CN108583867A - 一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，主要包括球形载人舱、飞行升力底板、仿生机翼、仿生尾翼、过渡机架、三组自平衡涵道风扇/桨叶装置、安全保护系统和电力自控系统，可旋转的球形载人舱的顶部和底部均与过渡机架的前端连接，仿生尾翼的前端与过渡机架的后端连接；仿生机翼固连在过渡机架的顶部，飞行升力底板固连在过渡机架的底部；三组自平衡涵道风扇/桨叶装置中的两组固定在仿生机翼上，另一组固定在仿生尾翼的首尾中线上，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置和安全保护系统均与电力自控系统以电连接。本发明结构简单，可垂直起降且可利用机体提供升力，能源损耗低，适用性好，造价较低，安全性高，同时有效解决了三涵道风扇的自平衡问题。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器。
背景技术
当前，飞行器发展日新月异，各类飞行器在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、军事等领域涉及广泛，但目前各领域的飞行器主要采用大型飞行器和小型或微型无人飞行器，鲜有小型载人飞行器以供普通人做飞行体验和日常生活出行。现有的飞行器大致可分为固定翼飞机和滑翔机、旋翼直升机和旋翼机、扑翼机以及倾转旋翼机，固定翼飞机和滑翔机一般均需要较长的起降跑道且价格昂贵，一般不适合于普通人做飞行体验和日常生活出行首选；旋翼直升机和旋翼机的飞行噪音振动较大且直升机操作复杂，不利于日常生活出行飞行使用，且飞行体验感极差；扑翼机为仿生飞行器一般重量较小，较适合做无人机使用；倾转旋翼机结合了固定翼和直升机特点作为新型飞行器，其虽具有很多优点，单其高造价和复杂操作不适合普通人日常使用和飞行体验。
其次，飞行器作为交通工具的设计方案层出不穷，尤其是多旋翼和涵道桨叶载人飞行器的设计深受广大科技工作的重视，但该类技术仍存在许多不足，如中国专利CN201521115297.2提供了一种多旋翼载人飞行器，包括具有可载人容纳腔的飞行器主体及设置在飞行器主体上的至少三个机臂，每个机臂上设有通过驱动装置驱动的上下两个螺旋桨，其技术为载人飞行器提供了一种工具，但仍存在一些问题，第一，其优选方案为四个机臂，且需要对称布置来通过两个机臂间抵消力矩达到整机的自平衡，如采用三个机臂则很难保证扭矩平衡；第二，其机臂采用的螺旋桨有较大的气动噪音，在载人或对外影响方面都较大，舒适感体验差；第三，其无设置安全系统，在电力故障或遇到较紧急情况下，无法保证所载人员安全，不适用普通人飞行体验和舒适生活出行。另外倾转三旋翼飞行器如何使其飞行性能更稳定和扭矩平衡仍然是近年来学术界的热点，有人提出通过力臂长短经过计算和转速相匹配经过复杂的计算算法调整来解决但仍不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可垂直起降且可利用机体提供升力、提高能源利用率且具有高安全性能的适应于普通人进行飞行体验或日常飞行出行的扭矩自平衡的三涵道风扇仿生飞行器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，主要包括球形载人舱、飞行升力底板、仿生机翼、仿生尾翼、过渡机架、三组自平衡涵道风扇/桨叶装置、安全保护系统和电力自控系统，所述可旋转的球形载人舱的顶部和底部均与过渡机架的前端连接，所述仿生尾翼的前端与过渡机架的后端连接；所述仿生机翼固连在过渡机架的顶部，所述飞行升力底板固连在过渡机架的底部；三组自平衡涵道风扇/桨叶装置中的两组固定在仿生机翼上，并对称位于球形载人舱的两侧，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置中的另一组固定在仿生尾翼的首尾中线上，所述电力自控系统和安全保护系统均固定在飞行器内，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置和安全保护系统均与电力自控系统以电连接。
所述球形载人舱可采用圆球形结构，也可采用橄榄球形或椭球形结构，球形载人舱由过渡机架夹持在最高点和最低点并可围绕两点旋转。
所述飞行升力底板主要包括底部导流板和两块侧部导流板，所述底部导流板首部平直且尾部弧形向下弯曲，两块侧部导流板的顶边缘与底部导流板的两侧边缘前部连接，飞行升力底板可有效在飞行器前进时产生下洗气流同时避免形成涡流，提升飞行器升力。
所述仿生机翼主要包括两个仿鸟翅膀的翼型体和一个连接固定座，两个翼型体上均设有用于安装自平衡涵道风扇/桨叶装置的通孔，两组自平衡涵道风扇/桨叶装置分别安装于两个翼型体的通孔中；两个翼型体对称布置在连接固定座的两端, 翼型体与连接固定座固连，形成一个流线型仿生翼；或者两个翼型体对称布置在连接固定座的两端，翼型体可围绕连接固定座的端部旋转。
所述仿生尾翼主要包括两个固定垂直尾翼和一个水平尾翼，用于保持飞行器稳定，两个垂直尾翼对称固定在水平尾翼的两端，所述仿生尾翼上的自平衡涵道风扇/桨叶装置安装在水平尾翼上或安装在两个垂直尾翼之间，不仅可为飞行器提供直接升力或推力，而且可在飞行器提供推力的同时加快飞行器顶面气流流速，形成飞行顶面与底面更高的流速差，进一步为飞行器提高升力。
所述过渡机架用于连接仿生尾翼、飞行升力底板和仿生机翼，同时用于固定球形载人舱，保证整体稳定性，可在过渡机架外周设有流线型蒙皮，确保整机流线性。
所述自平衡涵道风扇/桨叶装置主要包括至少一组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶、涵道筒架、摆动机构、动力机构及摆动动力机构；每组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶包括至少两个相互反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶；所述扭矩自平衡风扇/桨叶固定在涵道筒架内，所述摆动机构一端固定在涵道筒架上，另一端直接与摆动动力机构的动力输出轴连接或通过仿生机翼与摆动动力机构的动力输出轴连接，摆动动力机构固定于仿生机翼或仿生尾翼上，从而实现自平衡涵道风扇/桨叶装置或翼型体的角度旋转摆动；所述动力机构与扭矩自平衡风扇/桨叶连接并提供旋转动力，在为飞行器提供升力的同时提供前进动力。所述动力机构和摆动动力机构优选电动机，所述摆动机构优选固定在涵道筒架上的框架结构。
所述安全保护系统包含安全预警装置、应急防护装置和应急蓄能装置。所述安全预警装置包括信号处理器和/或传感器和/或探测器，传感器与信号处理器连接，探测器亦与信号处理器连接，传感器和/或探测器为飞行器提供气象环境信息和飞行姿态信息预警，传感器优选气象监测传感器和/或飞行姿态传感器等，探测器优选雷达探测器和/或视觉探测器等，所述信号处理器对传感器和探测器的信号进行分析，预警存在的危险信息。所述应急防护装置主要包括应急缓降装置和人员防护装置。所述应急缓降装置设在仿生机翼内或球形载人舱内，应急缓降装置优选包括浮力体，浮力体在充气膨胀后呈伞状或气球状，浮力体通过管道与内装高压氦气的瓶体连接，管道上安装有控制阀，控制阀与电力自控系统的电控装置的处理模块连接；通过传感器监测飞行器出现重大故障时，触发的高压氦气冲击的伞状或气球状的浮力体瞬时反应充气膨胀为飞行器提供高浮力，短时内使飞行器处于平浮状态，保护飞行器安全。所述人员防护装置安装在球形载人舱内，优选安全气囊和安全带等人员防护措施，可在紧急情况下自动触发，对人员作出防护机制，保证人员的安全。所述应急蓄能装置可保证紧急情况下或蓄能装置电力供应不足时不间电供电，为飞行器寻找安全降落地点提供电力，优选带充电功能的高能量密度的蓄电池组。
所述电力自控系统主要包括固定在飞行器内的储能装置以及电控装置，储能装置与电控装置电连接，所述电控装置包含信号采集模块、操作模块、显示模块和处理模块，信号采集模块和操作模块均与处理模块电连接，处理模块与显示模块电连接，自平衡涵道风扇/桨叶装置的摆动动力机构和动力机构以及应急防护装置的应急缓降装置与处理模块电连接，所述信号采集模块与安全预警装置的信号处理器连接，信号采集模块将采集的信号传输至处理模块，并经处理模块处理并循环检测去除冗余成分后，输出至显示模块进行显示或输出至应急防护装置和/或自平衡涵道风扇/桨叶装置执行自动操作，或通过操作模块发出指令经处理模块处理后输出至应急防护装置和/或自平衡涵道风扇/桨叶装置执行手动操作。所述储能装置可采用带充电功能的高能量密度的蓄电池组，主要供给各电力设备动力。
进一步，所述飞行升力底板的侧部导流板和/或仿生尾翼的垂直尾翼还可作为飞行器的起落支撑架使用。所述侧部导流板和垂直尾翼可由高弹性材料构成或底部设有高弹性材料，为飞行器降落提供缓冲。
进一步，所述扭矩自平衡风扇/桨叶可采用扭矩自平衡的无轴涵道风扇/桨叶，也可采用扭矩自平衡的有轴涵道风扇/桨叶。
进一步，所述固定在仿生机翼上的两组自平衡涵道风扇/桨叶装置还可采对旋的两组现有涵道风扇/桨叶代替。
进一步，所述仿生尾翼上还可以设有尾翼偏航装置，所述仿生尾翼通过尾翼偏航装置与过渡机架连接，尾翼偏航装置可使仿生尾翼在水平方向小角度摆动偏向，用于调整飞行器的飞行方向。所述尾翼偏航装置可采用带减速机的电机，也可采用电动缸或撑杆或油缸或气缸。
进一步，所述飞行器还可设有能量管理装置和无线充电装置，储能装置和应急蓄能装置均通过能量管理装置与电控装置电连接，储能装置和应急蓄能装置还均与无线充电装置电连接。储能装置和应急蓄能装置可在任意一组供电时，另一组采用无线充电保障电力供应，储能装置和应急蓄能装置可不间电互为备用。
进一步，所述飞行器还可设有路径规划处理单元，路径规划处理单元与处理模块相连接，可根据所设路径规划经处理器处理，实施自平衡涵道风扇/桨叶装置和/或尾翼偏航装置的调整，并实时通过所采集的安全预警装置的传感器和/或探测器信号作出规划调整。
进一步，所述电力自控系统还可设有人机语音交互装置，所述人机语音交互装置可识别飞行器驾驶员的声音并通过声控操作，可实现高舒适度的飞行体验。
进一步，所述飞行姿态传感器，主要包括三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等，可将传感器信号传输至信号处理器来调节涵道风扇/桨叶的运行状态，实现平稳飞行，减少空中气流扰动。所述气象监测用传感器优选风速风向传感器和温湿度传感器等。所述测距传感器优选激光传感器和超声波传感器等。
本发明采用可摆动的三组自平衡涵道风扇/桨叶装置为飞行器提供飞行动力并保证飞行器稳定，以过渡机架固定可旋转球形载人舱并连接仿生机翼、仿生尾翼和飞行升力底板构成一个符合空气动力学原理的飞行器。飞行器启动后，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置旋转自动提升至指定高度按设定线路摆动扭矩自平衡风扇/桨叶的角度，由自平衡涵道风扇/桨叶装置提供升力的同时提供前进飞行动力，飞行升力底板和仿生机翼为飞行器整机提供升力， 仿生尾翼加强整机稳定性。在飞行过程中，通过电力自控系统分别自动调整控制自平衡涵道风扇/桨叶装置的转速或摆动角度以及仿生尾翼的偏向角度，实现飞行器的加速或转向，同时以飞行姿态传感器实时监测飞行状态并通过信号处理器调节控制自平衡涵道风扇/桨叶装置的运行状态，减少气流扰动，增加飞行稳定性。另外本飞行器还设有多种安全保护措施，在能源供给方面，设有储能装置和应急蓄能装置，可不间电保证供电安全的同时，还可利用安全预警装置提前预警并做出规划调整避免出现危险，还可在失去动力或出现紧急情况时自动启用应急防护装置，保证飞行器和机上人员安全。
有益效果
1、本仿生飞行器的自平衡涵道风扇/桨叶装置解决了传统三旋翼飞行器的飞行不稳定和扭矩不平衡的问题，同时还极大的抑制了飞行气动噪音，增加了机上人员的舒适性。
2、仿生机翼和飞行升力底板的设计，可在飞行器前飞时降低风阻并提供升力，仿生尾翼的设计可提高飞行器的飞行稳定性，本符合空气动力学原理的飞行器减少传统旋翼或涵道旋翼的飞行能耗，加大飞行航程。
3、本仿生飞行器的安全保护系统不仅可利用应急预警装置提前预警并做出规划调整避免出现危险，还可在失去动力或出现紧急情况是自动启用应急防护装置，可大幅度提高飞行器的飞行安全，同时保障飞行器上人员的安全。
4、结构简单，可垂直起降且可利用机体提供升力，能源损耗低，适用性好，造价较低，安全性高，不仅适用于普通人员做载人飞行体验，还适应于普通人做日常生活出行工具，利于大幅推广和应用。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的A-A截面视图；
图3为本发明实施例1的仿生机翼B-B截面视图；
图4为本发明实施例1的自平衡涵道风扇/桨叶装置结构示意图；
图5为实施例1飞行器电力供应的示意图；
图6为本发明实施例2的结构示意图；
图7为本发明实施例2的C-C截面视图；
图8为本发明实施例2的仿生机翼D-D截面视图。
图中，1-球形载人舱，2-飞行升力底板，201-底部导流板，202-侧部导流板，3-仿生机翼，301-翼型体，302-连接固定座，4-仿生尾翼，401-垂直尾翼，402-水平尾翼，5-过渡机架，6-自平衡涵道风扇/桨叶装置，6’-现有涵道风扇/桨叶，601-自平衡风扇/桨叶，602-涵道筒架，603-摆动机构，604-动力机构，605-摆动动力机构，7-安全保护系统，701-安全预警装置，702-应急防护装置，703-应急蓄能装置，8-电力自控系统，801-储能装置，802-电控装置，803-能量管理装置，804-无线充电装置，9-尾翼偏航装置。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照图1、图2、图3、图4及图5，一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，主要包括球形载人舱1、飞行升力底板2、仿生机翼3、仿生尾翼4、过渡机架5、三组自平衡涵道风扇/桨叶装置6、安全保护系统7和电力自控系统8，所述可旋转的球形载人舱1的顶部和底部均与过渡机架5的前端连接，所述仿生尾翼4的前端与过渡机架5的后端连接；所述仿生机翼3固定在过渡机架5的顶部，所述飞行升力底板2固连在过渡机架5的底部；所述自平衡涵道风扇/桨叶装置6中的两组固定在仿生机翼3上，并对称位于球形载人舱1两侧，自平衡涵道风扇/桨叶装置6中的另一组固定在仿生尾翼4的首尾中线上，所述电力自控系统8和安全保护系统7均固定在飞行器内，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置6和安全保护系统7均与电力自控系统8以电连接。
所述球形载人舱1采用通透的内框架圆球形结构。所述飞行升力底板2主要包括底部导流板201和两块侧部导流板202，所述底部导流板201首部平直且尾部弧形向下弯曲（参见图3），两块侧部导流板202的顶边缘分别与底部导流板201的两侧边缘前部连接，飞行升力底板2可有效在飞行器前进时产生下洗气流同时避免形成涡流，提升飞行器升力，减少能源损耗。所述仿生机翼3主要包括两个仿鸟翅膀的翼型体301和一个连接固定座302，所述翼型体301上设有用于安装可旋转摆动的自平衡涵道风扇/桨叶装置6的通孔；所述翼型体301对称布置在连接固定座302的两端，翼型体301与连接固定座302固连，形成一个流线型仿生翼，可保证仿生机翼3顶部风流速度比飞行升力底板2的风速更快，压强更小，进一步增加飞行器的升力。所述仿生尾翼4主要包括两个垂直尾翼401和一个水平尾翼402，用于保持飞行器稳定，所述两个垂直尾翼401分别固定在水平尾翼402两端，所述水平尾翼402的中线位置设有通孔，用于安装固定可旋转摆动的自平衡涵道风扇/桨叶装置6；所述过渡机架5用于连接仿生尾翼4、飞行升力底板2和仿生机翼3，同时用于固定球形载人舱1，保证整体稳定性，可在过渡机架5外周设有流线型蒙皮，确保整机流线性。
所述自平衡涵道风扇/桨叶装置6主要包括一组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶601、涵道筒架602、摆动机构603、动力机构604及摆动动力机构605，该组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶601包括两个相互反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶；所述扭矩自平衡风扇/桨叶601固定在涵道筒架602内，所述摆动机构603一端固定在涵道筒架602上，另一端直接与摆动动力机构605的动力输出轴连接，所述摆动动力机构605固定于仿生机翼3或仿生尾翼4上；所述动力机构604通过齿轮与扭矩自平衡风扇/桨叶601连接并提供反向旋转动力，摆动机构603可围绕摆动动力机构605的动力输出轴旋转，摆动机构603带动内设扭矩自平衡风扇/桨叶601的涵道筒架602摆动，从而实现自平衡涵道风扇/桨叶装置6的摆动。所述动力机构604和摆动动力机构605选用电动机，所述摆动机构603选用固定在涵道筒架602上的框架结构。摆动动力机构605固定于仿生机翼3上时，本实施例中选择固定于仿生机翼3的翼型体301上，涵道筒架602固定于翼型体301的通孔内。本实施例中，扭矩自平衡风扇/桨叶601采用扭矩自平衡的无轴涵道风扇/桨叶。
所述安全保护系统7包含安全预警装置701、应急防护装置702和应急蓄能装置703。所述安全预警装置701包括信号处理器和传感器和探测器，传感器与信号处理器连接，探测器亦与信号处理器连接，传感器和探测器为飞行器提供气象环境信息和飞行姿态信息预警，传感器包括气象监测传感器和/或飞行姿态传感器等，探测器包括雷达探测器和/或视觉探测器等，所述信号处理器对传感器/探测器的信号进行分析，预警存在的危险信息。所述应急防护装置702包括应急缓降装置和人员防护装置。所述应急缓降装置设置在仿生机翼内，应急缓降装置可包括浮力体，浮力体在充气膨胀后呈伞状或气球状，浮力体通过管道与内装高压氦气的瓶体连接，管道上安装有控制阀，控制阀与电力自控系统8的电控装置802的处理模块连接；通过传感器或探测器监测飞行器出现重大故障时，触发高压氦气冲击的伞状或气球状的浮力体瞬时反应充气膨胀为飞行器提供高浮力，短时内使飞行器处于平浮状态，保护飞行器安全。所述人员防护装置安装在球形载人舱1内，优选安全气囊和安全带等人员防护措施，可在紧急情况下自动触发，对人员作出防护机制，保证人员的安全。所述应急蓄能装置703设在过渡机架5内，可保证紧急情况下或蓄能装置电力供应不足时不间电供电，为飞行器寻找安全降落地点提供电力，可选用带充电功能的高能量密度的蓄电池组。
所述电力自控系统8包括固定在飞行器内的储能装置801以及电控装置802，储能装置801与电控装置802电连接，所述电控装置802包含信号采集模块、操作模块、显示模块和处理模块，信号采集模块和操作模块均与处理模块电连接，处理模块与显示模块电连接，自平衡涵道风扇/桨叶装置6的摆动动力机构605和动力机构604以及应急防护装置702的应急救援装置均与处理模块电连接，所述信号采集模块与安全预警装置701的信号接收处理单元连接，信号采集模块将采集的信号传输至处理模块，并经处理模块处理并循环检测去除冗余成分后，输出至显示模块进行显示或输出至应急防护装置702和自平衡涵道风扇/桨叶装置6执行自动操作，或通过操作模块发出指令经处理模块处理后输出至应急防护装置702和自平衡涵道风扇/桨叶装置6执行手动操作。所述储能装置801可采用带充电功能的高能量密度的蓄电池组，主要供给各电力设备动力。
另外，本飞行器还设有能量管理装置803、无线充电装置804以及尾翼偏航装置9。储能装置801和应急蓄能装置703均通过能量管理装置803与电控装置802电连接，通过能量管理装置803对储能装置801和应急蓄能装置703进行监测，保持供电持续性；储能装置801和应急蓄能装置703还均与无线充电装置804电连接，通过无线充电装置804为耗尽电能的储能装置801或应急蓄能装置703进行充电。所述仿生尾翼4通过尾翼偏航装置9与过渡机架5连接，所述尾翼偏航装置可采用带减速机的电机。尾翼偏航装置可使仿生尾翼在水平方向小角度摆动偏向，来保证仿生尾翼偏航角度，用于调整飞行器的飞行方向，辅助实现飞行器转向控制。本飞行器的飞行升力底板2的侧部导流板202和仿生尾翼4的垂直尾翼401的底部设有高弹性材料，用于飞行器的降落缓冲。
所述飞行器还可设有路径规划处理单元，路径规划处理单元与处理模块相连接，可根据所设路径规划经处理器处理，实施自平衡涵道风扇/桨叶装置及尾翼偏航装置的调整，并实时通过所采集的安全预警装置的传感器和/或探测器信号作出规划调整。
所述飞行姿态传感器，主要包括三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等，可将传感器信号传输至信号处理器来调节涵道风扇/桨叶的运行状态，实现平稳飞行，减少空中气流扰动。所述气象监测用传感器包括风速风向传感器和温湿度传感器等。所述测距传感器包括激光传感器和超声波传感器等。
实施例2
参照图6、图7和图8，一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，与实施例1的主要区别在于：本实施例的飞行升力底板2固连在过渡机架5的底部并与仿生尾翼4底面形成整体，构成全流线型升力底板。所述仿生尾翼4固连在过渡机架5上，且过渡机架5外周顶部的流线型蒙皮与仿生尾翼4的水平尾翼402顶面形成飞行器的流线型顶面。所述仿生机翼3的两个翼型体301对称布置在连接固定座302的两端，翼型体301可围绕连接固定座302的端部旋转。对于布置于仿生机翼3上的两组自平衡涵道风扇/桨叶装置，两组自平衡涵道风扇/桨叶装置均用现有涵道风扇/桨叶6’代替并与翼型体301固连，两组现有涵道风扇/桨叶6’的旋转方式为对旋。仿生机翼3的翼型体301与摆动动力机构605的动力输出轴连接，摆动动力机构605固定在仿生机翼3的连接固定座302上，可驱动翼型体301围绕摆动动力机构605的动力输出轴旋转。飞行器尾部的自平衡涵道风扇/桨叶装置6设在两个垂直尾翼401之间；飞行器尾部的自平衡涵道风扇/桨叶装置6的摆动动力机构605固定于仿生尾翼4的垂直尾翼401上。对于飞行器尾部的自平衡涵道风扇/桨叶装置6，该自平衡涵道风扇/桨叶装置6包括一组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶，该组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶包括上下布置的相互之间可反向旋转的两个扭矩自平衡风扇/桨叶。上下布置的两个扭矩自平衡风扇/桨叶均采用扭矩自平衡的有轴涵道风扇/桨叶。上下布置的两个扭矩自平衡风扇/桨叶均与动力机构连接。本实施例中，动力机构可选用双轴电动机，也可选用两个电动机。双轴电动机的两轴旋转方向相反或两个电动机的旋转方向相反。另本实施例无需设尾翼偏航装置。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：本实施的球形载人舱1采用橄榄球形载人舱；对于布置于仿生机翼3上的两组自平衡涵道风扇/桨叶装置6，两组自平衡涵道风扇/桨叶装置6的摆动机构603一端固定在涵道筒架602上，另一端通过仿生机翼3的翼型体301与摆动动力机构605的动力输出轴连接，所述摆动动力机构605固定于仿生机翼3的连接固定座302上，可驱动翼型体301围绕摆动动力机构605的动力输出轴旋转。本实施例中，扭矩自平衡风扇/桨叶采用扭矩自平衡的有轴涵道风扇/桨叶。其余同实施例1。
Claims (10)
1.一种扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，主要包括球形载人舱、飞行升力底板、仿生机翼、仿生尾翼、过渡机架、三组自平衡涵道风扇/桨叶装置、安全保护系统和电力自控系统，所述可旋转的球形载人舱的顶部和底部均与过渡机架的前端连接，所述仿生尾翼的前端与过渡机架的后端连接；所述仿生机翼固连在过渡机架的顶部，所述飞行升力底板固连在过渡机架的底部；三组自平衡涵道风扇/桨叶装置中的两组固定在仿生机翼上，并对称位于球形载人舱的两侧，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置中的另一组固定在仿生尾翼的首尾中线上，所述电力自控系统和安全保护系统均固定在飞行器内，三组自平衡涵道风扇/桨叶装置和安全保护系统均与电力自控系统以电连接。
2.根据权利要求1所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述仿生机翼主要包括两个仿鸟翅膀的翼型体和一个连接固定座，两个翼型体上均设有用于安装自平衡涵道风扇/桨叶装置的通孔，两组自平衡涵道风扇/桨叶装置分别安装于两个翼型体的通孔中；两个翼型体对称布置在连接固定座的两端, 翼型体与连接固定座固连，形成一个流线型仿生翼；或者两个翼型体对称布置在连接固定座的两端，翼型体可围绕连接固定座的端部旋转。
3.根据权利要求1或2所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述仿生尾翼主要包括两个固定垂直尾翼和一个水平尾翼，两个垂直尾翼对称固定在水平尾翼的两端，所述仿生尾翼上的自平衡涵道风扇/桨叶装置安装在水平尾翼上或安装在两个垂直尾翼之间。
4.根据权利要求1或2所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述自平衡涵道风扇/桨叶装置主要包括至少一组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶、涵道筒架、摆动机构、动力机构及摆动动力机构；每组可反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶包括至少两个相互反向旋转的扭矩自平衡风扇/桨叶；所述扭矩自平衡风扇/桨叶固定在涵道筒架内，所述摆动机构一端固定在涵道筒架上，另一端直接与摆动动力机构的动力输出轴连接或通过仿生机翼与摆动动力机构的动力输出轴连接，摆动动力机构固定于仿生机翼或仿生尾翼上；所述动力机构与扭矩自平衡风扇/桨叶连接。
5.根据权利要求1或2或4所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述飞行升力底板主要包括底部导流板和两块侧部导流板，所述底部导流板首部平直且尾部弧形向下弯曲，两块侧部导流板的顶边缘与底部导流板的两侧边缘前部连接。
6.根据权利要求1或2或4所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述安全保护系统包含安全预警装置、应急防护装置和应急蓄能装置，所述安全预警装置包括信号处理器和/或传感器和/或探测器，传感器与信号处理器连接，探测器亦与信号处理器连接；所述应急防护装置主要包括应急缓降装置和人员防护装置；所述应急缓降装置设在仿生机翼内或球形载人舱内，所述人员防护装置安装在球形载人舱内。
7.根据权利要求6所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述电力自控系统主要包括固定在飞行器内的储能装置以及电控装置，储能装置与电控装置电连接，所述电控装置包含信号采集模块、操作模块、显示模块和处理模块，信号采集模块和操作模块均与处理模块电连接，处理模块与显示模块电连接，自平衡涵道风扇/桨叶装置的摆动动力机构和动力机构以及应急防护装置的应急缓降装置与处理模块电连接，所述信号采集模块与安全预警装置的信号处理器连接，信号采集模块将采集的信号传输至处理模块，并经处理模块处理并循环检测去除冗余成分后，输出至显示模块进行显示或输出至应急防护装置和/或自平衡涵道风扇/桨叶装置执行自动操作，或通过操作模块发出指令经处理模块处理后输出至应急防护装置和/或自平衡涵道风扇/桨叶装置执行手动操作。
8.根据权利要求4所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述扭矩自平衡风扇/桨叶可采用扭矩自平衡的无轴涵道风扇/桨叶，或采用扭矩自平衡的有轴涵道风扇/桨叶。
9.根据权利要求1或2所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述球形载人舱采用圆球形结构，或采用橄榄球形，或采用椭球形结构，球形载人舱由过渡机架夹持并可旋转。
10.根据权利要求1或2所述的扭矩自平衡三涵道风扇仿生飞行器，其特征在于，所述仿生尾翼上还设有尾翼偏航装置，所述仿生尾翼通过尾翼偏航装置与过渡机架连接。
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