CN110466739A - 一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器 - Google Patents

一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器 Download PDF

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杨睿
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Abstract

本发明公开了一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，包括：内部充有氦气的飞翼(1)；位于飞翼尾部的垂直尾翼(2)；位于飞翼前缘处的关于飞行器纵轴(6)对称的两个旋翼(3)；以及尾部操纵旋翼(4)；飞翼上套有若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环(5)；旋翼为倾转旋翼，能在水平位置和垂直位置相互切换；本发明提供一种环保、低成本、充分可行的飞行器，实现了空气浮力和飞翼空气动力相结合，其中空气浮力不消耗飞行器自身携带的电能或者是燃料，因此可以大大减小飞行器能源的消耗，提高了飞行器的续航时间，具有良好的可操纵性和稳定性。

Description

一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，实现了空气浮力和飞翼空气动力相结合，适合作为一种长续航时间飞行器。
背景技术
传统的飞行器一般为固定翼飞行器或旋翼飞行器，二者均是依靠空气动力原理来产生升力。固定翼飞行器的机翼固定于机身且不会相对机身运动，由动力装置产生前进的推力或拉力，靠空气对机翼的作用力而产生升力。旋翼飞行器利用旋转的旋翼相对气流作用来产生升力。但传统的这两种飞行器都具有续航时间较短的缺点，这是由于飞行器自身携带的电能或者是燃料有限导致的。
发明内容
针对传统固定翼飞行器或旋翼飞行器的续航时间较短的问题，本发明提出了一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，实现了空气浮力和飞翼空气动力相结合，其中空气浮力不消耗飞行器自身携带的电能或者是燃料，因此可以大大减小飞行器能源的消耗，用以实现长续航时间飞行，具有良好的可操纵性和稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，包括内部充有氦气的飞翼；位于飞翼尾部的垂直尾翼；位于飞翼前缘处的关于飞行器纵轴对称的两个旋翼；以及尾部操纵旋翼。
与现有技术相比，本发明的飞行器具备以下优点：
(1)传统的飞行器一般为固定翼飞行器或旋翼飞行器，二者均是依靠空气动力原理来产生升力，由于飞行器自身携带的电能或者是燃料有限，导致了飞行器续航时间较短。本发明提出飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，实现了空气浮力和飞翼空气动力相结合，其中空气浮力不消耗飞行器自身携带的电能或者是燃料，因此可以大大减小飞行器能源的消耗。
(2)飞翼前缘处安装有关于飞行器纵轴对称的两个倾转旋翼，倾转旋翼处于水平位置时，飞行器进行水平飞行，倾转旋翼处于垂直位置时，飞行器进行垂直飞行，这样可以实现水平飞行、垂直起降和悬停。
(3)本发明的飞行器通过飞翼内充氦气的旋翼推进方案设计，提高了飞行器的续航时间，且成本低廉，对环境无污染。可看出，本发明提供的飞行器为一种环保、低成本、充分可行的方案。
附图说明
图1为本发明飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器的实施例1整体结构示意图；
图2为本发明的倾转旋翼实现水平位置和垂直位转动所用的连杆机构示意图；
图3为本发明飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器的实施例2整体结构示意图；
图4为本发明飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器的实施例3整体结构示意图；
图5为本发明飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器的实施例4整体结构示意图；
图6为本发明飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器的实施例5整体结构示意图。
图中：
1-充氦气的飞翼；2-垂直尾翼；3-旋翼；4-尾部操纵旋翼；5-硬质材料扁平环；
6-飞行器纵轴；7-连杆机构；8-电机；9-尾舵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步描述。
本发明提出的飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，充分发挥了空气浮力和飞翼空气动力相结合的优势，弥补了传统固定翼飞行器或旋翼飞行器仅仅依靠空气动力原理来产生升力的不足，因此可以大大减小飞行器能源的消耗，满足了飞行器长续航时间执行任务的需要。
本发明的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，如图1所示，包括内部充有氦气的飞翼1；位于飞翼1尾部的垂直尾翼2；位于飞翼前缘处的关于飞行器纵轴6对称的两个旋翼3；以及尾部操纵旋翼4。尾部操纵旋翼4安装在飞翼1尾部。所述的飞翼1上套有若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环5，以保持飞翼形状。
优选的，旋翼3为倾转旋翼，能在水平位置和垂直位置相互切换，水平位置时产生向前的动力，垂直位置时产生向上的升力。
飞翼1内部设计有密封空间，密封空间关于飞行器纵轴6对称，或者飞翼1设计为中空的密封结构体。为密封空间设计通气道，充入氦气，当充完氦气后保持空间密封。在飞翼1外套硬质材料扁平环5，起到加固飞翼1结构体和保持飞翼1外形的作用。由于氦气密度远小于空气，产生的空气浮力不需要消耗飞行器自身携带的电能或者是燃料。
实施例1：
本发明提出的飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器采用了如图1其所示组成方式。
飞行器采用一个内部充有氦气的飞翼1结构，飞翼1优选流线型气动外形。为了保持飞翼形状，若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环5套在充氦气的飞翼1上。充氦气的飞翼1充完氦气后保持密封。
位于充氦气的飞翼1尾部的两个垂直尾翼2主要使得飞行器在偏航方向上具有稳定性，这两个垂直尾翼2与充氦气的飞翼1是固定连接的。
充氦气的飞翼1前缘处安装有关于飞行器纵轴对称的两个倾转旋翼3，倾转旋翼3可以完成水平位置和垂直位置的相互切换，水平位置时产生向前的动力，垂直位置时产生向上的升力。
尾部操纵旋翼4安装于两个垂直尾翼2之间，配合飞翼前缘处的两个倾转旋翼3来实现飞行器俯仰方向的控制。
本发明中的倾转旋翼3是采用连杆机构实现的，图2展示了状态切换过程，其中标号7代表连杆机构，8代表电机，从该图第一种状态(图2左例)可以看出，倾转旋翼3固定在连杆机构7的一端，电机8固定在连杆机构7的另外一端，按图中左右顺序，其中所示的连杆机构包括连接倾转旋翼3的左侧的杆、连接电机8的右侧的杆、以及连接左侧杆和右侧杆的中间杆，电机8带动连杆机构7右侧的杆转动，从而牵动中间杆和左侧杆按照规律运转，当倾转旋翼3到达水平位置或垂直位置时，电机输出力矩固定倾转旋翼3的旋翼轴位置，从而锁定倾转旋翼3处于水平位置或垂直位置。该图第二种状态(图2右例)是实现倾转旋翼3水平位置的一种示意。
实施例2：
如图3所示，飞行器在原实施例1的基础上进行了简化，此时旋翼3不再具有倾转功能，仅仅固定在水平位置，产生向前的动力，飞行器不再具有垂直飞行功能。
所述飞行器采用一个内部充有氦气的飞翼1结构，飞翼1优选流线型气动外形。为了保持飞翼形状，若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环5套在充氦气的飞翼1上。充氦气的飞翼1充完氦气后保持密封。
位于充氦气的飞翼1尾部的两个垂直尾翼2主要使得飞行器在偏航方向上具有稳定性，这两个垂直尾翼2与充氦气的飞翼1是固定连接的。
充氦气的飞翼1前缘处安装有关于飞行器纵轴对称的两个旋翼3，此时旋翼3固定为水平位置，产生动力向前。
尾部操纵旋翼4安装于两个垂直尾翼2之间，配合飞翼前缘处的两个旋翼3来实现飞行器俯仰方向的控制。
实施例3：
如图4所示，飞行器在原实施例1的基础上进行了简化，此时旋翼3不再具有倾转功能，仅仅固定在垂直位置，产生向上的动力，飞行器主要具有垂直飞行功能，但是也能实现一定的水平飞行功能。
所述飞行器采用一个内部充有氦气的飞翼1结构，飞翼优选流线型气动外形。为了保持飞翼形状，若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环5套在充氦气的飞翼1上。充氦气的飞翼1充完氦气后保持密封。
位于充氦气的飞翼1尾部的两个垂直尾翼2主要使得飞行器在偏航方向上具有稳定性，这两个垂直尾翼2与充氦气的飞翼1是固定连接的。
充氦气的飞翼1前缘处安装有关于飞行器纵轴对称的两个旋翼3，此时旋翼3固定为垂直位置，产生动力向上，主要具有垂直飞行功能；此外，垂直旋翼3配合尾部操纵旋翼4，通过对三个旋翼转速的调整，使飞行器机体倾斜，也能实现一定的水平飞行功能。
尾部操纵旋翼4安装于两个垂直尾翼2之间，配合飞翼前缘处的两个旋翼3来实现飞行器俯仰方向的控制。
实施例4：
如图5所示，飞行器在原实施例1的基础上进行了变化，此时尾部操纵旋翼4有两个，分别位于两个垂直尾翼2的外侧。由原来实施例1中一个尾部操纵旋翼4变化为两个，这样尾部操纵旋翼4既可以实现飞行器俯仰方向的控制，又可以实现飞行器滚转和偏航的控制。
所述飞行器采用一个内部充有氦气的飞翼1结构，飞翼优选流线型气动外形。为了保持飞翼形状，若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环5套在充氦气的飞翼1上。充氦气的飞翼1充完氦气后保持密封。
位于充氦气的飞翼1尾部的两个垂直尾翼2主要使得飞行器在偏航方向上具有稳定性，这两个垂直尾翼2与充氦气的飞翼1是固定连接的。
充氦气的飞翼1前缘处安装有关于飞行器纵轴对称的两个倾转旋翼3，倾转旋翼3可以完成水平位置和垂直位置的相互切换，水平位置时产生向前的动力，垂直位置时产生向上的升力。
尾部操纵旋翼4有两个，分别位于两个垂直尾翼2的外侧，配合飞翼前缘处的两个倾转旋翼3来实现飞行器俯仰方向、滚转和偏航的控制。
实施例5：
如图6所示，飞行器在原实施例1的基础上进行了变化，此时没有了尾部操纵旋翼4和两个垂直尾翼2，取而代之的是关于飞行器纵轴6对称的两个尾舵9。
所述飞行器采用一个内部充有氦气的飞翼1结构，飞翼优选流线型气动外形。为了保持飞翼形状，若干个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环4套在充氦气的飞翼1上。充氦气的飞翼1充完氦气后保持密封。
位于充氦气的飞翼1尾部的两个尾舵2主要用于飞行器俯仰方向的控制。
充氦气的飞翼1前缘处安装有关于飞行器纵轴对称的两个倾转旋翼3，倾转旋翼3可以完成水平位置和垂直位置的相互切换，水平位置时产生向前的动力，垂直位置时产生向上的升力。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它很多等同变换和变动。比如，垂直尾翼2由两个减少为一个，这里无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变换和变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，包括：内部充有氦气的飞翼(1)；位于飞翼(1)尾部的垂直尾翼(2)；位于飞翼前缘处的关于飞行器纵轴(6)对称的两个旋翼(3)；以及尾部操纵旋翼(4)。
2.根据权利要求1所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的飞翼(1)上套有多个与飞行器纵轴平行的硬质材料扁平环(5)。
3.根据权利要求1或2所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的飞翼(1)在充完氦气后保持密封。
4.根据权利要求1所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的旋翼(3)为倾转旋翼，其能在水平位置和垂直位置相互切换。
5.根据权利要求1或2所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的旋翼(3)固定在水平位置。
6.根据权利要求1或2所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的旋翼(3)固定在垂直位置。
7.根据权利要求1或2或4所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的垂直尾翼(2)有两个，它们关于飞机纵轴(6)对称。
8.根据权利要求7所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的尾部操纵旋翼(4)有1个，其位于两个垂直尾翼(2)之间。
9.根据权利要求7所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的尾部操纵旋翼(4)有两个，它们分别位于两个垂直尾翼(2)的外侧。
10.根据权利要求1或2或4所述的一种飞翼内充氦气的旋翼推进飞行器，其特征在于，所述的垂直尾翼(2)和尾部操纵旋翼(4)用关于飞行器纵轴(6)对称的两个尾舵(9)代替。
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