CN108860598A - 倾转旋翼式三栖飞行器 - Google Patents

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杨永琛
李小光
张杜江
程江峰
李宇博
陈韦杰
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C35/00—Flying-boats; Seaplanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60F—VEHICLES FOR USE BOTH ON RAIL AND ON ROAD; AMPHIBIOUS OR LIKE VEHICLES; CONVERTIBLE VEHICLES
    • B60F5/00—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media
    • B60F5/02—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media convertible into aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/52—Tilting of rotor bodily relative to fuselage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)

Abstract

本发明提供了一种倾转旋翼式三栖飞行器，包括飞行器主体结构以及与主体结构相连接的若干功能模块；所述的功能模块包括旋翼系统，倾转系统，地面行驶系统，水面浮力系统。其中，倾转系统直接连接到飞行器主体结构之上，旋翼系统通过倾转系统连接到飞行器主体之上，地面行驶系统和水面浮力系统直接连接到飞行器主体之上。本发明通过特殊的倾转系统实现飞行模式与地面/水面模式的切换，进而实现三栖动作，本发明可以应用于军事探查及飞行汽车等领域，并且可以极大地节约能量，增强飞行器的续航能力。

Description

倾转旋翼式三栖飞行器
技术领域
本发明涉及航空飞行动力机械领域，具体是一种倾转旋翼式三栖飞行器。
背景技术
目前，旋翼飞行器主要是靠电机驱动的，能够实现垂直起降的自主飞行器。具有结构简单，重量轻，操作相对简单、成本相对低等优点，可以在人员难以到达或开展工作的区域完成任务。可搭载云台摄像头与无线数传模块，尤其是在航拍方面，其“上帝视角”具有无与伦比的优势，可广泛应用于军用领域，民用领域，工业领域以及娱乐消费领域。
传统多旋翼（四旋翼居多）通常只能在空中进行工作，不能随心所欲地切换至水面行驶状态。而现有的可倾转式旋翼机多是将固定翼和旋翼式相结合，只方便了在空中行驶的要求，不能适应在水上和陆地的多栖要求。,并且没有考虑到在复杂气象条件与地理条件、有限工作半径及低巡航能力的限制之下，飞行器将不能工作等问题。
在传统四旋翼无法工作的地面及水面区域 ，若使用飞行器完成同样的任务，能够有效节约能源，增加飞行器的续航能力。因此，需要设计一种三栖的飞行器，增加传统旋翼飞行器的使用功能，满足人们的需求。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种倾转旋翼式三栖飞行器，通过特殊的倾转系统实现飞行模式与地面/水面模式的切换，进而实现三栖动作。
本发明包括无人机主体结构以及与主体结构相连接的若干功能模块,所述的功能模块包括倾转旋翼系统、地面行驶系统、飞行控制系统和水面浮力系统。
所述的无人机主体结构包括通过螺栓与纵梁连接的第一横梁和第二横梁。
所述的地面行驶系统包括通过轮子控制电机控制的若干轮子，轮子安装在第一横梁两端。
所述的倾转旋翼系统包括倾转舵机和桨叶，其中，倾转舵机上下分别安装有舵机上框架和舵机下框架，舵机下框架固定在第二横梁两端，舵机上框架上固定有电机，电机与桨叶连接。
所述的飞行控制系统和水面浮力系统与无人机主体结构固定连接，飞行控制系统分别控制轮子控制电机和倾转舵机。
所述的无人机主体结构各部件之间采用螺栓连接、铆接或焊接。
所述的水面浮力系统为固定在无人机主体结构外侧的若干浮力板。
本发明有益效果在于：
1. 水陆空转换装置灵巧便捷，能以非常规方式迅速反应并切换工作模式，可以在多地形和复杂危险情况下有效完成任务。
2. 该两栖无人机在结构上上预留了较大的设计空间，可搭载多种有效载荷，应用前景广泛。
3. 应用于军事探查及飞行汽车等领域，并且可以极大地节约能量，增强飞行器的续航能力。
附图说明
图1是三栖四旋翼飞行器实例1空中飞行状态连接示意图。
图2是三栖四旋翼飞行器实例1陆地行驶状态连接示意图。
图3是三栖四旋翼飞行器实例1水面行驶状态连接示意图。
图4是三栖四旋翼飞行器实例1主体结构示意图。
图5是倾转旋翼系统主视图。
图6是倾转旋翼系统左视图。
图7是倾转旋翼系统俯视图。
图8是三栖四旋翼飞行器主视图。
图9是三栖四旋翼飞行器左视图。
图10是三栖四旋翼飞行器俯视图。
图11是三栖四旋翼飞行器正等轴测图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明结构如图4以及图8至图11所示，包括无人机主体结构以及与主体结构相连接的若干功能模块,所述的功能模块包括倾转旋翼系统、地面行驶系统、飞行控制系统12和水面浮力系统13。
所述的无人机主体结构包括通过螺栓9与纵梁10连接的第一横梁1和第二横梁8。
所述的地面行驶系统包括通过轮子控制电机3控制的若干轮子2，轮子2安装在第一横梁1两端。
所述的倾转旋翼系统如图5至7所示，包括倾转舵机7和桨叶4，其中，倾转舵机上下分别安装有舵机上框架5和舵机下框架6，舵机下框架6固定在第二横梁8两端，舵机上框架5上固定有电机11，电机11与桨叶4连接。
所述的飞行控制系统12和水面浮力系统13与无人机主体结构固定连接，飞行控制系统分别控制轮子控制电机和倾转舵机。
所述的无人机主体结构各部件之间采用螺栓连接、铆接或焊接。
所述的水面浮力系统为固定在无人机主体结构外侧的若干浮力板。
三栖四旋翼飞行器结构构型工艺设计如下：
1：飞行器主体结构相互连接工艺可采用形式：螺栓连接、铆接或焊接
2：桨叶4与电机11相互连接工艺采用螺栓连接；
3：电机11与舵机上框架相互连接工艺采用螺栓连接；
4：倾转舵机与舵机下框架相互连接工艺采用螺栓连接；
5：舵机下框架与机体相互连接工艺采用螺栓连接；
6：轮子2与轮子控制电机3相互连接工艺采用螺栓连接；
7：轮子控制电机3与机体相互连接工艺采用螺栓连接。
三栖四旋翼飞行器系统结构构型工艺配合设计如下：
1：飞行器主体结构（横梁1、横梁8、纵梁10、螺栓9）采用2A和2B级螺纹连接；
2：轮子控制电机3与机体采用2A和2B级螺纹连接；
3：电机11与舵机上框架采用2A和2B级螺纹连接；
4：倾转舵机与舵机下框架采用2A和2B级螺纹连接；
5：舵机下框架与机体采用2A和2B级螺纹连接；
6：轮子2与轮子控制电机3采用2A和2B级螺纹连接。
三栖四旋翼飞行器空中飞行状态如图1，轮子和飞行器主体结构起支撑作用。四个舵机上框架处于铅垂状态，四个螺旋桨旋转，为飞行器产生升力。
三栖四旋翼飞行器陆地行驶状态如图2：当螺旋桨所在平面与飞行器主体结构所在平面垂直时，4个螺旋桨旋转，为飞行器前进提供动力。
三栖四旋翼飞行器水面行驶状态如图3：浮力装置13在水中为飞行器提供浮力，螺旋桨旋转为飞行器前进提供动力。
控制系统可通过控制轮子控制电机对轮子的转速进行控制，为飞行器提供额外的动力，实现冗余控制。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种倾转旋翼式三栖飞行器，其特征在于：包括无人机主体结构以及与主体结构相连接的若干功能模块,所述的功能模块包括倾转旋翼系统、地面行驶系统、飞行控制系统和水面浮力系统；
所述的无人机主体结构包括通过螺栓与纵梁连接的第一横梁和第二横梁；
所述的地面行驶系统包括通过轮子控制电机控制的若干轮子，轮子安装在第一横梁两端；
所述的倾转旋翼系统包括倾转舵机和桨叶，其中，倾转舵机上下分别安装有舵机上框架和舵机下框架，舵机下框架固定在第二横梁两端，舵机上框架上固定有电机，电机与桨叶连接；
所述的飞行控制系统和水面浮力系统与无人机主体结构固定连接，飞行控制系统分别控制轮子控制电机和倾转舵机。
2.根据权利要求1所述的倾转旋翼式三栖飞行器，其特征在于：所述的无人机主体结构各部件之间采用螺栓连接、铆接或焊接。
3.根据权利要求1所述的倾转旋翼式三栖飞行器，其特征在于：所述的水面浮力系统为固定在无人机主体结构外侧的若干浮力板。
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