CN107757273A - 一种飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行汽车，车身为流线型，其中后部装有可折叠上单翼，该机翼折叠分两步，首先通过翼根折叠机构进行折叠，再通过翼中折叠机构折叠，折叠后收放在车身两侧。车身后部下方连接尾撑杆，通过尾撑杆连接尾翼，尾撑杆可以沿杆轴线伸缩。此飞行汽车具有地面行驶和空中飞行两种模式。地面行驶模式由主电池组给轮毂电机供电，轮毂电机驱动汽车行驶；飞行模式采用安装在机翼上方的航空发动机直接驱动螺旋桨为飞行汽车提供动力。本发明将小型飞机与普通汽车功能结合，续航时间长，实用性强，适合城市之间短距出行。

Description

一种飞行汽车

技术领域

本发明属于汽车工程和飞行器工程的交叉领域，涉及一种陆空两栖使用的飞行汽车。

背景技术

如今飞机和汽车已成为人类出行的主要交通工具。飞机可以跨越高山湖泊等地面障碍物，飞行速度快，可以走直线距离，是当今高效便捷的交通工具，其缺点是需要专用的机场，对起降环境的要求高且造价昂贵。汽车在城市内短距出行方便，行驶自由灵活，但受道路环境影响大，速度较慢。将汽车和飞机这两项早已成熟的技术合为一体，实现地面和空中的自由出行，是人们长期以来的梦想。

经过长期研究，目前已经出现了一些飞行汽车专利及商业化产品，这些设计多少有一些缺陷。如公告号为CN205202637U的专利中公开了一种对折串列翼布局的飞行汽车，该飞行汽车不具有传统的飞机尾翼，采用串列翼保证飞行汽车的操纵性与稳定性，目前串列翼技术不成熟，难以实现优良的操稳特性，可靠性不高。

斯洛伐克的Aeromobil公司于2014年推出飞行汽车——“Aeromobil 3.0”，该飞行汽车具有一对可向后折叠的机翼和H型尾翼，双垂尾作为两个后轮的支撑，实现了结构的综合利用，但是其机尾较长，不可收缩，在地面行驶阶段占用较多空间，且其后轮过于靠后，起飞时机头难以抬起，起飞距离长。

公告号为CN205255922U的专利中公开了一种纯电动飞行汽车，车轮和螺旋桨分别采用两种电动机驱动，但是蓄电池能量密度低，仅靠蓄电池实现地面行驶和空中飞行，续航时间短，航程较小。另外，为了满足地面和空中不同的动力需求，一些飞行汽车使用一台发动机作为动力，采用复杂的动力转换系统在两种状态下分别将动力输出给车轮和螺旋桨，该动力系统方案结构重量大，设计要求高。

总之，现有的方案都不能很好的解决汽车和飞机设计过程的一些矛盾，有必要设计一种飞行汽车克服上述现有技术中存在的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是结合汽车和飞机二者的功能，综合考虑汽车设计和飞机设计的要求，提出一种结构简单，地面行驶模式与飞行模式转换方便的飞行汽车。

本发明飞行汽车，包括汽车车身、底盘、机翼、尾撑杆与尾翼。所述汽车车身底部底盘；汽车车身两侧安装有机翼；汽车车身后端安装尾撑杆；尾撑杆上安装尾翼。

上述底盘上安装有动力系统，包括航空发动机、螺旋桨、电池组与前后车轮。其中，航空发动机安装于汽车车身上方设计的发动机舱内，航空发动机的输出轴向后伸出发动机舱并直接连接安装于汽车车身后端上方的螺旋桨，驱动螺旋桨转动。前后车轮分别安装于汽车车身前后两侧，由轮毂电机驱动转动；汽车车身内还安装有电子设备。电池组具有主电池组与副电池组，均安装于为汽车底盘上的电池舱内，用来为飞行汽车供电。

上述机翼为可折叠机翼，具有内翼、中翼与外翼三段。内翼与汽车车身一体，中翼与内翼间通过翼根折叠机构相连，通过翼根折叠机构驱动中翼绕展向旋转以及向后方转动；外翼与中翼间通过翼中折叠机构相连，通过翼中折叠机构驱动外翼向前转动。

上述尾撑杆为由两端同轴嵌套而成的可伸缩尾撑杆，通过尾撑杆驱动杆机构驱动尾撑杆伸缩运动。

本发明飞行汽车在由飞行模式转换为地面行驶模式时，首先控制中翼沿展向转动90度，随后控制中翼向后方转动90度，使中翼平行于汽车车身轴线；最后控制外翼向前转动90度，使外翼平行于汽车车身轴线；同时控制尾撑杆收缩。在地面行驶模式下，航空发动机不工作，由主电池组为车轮的轮毂电机供电以驱动飞行汽车行驶；副电池组除了给电子设备供电，还给轮毂电机临时供电以备用；空中飞行模式下，将主电池组取出，由副电池组给电子设备供电，由航空发动机直接驱动螺旋桨。

本发明飞行汽车在由地面行驶模式转换为飞行模式时，机翼展开过程与机翼折叠过程相反；在机翼展开过程中又可分为两种状态：第一种，中翼通过翼根折叠机构向前旋转的角度小于90°，使中翼和外翼保持一个正的安装角，用于起飞阶段；第二种，起飞后，中翼再旋转到最终水平位置，用于巡航阶段。

本发明的优点在于：

1、本发明飞行汽车，结构简单，地面行驶模式与飞行模式转换方便；

2、本发明飞行汽车，车身采用流线型设计，并保持底部平整，有效减小气动阻力并方便设计安装底盘；

3、本发明飞行汽车，采用两个独立的动力系统，飞行模式下可以取出主电池组以减小重量，避免了只有一台发动机作为动力时需要的复杂的动力转换装置。

4、本发明飞行汽车，在起飞阶段，中翼和外翼保持一个正的安装角，增大机翼升力，可有效缩短起飞距离，增加飞行汽车的起飞性能。

5、本发明飞行汽车，在地面行驶模式下，尾撑杆可以收缩，减小汽车的长度、减小平尾负升力对后轮的力臂并使重心前移，增加地面行驶的稳定性。

附图说明

图1为本发明飞行汽车飞行模式下整体结构示意图；

图2为本发明飞行汽车的中翼折叠状态示意图；

图3为本发明飞行汽车地面行驶模式下整体结构示意图；

图4为本发明飞行汽车的中翼根折叠机构控制中翼旋转后结构示意图；

图5为本发明飞行汽车的中翼根折叠机构控制中翼折叠后结构示意图；

图6为本发明飞行汽车的翼中折叠机构结构示意图；

图7为本发明飞行汽车的可伸缩尾撑杆伸长状态示意图；

图8为本发明飞行汽车的可伸缩尾撑杆收回状态示意图。

图中：

1-汽车车身 2-底盘 3-可折叠机翼

4-可伸缩尾撑杆 301-内翼 302-中翼

303-外翼 304-内翼连接段 305-中翼连接段

306-移动导杆 307-摆杆 308-连接铰链

309-中间传动件 310-传动杆 311-驱动杆

312-外翼折叠驱动电机

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明飞行汽车，如图1所示，包括汽车车身1、底盘2、可折叠机翼3、可伸缩尾撑杆4与尾翼5。

所述汽车车身1外形整体上符合飞机的流线型设计，车头为圆形钝头，车身中部较宽，车身后部变窄，使汽车车身1的横截面近似梭子形，保证飞行汽车拥有优良的空气动力学性能。汽车车身1底部平整，用于布置底盘2，且使汽车车身1外形与底盘2间过渡平滑。汽车车身1上安装有动力系统，包括航空发动机、螺旋桨、电池组与前后车轮(含轮毂及轮毂电机)。其中，航空发动机安装于汽车车身1上方设计的发动机舱内，航空发动机的输出轴向后伸出发动机舱并直接连接安装于汽车车身后端上方的螺旋桨，驱动螺旋桨转动；且螺旋桨桨叶竖直时桨尖高于汽车车身顶部。前后车轮分别安装于汽车车身前后两侧，由轮毂电机驱动转动。汽车车身1内还安装有电子设备，包括驾驶舱仪表、传感器、控制电路、车灯与各舵面舵机等。电池组具有主电池组与副电池组，均安装于为汽车底盘上的电池舱内，用来为飞行汽车供电。

汽车车身1中后部(中部与后部之间一段)左右两侧对称安装有可折叠机翼3。可折叠机翼3采用可折叠上单翼，分为内翼301、中翼302与外翼303三个部分，如图2、图3所示。其中，内翼301水平设置，与汽车车身1间采用翼身融合设计，中翼302与外翼303通过翼根折叠机构连接，外翼与中翼通过翼中折叠机构连接。

所述翼根折叠机构包括旋转套筒和移动导杆机构；如图4、图5所示，其中，旋转套筒包括内翼连接段304与中翼连接段305。内翼连接段304末端通过轴承固定安装于内翼301的翼肋上；中翼连接段305末端固定安装于中翼302的翼肋上。内翼连接段304前端与中翼连接段305前端分别设计为内弧面与外弧面；在内翼301与中翼302对接成整体机翼时，内翼连接段304与中翼连接段305前端间配合对接，整体形成筒状结构。移动导杆机构安装于内翼连接段304与中翼连接段305之间，包括移动导杆306与摆杆307；移动导杆306一端插入内翼连接段304内部同轴开设的滑动通道内，且与内翼连接段304间滑动连接，使移动导杆306可沿滑动通道自由伸缩。移动导杆306另一端与中翼连接段305前端端部铰接。摆杆307一端与中翼302的翼肋间铰接，另一端铰接于内翼连接段304侧壁上；且在内翼301与中翼302对接成整体机翼时，摆杆307具有纵向转动幅。由此，在中翼302折叠时，首先，通过内翼301中设置的中翼旋转驱动电机，驱动旋转套筒中内翼连接端转动90°，摆杆307随同旋转，进而使中翼302相对内翼301旋转90度；此时摆杆307具有沿机翼展向的转动副。随后，通过内翼301中的液压驱动机构驱动移动导杆306伸长，同时摆杆307横向摆动，带动中翼302向后方转动90度，使中翼302平行于汽车车身1轴线。最终实现中翼302相对内翼301的后向90度折叠。

所述翼中折叠机构包括连接铰链308与平面连杆机构，如图6所示，连接铰链308用来连接中翼302与外翼303，中翼302与外翼303底面边缘处沿展向通过上部、中部与下部三个连接铰链308铰接；使外翼303可相对中翼302转动。其中，中部连接铰链308处安装有平面连杆机构。平面连杆机构包括中间传动件309、传动杆310与驱动杆311。其中，中间传动件309为由三块连接板构成；令三块连接板分别为连接板A、B、C；则连接板B与C的一条侧边均与连接板A的侧边相接；由此构成了Y型结构驱动机构；且连接板A固定安装于中部连接铰链308的铰链轴上，保证三块连接板相交的轴线，平行于中部连接铰链308的铰链轴轴线。两根传动杆310的传动端分别与连接板B和连接板C铰接，两根传动杆310的输出端分别与两根驱动杆311的输入端铰接，两根驱动杆311的驱动端分别与外翼303和中翼的底面间铰接。上述中部连接铰链308的铰链轴由安装于中翼302上的外翼折叠驱动电机312通过齿轮传动的方式驱动转动；由此，在中翼302折叠完毕后，由外翼折叠驱动电机312驱动中部连接铰链的铰链轴转动，带动中间传动件309转动；最终由驱动杆311驱动外翼303相对中翼302的前向转动，使外翼303转动至与汽车车身1轴向平行位置。

所述可伸缩尾撑杆4安装于汽车车身1后端下方位置，如图7所示，可伸缩尾撑杆4由前后两段尾撑杆嵌套而成，前段尾撑杆4与汽车车身1后端下方固定；后段尾撑杆4同轴套于前段尾撑杆4上，可沿周向移动。后段尾撑杆4上安装有尾翼5。尾翼5为由平尾和垂尾构成的T型尾翼；且平尾宽度大于汽车车身宽度。由此，通过尾撑杆驱动机构驱动后段尾撑杆沿轴向向前移动，实现尾翼5的收回，如图8所示。

上述结构的飞行汽车具有地面行驶和空中飞行两种模式，这两种模式采用独立的动力系统。地面行驶的动力系统包括主电池组和轮毂电机；在地面行驶模式下，航空发动机不工作，由主电池组为车轮的轮毂电机供电以驱动飞行汽车行驶；副电池组除了给电子设备供电，还可以给轮毂电机临时供电以备用。空中飞行的动力系统包括航空发动机和螺旋桨；在空中飞行模式下，将底盘上主电池组取出以减小整车重量，由副电池组给电子设备供电，由航空发动机直接驱动螺旋桨以提供前进的推力。在空中飞行模式下，副电池组给各电子设备供电，螺旋桨由航空发动机直接驱动。

上述飞行汽车在地面行驶模式下，机翼折叠过程分为两步：第一步，中翼302通过翼根折叠机构旋转90°后，再向后旋转90°；随后，外翼303通过翼中折叠机构向前旋转90°，使中翼302与外翼303收放在汽车车身1两侧；同时，可伸缩尾撑杆4向前收缩，减小飞行汽车的长度，并减小尾翼5中平尾负升力对汽车车身1后方车轮的力臂及使重心前移，增加地面行驶的稳定性。在空中飞行模式下，机翼展开过程与折叠过程相反；同时，可伸缩尾撑杆4向后伸长；此时飞行汽车为一架常规布局上单翼飞机，由航空发动机驱动螺旋桨提供前飞推力，可在专用跑道上起飞和降落。机翼展开过程中又可分为两种状态：第一种，中翼302通过翼根折叠机构向前旋转的角度小于90°，即中翼302和外翼303保持一个正的安装角，增大机翼升力，缩短起飞滑跑距离，用于起飞阶段；第二种，待飞行汽车起飞后，中翼302再旋转到最终水平位置，即飞行汽车的设计巡航状态，用于巡航阶段。

Claims (9)

1.一种飞行汽车，包括汽车车身、底盘、机翼、尾撑杆与尾翼；汽车车身底部安装底盘；汽车车身两侧安装有机翼；汽车车身后端安装尾撑杆；尾撑杆上安装尾翼；其特征在于：机翼为可折叠机翼，具有内翼、中翼与外翼三段；内翼与汽车车身一体，中翼与内翼间通过翼根折叠机构相连，通过翼根折叠机构驱动中翼绕展向旋转以及向后方转动；外翼与中翼间通过翼中折叠机构相连，通过翼中折叠机构驱动外翼向前转动。

上述尾撑杆为由两端同轴嵌套而成的可伸缩尾撑杆，通过尾撑杆驱动杆机构驱动尾撑杆伸缩运动。

2.如权利要求1所述一种飞行汽车，其特征在于：翼根折叠机构包括旋转套筒和移动导杆机构；其中，旋转套筒包括内翼连接段与中翼连接段；内翼连接段末端通过轴承固定安装于内翼的翼肋上；中翼连接段末端固定安装于中翼的翼肋上；移动导杆机构安装于内翼连接段与中翼连接段之间，包括移动导杆与摆杆；移动导杆与内翼连接段间同轴滑动安装；移动导杆端部与中翼连接段前端端部铰接；摆杆一端与中翼的翼肋间铰接，另一端铰接于内翼连接段侧壁上。

3.如权利要求2所述一种飞行汽车，其特征在于：内翼连接段通过中翼旋转驱动电机驱动转动，带动中翼绕展向转动；移动导杆由液压控制伸缩，结合摆杆实现中翼向后转动。

4.如权利要求1所述一种飞行汽车，其特征在于：翼中折叠机构包括连接铰链与平面连杆机构；连接铰链用来连接中翼与外翼；其中，连接铰链处安装有平面连杆机构；平面连杆机构包括中间传动件、传动杆与驱动杆；中间传动件固定安装于连接铰链的铰链轴上，两根传动杆的传动端分别铰接于中间传动件两侧，两根传动杆的输出端分别与两根驱动杆的输入端铰接，两根驱动杆的驱动端分别与外翼和中翼的底面间铰接。

5.如权利要求4所述一种飞行汽车，其特征在于：连接铰链的铰链轴由安装于中翼上的外翼折叠驱动电机驱动转动；由外翼折叠驱动电机驱动中部连接铰链的铰链轴转动，带动中间传动件转动；最终由驱动杆驱动外翼向前转动。

6.如权利要求1所述一种飞行汽车，其特征在于：在由飞行模式转换为地面行驶模式时，首先控制中翼沿展向转动90度，随后控制中翼向后方转动90度，使中翼平行于汽车车身轴线；最后控制外翼向前转动90度，使外翼平行于汽车车身轴线；同时控制尾撑杆收缩。

7.如权利要求1所述一种飞行汽车，其特征在于：底盘上安装有动力系统，包括航空发动机、螺旋桨、电池组与前后车轮；其中，航空发动机安装于汽车车身上方设计的发动机舱内，航空发动机的输出轴向后伸出发动机舱并直接连接安装于汽车车身后端上方的螺旋桨，驱动螺旋桨转动；前后车轮分别安装于汽车车身前后两侧，由轮毂电机驱动转动；汽车车身内还安装有电子设备；电池组具有主电池组与副电池组，均安装于为汽车底盘上的电池舱内，用来为飞行汽车供电。

8.如权利要求1所述一种飞行汽车，其特征在于：在地面行驶模式下，航空发动机不工作，由主电池组为车轮的轮毂电机供电以驱动飞行汽车行驶；副电池组除了给电子设备供电，还给轮毂电机临时供电以备用；空中飞行模式下，将主电池组取出，由副电池组给电子设备供电，由航空发动机直接驱动螺旋桨。

9.如权利要求1所述一种飞行汽车，其特征在于：机翼展开过程中分为两种状态：第一种，中翼通过翼根折叠机构向前旋转的角度小于90°，使中翼和外翼保持一个正的安装角，用于起飞阶段；第二种，起飞后，中翼再旋转到最终水平位置，用于巡航阶段。