CN107933914B - 水空两栖观光电动旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

一种水空两栖观光电动旋翼飞行器,整机包含上部涵道风扇平台，中间观光客舱，下部水用船体模块，提供一种水空两栖的观光工具。实现方式为在水滴状流线型船体结构上方，安置透明观光用客舱，并在客舱上方加装涵道风扇平台结构安置涵道风扇提供升空与飞行的动力。水密舱附加安全装置，通过失效弹出的保护方式，为动力失效条件下的安全平稳水上着陆提供保障。本发明通过涵道风扇的动力系统能够很大程度上解决传统水上飞机的滑跑距离较长的问题，能够实现垂直起降，同时，采用4涵道风扇的设计，极大的避免了全动力失效的情况，设计了额外的保护措施，提高了安全性，在航空邻域以及相关领域有一定的应用价值。

Description

水空两栖观光电动旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及水空两栖飞行器，特别是一种水空两栖观光电动旋翼飞行器。

背景技术

水上飞机在军事上可用于侦察、反潜和救援活动，在民用方面可用于运输、森林消防和观光游玩。水上飞机的主要优势在于可以在水域辽阔的河、湖、江、海水面上使用，安全性好，不需要跑道，使用灵活，机动性好，地面辅助设施较经济，飞机吨位不受限制。水上飞机不仅具备普通飞机的气动特性，同时也具有水上起降，水面航行的水动特性，具有较宽的应用范围。

目前的水上飞机多采用传统的滑跑式设计，飞机具有起飞滑跑距离长，起飞航速要求较高的特点，同时飞行器从拉起到水面脱离阶段存在一个极大水面表面，拉起速度不够,存在危险。水上飞机起飞降落产生的水花溅起对飞行器的动力系统会造成不同程度的影响，影响的大小取决于水上飞行器的布局方式。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种水空两栖观光电动旋翼飞行器，采用双动力、电力能源，有效解决传统滑跑式水上飞行器的固有缺点，同时具备水下航行能力，拓宽了运行的空间。

本发明的技术解决方案如下：

一种水空两栖观光电动旋翼飞行器，其特点在于：包括上部涵道风扇平台、连接结构和下部船体，动力系统包括水用螺旋桨与4组空用涵道风扇，船体自上而下成渐缩式的船体结构；

所述的上部涵道风扇平台为圆盘形，该涵道风扇平台的中间具有可打开天窗，四周是中心对称分布的4个涵道风扇，4个涵道风扇采用4个电机独立工作，风扇上方具有可收缩快门，所述的圆盘形涵道风扇平台上还有可活动面板、四周内嵌可伸缩栏杆和用于固定椅子的固定孔，在所述的涵道风扇平台的内部空间铺设太阳能平板，将光伏系统作为辅助能源系统；

所述的连接结构件包括4根连接所述的涵道风扇平台和下部船体的伸缩杆，4根伸缩杆的伸缩与4组涵道风扇的转速由控制系统调整；

所述的下部船体的横切面形呈水滴状流线型，自上而下依次是客舱、电子器件舱、隔离舱、水密舱、安全装置和水用螺旋浆，所述的客舱，包括消除座椅震动机构、驾驶室、360度环面树脂基透明材料观光壁面；所述的电子器件舱内设置电池组、液冷系统、所述的控制系统和一个伸出船体尾外的所述的水用螺旋桨结构，所述的水用螺旋桨结构由依次相连的船体伸出杆、水平舵机、垂直舵机、发动机和水用螺旋桨构成，所述的控制系统通过所述的水平舵机、垂直舵机控制所述的水用螺旋桨的倾转，船体最下方是水密舱，由舵机展开或收缩的缓冲隔水材料包围的充气气囊构成的安全的、可展开的水密舱。

所述的圆盘型涵道风扇框架平台安装有活动式表面，表面布局一定安装孔，用以固定桌椅和伞，并在内部装有太阳能光伏系统。

所述的客舱的座位具有减震机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用非传统的布局，渐缩式的船体结构减小了脱离的接触面积，减少了脱离时表面张力，降低了起飞状态下对升力的要求。

2)本发明采用涵道风扇动力系统，避免了水花溅射影响同时实现了垂直起降，克服了传统起飞滑跑距离长，速度高的缺点。

3)本发明采用特殊的兼容气囊的可展开式水密舱作为紧急防护装置。

4)本发明具有两种航行控制方法：

水面航行模式：水面航行模式下，所述的涵道风扇可选择不工作，由底部船体结构的后方的水用螺旋桨通过独立发动机带动。

空中飞行模式：空中飞行模式下，所述的水用螺旋桨停止工作，采用4个涵道风扇提供动力。当悬停与垂直上升时，飞行器保持与地面水平，向前前进过程中通过一个涵道风扇平台小的倾斜角来提供前进动力。

5)通过将涵道风扇与机身主体倾转运动解耦，通过4根伸缩杆架构，在保持客舱平稳水平的同时，提高了最大可提供的前推力，极大的改良了飞行器的舒适性与性能。

6)利用所述的涵道风扇平台的内部空间，在平台内部铺设太阳能平板，将光伏系统作为辅助能源系统，另一方面，利用所述的圆盘形涵道风扇平台上还有可活动面板、四周内嵌可伸缩栏杆和用于固定椅子的固定孔，为水面航行过程提供外部露天休闲区。

附图说明

图1为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的外形结构立体图

图2为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的外形结构正视图

图3为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的外形结构左视图

图4为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的外形结构俯视图

图5为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的功能单元布局图

图6为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的涵道风扇平台结构图

图7为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的水用桨旋转结构示意图

图8为本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器的安全装置结构图

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明提供的水空两栖观光飞行器进行详细说明。

图1至图4依次是本发明构成的水空两栖观光电动旋翼飞行器的立体图、正视图、侧视图、俯视图。由图可见，本发明水空两栖观光电动旋翼飞行器，包括上部涵道风扇平台1、连接结构2和下部船体3，动力系统包括水用螺旋桨5与4组空用涵道风扇4，船体自上而下成渐缩式的船体结构；

所述的上部涵道风扇平台1为圆盘形，该涵道风扇平台1的中间具有可打开天窗6，四周是中心对称分布的4个涵道风扇4，4个涵道风扇采用4个电机独立工作，风扇上方具有可收缩快门，所述的圆盘形涵道风扇平台上还有可活动面板、四周内嵌可伸缩栏杆7和用于固定椅子的固定孔，在所述的涵道风扇平台的内部空间铺设太阳能平板，将光伏系统作为辅助能源系统；

所述的连接结构件2包括4根连接所述的涵道风扇平台1和下部船体3的伸缩杆，4根伸缩杆的伸缩与4组涵道风扇4的转速由控制系统(图中未示)调整；所述的下部船体3的横切面形呈水滴状流线型，自上而下依次是客舱、电子器件舱、隔离舱、水密舱、安全装置和水用螺旋浆5，所述的客舱，包括消除座椅震动机构、驾驶室、360度环面树脂基透明材料观光壁面；所述的电子器件舱内设置电池组、液冷系统、所述的控制系统和一个伸出船体尾外的所述的水用螺旋桨结构，所述的水用螺旋桨结构由依次相连的船体伸出杆8、水平舵机9、垂直舵机10、发动机和水用螺旋桨5构成，所述的控制系统通过所述的水平舵机9、垂直舵机10控制所述的水用螺旋桨5的倾转，船体最下方是水密舱，由舵机展开或收缩的缓冲隔水材料包围的充气气囊构成的安全的、可展开的水密舱。

所述的圆盘型涵道风扇框架平台1安装有活动式表面，表面布局一定安装孔，用以固定桌椅和伞，并在内部装有太阳能光伏系统。

所述的客舱的座位具有减震机构。

本飞行器主要运作模式包括：

水面运行模式：当飞行器位于水面航行时，主要动力系统来源于水用螺旋桨5、同时可以借助倾转涵道风扇平台来通过涵道风扇4提供辅助的动力。当选择不使用涵道风扇系统，通过旋翼平台的内置收缩快门机构封闭涵道风扇，并开启客舱上部天窗6，登上平台，天窗开启后，旋翼平台内内置围栏7将自动伸出保证平台上用户安全。平台上表面设置若干固定圆孔，可以固定包括小型桌椅，遮阳伞等设备，实现用户的近海露天体验。

空中飞行模式：当飞行器位于空中飞行时，主要动力系统为4组涵道风扇4。此时，水用螺旋桨5通过由竖直舵机10、水平舵机9、伸缩杆8构成的旋转机构，调整桨叶平面朝向飞行器的侧向，以实现降低阻力的目的。通过控制系统调整4根伸缩杆的伸缩行程与4组涵道风扇4的转速，以实现转弯，提供前进动力与足够的推力。

水面运行模式与空中飞行模式的直接过渡：此时，通过4组涵道风扇置位于水平状态，实现主要的提升，同时倾转所述的水用螺旋桨5以倾斜角度实现辅助脱离水面。

所述的水用螺旋桨的旋转结构如图7所示，所述的水用螺旋桨结构由依次相连的船体伸出杆8、水平舵机9、垂直舵机10、发动机和水用螺旋桨5构成，所述的控制系统通过所述的水平舵机9、垂直舵机10控制所述的水用螺旋桨5的倾转，船体伸出杆8内布置电线，通过水平舵机8控制所述水用螺旋桨5的桨叶的水平面的姿态角，通过竖直舵面10控制桨叶垂直方向的姿态角，以实现对桨叶5的倾转。

所述的客舱:本飞行器使用透明的环氧树脂材料作为壁面，圆周式环形壁面布局提供360度全景观光体验。内部周向布置4人座位，前部隔离为驾驶舱。

本飞行器主要使用能源是位于电池舱的电池为主要能源，同时，通过旋翼平台内部安置太阳能平板收集太阳能转换电力作为辅助能源。旋翼平台上表面采用透射率高、反射率低、强度大的玻璃材料覆盖于表面，实现尽可能低的太阳能逸散。

安全保障系统：本飞行器主要运行地域为大面积水域上空，考虑到安全防护，本飞行器设计了独特的安全保障系统，以实现在动力失效等意外情况发生下，能够相对平稳的迫降于水面。安全保障系统如图8所示，在正常工作状态下，安全保障系统保持闭合，位于主船体底部，水密舱的下侧。在意外紧急情况发生下，安全保障系统通过舵机11展开，通过展开的大面积以及内部铺设的缓冲隔水材料12和充气气囊13实现飞行器迫降的缓冲。

实验表明，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用非传统的布局，渐缩式的船体结构减小了脱离的接触面积，减少了脱离时表面张力，降低了起飞状态下对升力的要求。

2)本发明采用涵道风扇动力系统，避免了水花溅射影响同时实现了垂直起降，克服了传统起飞滑跑距离长，速度高的缺点。

3)本发明采用特殊的兼容气囊的可展开式水密舱作为紧急防护装置。

4)本发明具有两种航行控制方法：

水面航行模式：水面航行模式下，所述的涵道风扇可选择不工作，由底部船体结构的后方的水用螺旋桨通过独立发动机带动。

空中飞行模式：空中飞行模式下，所述的水用螺旋桨停止工作，采用4个涵道风扇提供动力。当悬停与垂直上升时，飞行器保持与地面水平，向前前进过程中通过一个涵道风扇平台小的倾斜角来提供前进动力。

5)通过将涵道风扇与机身主体倾转运动解耦，通过4根伸缩杆架构，在保持客舱平稳水平的同时，提高了最大可提供的前推力，极大的改良了飞行器的舒适性与性能。

6)利用所述的涵道风扇平台的内部空间，在平台内部铺设太阳能平板，将光伏系统作为辅助能源系统，另一方面，利用所述的圆盘形涵道风扇平台上还有可活动面板、四周内嵌可伸缩栏杆和用于固定椅子的固定孔，为水面航行过程提供外部露天休闲区。

Claims (3)

1.一种水空两栖观光电动旋翼飞行器，其特征在于：包括上部涵道风扇平台(1)、连接结构(2)和下部船体(3)，动力系统包括水用螺旋桨(5)与4组空用涵道风扇(4)，船体自上而下成渐缩式的船体结构；

所述的上部涵道风扇平台(1)为圆盘形，该涵道风扇平台(1)的中间具有可打开天窗(6)，四周是中心对称分布的四个涵道风扇(4)，4个涵道风扇采用4个电机独立工作，风扇上方具有可收缩快门，所述的圆盘形涵道风扇平台上还有可活动面板、四周内嵌可伸缩栏杆(7)和用于固定椅子的固定孔，在所述的涵道风扇平台的内部空间铺设太阳能平板，将光伏系统作为辅助能源系统；

所述的连接结构(2)包括4根连接所述的涵道风扇平台(1)和下部船体(3)的伸缩杆，4根伸缩杆的伸缩与4组涵道风扇(4)的转速由控制系统调整；

所述的下部船体(3)的横切面形呈水滴状流线型，自上而下依次是客舱、电子器件舱、隔离舱、水密舱、安全装置和水用螺旋桨(5)，所述的客舱，包括消除座椅震动机构、驾驶室、360度环面树脂基透明材料观光壁面；所述的电子器件舱内设置电池组、液冷系统、所述的控制系统和一个伸出船体尾外的水用螺旋桨结构，所述的水用螺旋桨结构由依次相连的船体伸出杆(8)、水平舵机(9)、垂直舵机(10)、发动机和水用螺旋桨(5)构成，所述的控制系统通过所述的水平舵机(9)、垂直舵机(10)控制所述的水用螺旋桨(5)的倾转，船体最下方是水密舱，由舵机(11)展开或收缩的缓冲隔水材料(12)包围的充气气囊(13)构成的安全的、可展开的水密舱。

2.根据权利要求1所述的水空两栖观光电动旋翼飞行器，其特征在于圆盘型涵道风扇平台安装有活动式表面，表面布局一定安装孔，用以固定桌椅和伞，并在内部装有太阳能光伏系统。

3.根据权利要求1或2所述的水空两栖观光电动旋翼飞行器，其特征在于所述的客舱的座位具有消除座椅震动机构。

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