动力装置的能量转换效率最佳。

然而，现有涵道动力装置在使用过程中，由于受到多种参数的综合影响，例如涵道动力装置的重量、桨叶数量等因素，这些参数都会影响到旋翼40在涵道10内轴线方向上安装位置的最佳位置。

可见，由于涵道10的长度为固定值，当一些变量参数发生变化时，例如当更换不同的旋翼40时，更换后的旋翼40便不再位于涵道10的最佳位置上，涵道10也就不能产生最大的推力。

鉴于现有的涵道动力装置存在的上述问题，迫切需要提供一种涵道动力装置，以便能够使得旋翼40的安装位置始终处于最佳位置，从而产生最大的推力，以提高涵道动力装置的能量转换效率。

发明内容

本发明目的是提供一种飞行器。

本发明提供的飞行器包括机架和四个安装在机架上的涵道动力装置。涵道动力装置包括涵道和旋翼。旋翼设置在涵道内，并使涵道划分为进气段和排气段，长度调节机构用于对涵道的长度进行调节，并使进气段与排气段的比值发生变化。飞行器还包括推力传感器，推力传感器用于检测涵道动力装置的实时推力信号，逐渐调整涵道的进气段和出气段的比例过程中，将检测到的实时推力信号传输至控制中心，控制中心对实时推力信号进行比较后确定控制旋翼在涵道的轴线方向的位置找到最佳。

以上方案可见，由于设置了长度调节机构，可使涵道在轴线方向的长度能够进行调整，且使进气段与排气段的比值发生变化，从而能够保证旋翼在涵道的轴线方向的位置找到最佳，使涵道动力装置获得最佳气动效率。

一个优选的方案是，长度调节机构为轴向可伸缩的套筒，套筒与涵道对接，套筒在涵道的轴线方向上伸缩。

以上方案可见，套筒结构简单，成本低廉，在涵道上相对移动之后，可以完成涵道的长度调节。

进一步优选的方案是，套筒通过螺纹配合的方式对接在涵道的一端或两端之间。

以上方案可见，固定方式简单、有效，套筒在涵道上的固定连接的稳定性高。

进一步优选的方案是，套筒通过过盈配合的方式对接在涵道的一端或两端之间。

以上方案可见，安装过程简便，且无需其它附属的连接件。

再进一步优选的方案是，套筒由弹性材料制成。

以上方案可见，弹性套筒还能吸收涵道动力装置的震动，提高涵道动力装置的稳定性和寿命。

一个优选的方案是，套筒由半径逐级增大的多段筒构成，多段筒中最小直径的筒固接在涵道的一端。

以上方案可见，半径逐步增大的套筒有利于气流的流动，避免产生强烈的气流摩擦。

一个优选的方案是，长度调节机构为串接在涵道内的一段弹性管或波纹管。

以上方案可见，弹性管或波纹管能吸收涵道动力装置的震动，提高涵道动力装置的稳定性和寿命。

进一步优选的方案是，弹性管或波纹管内或外设置有支撑管。

以上方案可见，支撑管的作用能够防止弹性管或波纹管在进行长度调节时发生形变，从而保证弹性管或波纹管与涵道共轴线。

一个优选的方案是，还包括与涵道动力装置对应设置的套筒移动机构，套筒移动机构安装在机架上，套筒移动机构的调节端与长度调节机构连接，用于操控长度调节机构。

以上方案可见，套筒移动机构能够调节涵道上的长度调节机构的长度，实现了机械化操作过程。

以上方案的机架为十字形机架。

附图说明

图1是一种现有涵道动力装置的结构图。

图2是图1示涵道动力装置的主视图。

图3是图2的A－A剖视图。

图4是本发明提供的涵道动力装置第一实施例的结构图。

图5是第一实施例的主视图。

图6是图5的B－B剖视图。

图7是本发明提供的飞行器第一实施例的结构图。

图8是本发明提供的飞行器第一实施例的俯视图。

图9是本发明提供的飞行器第一实施例的主视图。

具体实施方式

涵道动力装置第一实施例

如图4、图5和图6所示，涵道动力装置有涵道100、进气口110和排气口120。在涵道100内部安装有旋翼200和电机210，旋翼200有六片桨叶220，旋翼200由电机210驱动，旋翼200和电机210以共轴线的方式设置在涵道100内。

涵道动力装置还包括长度调节机构，本实施例的长度调节机构是套筒300，套筒300为逐级增大的多段套筒，套筒的段数可以为3段，根据实际需求，套筒300的段数可以增加或者减少。套筒300的一端与涵道100末端套接，在涵道100的轴线方向上，套筒300能相对涵道100伸缩。套筒300通过螺纹配合套接在涵道100末端，也可以两者过盈配合的方式套接。套筒300在涵道100固定的位置也可以在涵道100两端之间的任意位置。作为优选方案，套筒300的最小直径的一端固接在涵道100的出口处。套筒300在使用的时候，可以手动拉长或压缩套筒300，从而对出气段的长度进行调整。显然，套筒300也可以设置在进气口一侧，从而对进气口一侧的进气段的长度进行调整。

涵道动力装置第二实施例

本实施例的长度调节机构为串接在涵道内的一段弹性管或波纹管，弹性管和波纹管在外力的作用下，长度能够进行调节，并且在长度调节之后，弹性管或波纹管能够保持这种长度而不发生变化。弹性管或波纹管可以安装在涵道的进气口或者出气口，从而对进气段或出气段的长度进行调整。作为优选的方案，弹性管或波纹管的内或外还可以设置一段长度较短的支撑管，支撑管优选为硬质材料。本实施例其它未描述的结构特征应参考第一实施例。

飞行器第一实施例

如图7、图8和图9所示，飞行器有一个十字型的机架400和四个涵道动力装置610以及对套筒610长度进行调节的套筒移动机构。涵道动力装置采用其第一实施例或第二实施例。

套筒移动机构由驱动电机410、丝杆420和套设在丝杆420上的活动杆430构成，活动杆430的一端为与丝杆420螺纹配合的丝母，另一端与套筒610的端部连接。驱动电机410工作时，带动丝杆420的转动，进而带动活动杆430的上升或者下降，因此，能够对套筒610的长度进行调节，从而调整涵道进气段与出气段的比例，并使得旋翼能够处于最佳位置。在涵道的进气口处也可以设置另外一个套筒。套筒移动机构还可以是气缸，通过气缸的活塞杆来进行套筒610长度的调节。

飞行器第二实施例

在飞行器第一实施例的基础上，安装一个推力传感器，推力传感器用于检测涵道动力装置的实时推力信号，在套筒移动机构移动的过程中，即逐渐调整涵道的进气段和出气段的比例过程中，将检测到的实时推力信号传输至控制中心，控制中心是一个PLC系统，控制中心对实时推力信号进行比较后确定控制套筒移动机构的最佳位置，进而使得旋翼处于最佳位置。

此外，驱动旋翼的电机不限于与旋翼拱轴线地布置，驱动旋翼的电机还可以布置在涵道外侧，通过传动轴或带传动的方式驱动位于涵道内的旋翼。旋翼也不限于由电机驱动，还可由油机驱动。

本发明的涵道动力装置不限于使用在飞行器上，还可以使用在由气流驱动的船或车上，如，气垫船和气动滑行车。

最后需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，诸如将套筒移动机构设置成皮带轮传输的控制方法，或者在涵道设置两个或者两个以上的旋翼，多个旋翼的涵道的进气段和出气段也具有可调整的最优比例，这些方案也在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.飞行器，包括机架，

其特征在于：

还包括四个涵道动力装置，所述四个涵道动力装置安装在所述机架上；

所述涵道动力装置包括

涵道；

旋翼，所述旋翼设置在所述涵道内,使所述涵道划分为进气段和排气段；

长度调节机构，所述长度调节机构用于对所述涵道的长度进行调节，并使所述进气段与所述排气段的比值发生变化；

所述飞行器还包括推力传感器，所述推力传感器用于检测所述涵道动力装置的实时推力信号，逐渐调整所述涵道的进气段和出气段的比例过程中，将检测到的实时推力信号传输至控制中心，所述控制中心对实时推力信号进行比较后确定控制所述旋翼在所述涵道的轴线方向的位置找到最佳。

2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述长度调节机构为轴向可伸缩的套筒，所述套筒与所述涵道对接；

所述套筒在所述涵道的轴线方向上伸缩。

3.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述套筒通过螺纹配合的方式对接在所述涵道的一端或两端之间。

4.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述套筒通过过盈配合的方式对接在所述涵道的一端或两端之间。

5.如权利要求4所述的飞行器，其特征在于：

所述套筒由弹性材料制成。

6.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

所述套筒由半径逐级增大的多段筒构成；

所述多段筒中最小直径的筒固接在所述涵道的一端。

7.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于：

所述长度调节机构为串接在所述涵道内的一段弹性管或波纹管。

8.如权利要求7所述的飞行器，其特征在于：

所述弹性管或所述波纹管内或外设置有支撑管。

9.如权利要求2所述的飞行器，其特征在于：

还包括与所述涵道动力装置对应设置的套筒移动机构，所述套筒移动机构安装在所述机架上，所述套筒移动机构的调节端与所述长度调节机构连接，用于操控所述长度调节机构。

10.如权利要求1至9任一所述飞行器，其特征在于：

所述机架为十字形机架。