CN114435591B - 一种滚翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚翼飞行器，包括机身、水平驱动组件和至少两个滚翼组件。水平驱动组件用于驱动滚翼飞行器沿机身的长度方向前进，至少两个滚翼组件对称分布于机身的左右两侧。滚翼组件包括与机身固定相连的固定板、多个桨叶、用于驱动桨叶旋转的桨叶旋转驱动装置以及用于使桨叶在旋转时摆动的偏心机构。桨叶旋转驱动装置包括支架和支架驱动机构，偏心机构包括偏心盘、转动盘和多个连杆。相比于现有技术，本发明的滚翼飞行器通过合理布局，能够减小飞行阻力，提高飞行速度，提高飞行效能。

Description

一种滚翼飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种滚翼飞行器。

背景技术

滚翼飞行器是一种可垂直起降的飞行器，其噪音小，可实现悬停、横向移动等动作。滚翼飞行器在飞行过程中，其桨叶存在绕中心转轴旋转和自身摆动两种动作。现有技术中，中心转轴的轴线通常与机身长度方向垂直，桨叶的迎风面较大，飞行阻力较大，飞行速度难以提升。因此，如何减小飞行阻力是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚翼飞行器，通过合理布局，减小飞行阻力，提高飞行速度，提高飞行效能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种滚翼飞行器，包括机身、水平驱动组件和至少两个滚翼组件，所述水平驱动组件用于驱动所述滚翼飞行器沿所述机身的长度方向前进，至少两个所述滚翼组件对称分布于所述机身的左右两侧，所述滚翼组件包括：

与所述机身固定相连的固定板；

多个桨叶；

用于驱动所述桨叶旋转的桨叶旋转驱动装置，包括支架和支架驱动机构；所述支架转动安装于所述固定板上，所述支架的转动轴线、所述桨叶的长度方向、所述机身的长度方向相互平行；所述支架驱动机构与所述支架相连，用于驱动所述支架以自身轴线为中心旋转；所述支架具有多个桨叶安装端，多个所述桨叶安装端以所述支架的转动轴线为中心沿圆周方向均布，每个所述桨叶安装端均与其中一个所述桨叶的第一端转动相连；

用于使所述桨叶在旋转时摆动的偏心机构，包括偏心盘、转动盘和多个连杆；所述转动盘转动安装于所述偏心盘上且与所述偏心盘同轴，所述转动盘的轴线与所述支架的转动轴线平行；所述转动盘具有多个连杆安装端，多个所述连杆安装端以所述转动盘的转动轴线为中心沿圆周方向均布，每个所述连杆安装端均与其中一个所述连杆的第一端转动相连，每个所述桨叶的第二端均与其中一个所述连杆的第二端转动相连。

优选地，所述滚翼组件还包括偏心盘偏转驱动机构，所述偏心盘偏转驱动机构与所述偏心盘相连，以驱动所述偏心盘以所述支架的转动轴线为中心旋转。

优选地，所述转动盘为圆环结构且套设于所述偏心盘外侧，所述偏心盘与所述转动盘通过轴承转动相连。

优选地，所述水平驱动组件包括第一旋转桨驱动装置、第一旋转桨、第二旋转桨驱动装置和第二旋转桨；所述第一旋转桨驱动装置与所述第一旋转桨相连，以驱动所述第一旋转桨旋转；所述第二旋转桨驱动装置与所述第二旋转桨相连，以驱动所述第二旋转桨旋转；所述第一旋转桨与所述第二旋转桨对称分布于所述机身的左右两侧，所述第一旋转桨的转动轴线与所述机身左侧的至少一个所述支架的转动轴线共线，所述第二旋转桨的转动轴线与所述机身右侧的至少一个所述支架的转动轴线共线。

优选地，还包括固定于所述固定板上的内管，所述内管的轴线与所述支架的转动轴线共线，所述支架套设于所述内管外侧且与所述内管转动相连，所述第一旋转桨和所述第二旋转桨分布于所述内管的前端内侧。

优选地，还包括固定于所述固定板上的外管，所述外管套设于所述内管的外侧，所述桨叶位于所述内管与所述外管之间；所述外管的上部设有进风口，所述外管的下部设有出风口。

优选地，所述机身的左右两侧均设有至少两个所述滚翼组件；对于在所述机身同侧的所述滚翼组件，所述支架的转动轴线共线；所述机身同侧的所述内管首尾相连，所述机身同侧的所述外管首尾相连。

优选地，还包括导风管和导风管驱动装置；所述导风管铰接于所述出风口处，以将所述内管与所述外管之间的空气导出；所述导风管驱动装置与所述导风管相连，以调整所述导风管的角度。

优选地，所述水平驱动组件包括第三旋转桨驱动装置和第三旋转桨；所述第三旋转桨驱动装置与所述第三旋转桨相连，以驱动所述第三旋转桨旋转；所述第三旋转桨安装于所述机身的前端，所述第三旋转桨的转动轴线位于所述机身的纵向中心面上且平行于所述支架的转动轴线。

优选地，所述支架驱动机构包括电机或内燃机。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中桨叶的长度方向与机身的长度方向平行，当滚翼飞行器在水平驱动组件的驱动下前后运动时，桨叶的迎风面积很小，从而减小飞行阻力，提高飞行速度，提高飞行效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为滚翼飞行器第一实施例的示意图；

图2为图1中滚翼组件一个视角的示意图；

图3为图1中滚翼组件又一个视角的示意图；

图4为图1中滚翼组件又一个视角的示意图；

图5为滚翼飞行器第二实施例的示意图；

图6为滚翼飞行器第二实施例的又一示意图；

图7为滚翼飞行器第三实施例的示意图；

图8为滚翼飞行器第四实施例的示意图；

图9为图5～图8中滚翼组件一个视角的示意图；

图10为图5～图8中滚翼组件又一个视角的示意图；

附图标记说明：1-机身；2-滚翼组件；21-固定板；22-桨叶；221-桨叶旋转铰接轴；222-桨叶摆动铰接轴；23-桨叶旋转驱动装置；231-支架；232-支架驱动机构；2321-第一从动带轮；2322-第一驱动皮带；2323-第一主动带轮；2324-第一驱动装置；24-偏心机构；241-偏心盘；242-转动盘；243-连杆；244-偏心盘内轴承；245-偏心盘外轴承；246-连杆摆动铰接轴；25-内管；26-外管；261-进风口；262-出风口；27-中心转轴；28-偏心盘偏转驱动机构；281-第二从动带轮；282-第二驱动皮带；283-第二主动带轮；284-第二驱动装置；3-旋转桨；51-导风管驱动装置；52-导风管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种滚翼飞行器，通过合理布局，减小飞行阻力，提高飞行速度，提高飞行效能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本实施方式中所指的固定可以是可拆卸式固定，例如通过螺钉固定；也可以是不可拆卸式固定，例如通过焊接固定。本实施方式中所指的平行不包括重合。

参照图1～图10，本实施方式提供一种滚翼飞行器，包括机身1、水平驱动组件和至少两个滚翼组件2，水平驱动组件用于驱动滚翼飞行器沿机身1的长度方向前进，至少两个滚翼组件2对称分布于机身1的左右两侧。

其中，滚翼组件2包括固定板21、桨叶22、桨叶旋转驱动装置23和偏心机构24。固定板21与机身1固定相连，桨叶22为多个。桨叶旋转驱动装置23用于驱动桨叶22旋转，包括支架231和支架驱动机构232，支架驱动机构232包括电机或内燃机。支架231转动安装于固定板21上，支架231的转动轴线、桨叶22的长度方向、机身1的长度方向相互平行。支架驱动机构232与支架231传动相连(例如带传动)，用于驱动支架231以自身轴线为中心旋转。支架231具有多个桨叶安装端，多个桨叶安装端以支架231的转动轴线为中心沿圆周方向均布，每个桨叶安装端均与其中一个桨叶22的第一端转动相连。偏心机构24用于使桨叶22在旋转时摆动，包括偏心盘241、转动盘242和多个连杆243。转动盘242转动安装于偏心盘241上且与偏心盘241同轴，转动盘242的轴线与支架231的转动轴线平行。转动盘242具有多个连杆安装端，多个连杆安装端以转动盘242的转动轴线为中心沿圆周方向均布，每个连杆安装端均与其中一个连杆243的第一端转动相连，每个桨叶22的第二端均与其中一个连杆243的第二端转动相连。

该滚翼飞行器的工作原理如下：当支架驱动机构232工作时，桨叶22的第一端绕支架231的转动轴线旋转，连杆243的第一端绕转动盘242的转动轴线旋转，桨叶22第一端与连杆243第一端的运动并不同步，因此桨叶22与连杆243连接处的夹角会发生变化，实现桨叶22的摆动。上述过程中，偏心盘241位置不动，桨叶22旋转和摆动的动力均来自支架驱动机构232。由于桨叶22的长度方向与机身1的长度方向平行，当滚翼飞行器在水平驱动组件的驱动下前后运动时，桨叶22的迎风面积很小，从而减小飞行阻力，提高飞行速度，提高飞行效能。

支架231转动安装于固定板21上的具体方式有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

参照图1～图4，第一实施例中，滚翼组件2还包括转动安装于固定板21上的中心转轴27，中心转轴27的转动轴线与自身轴线共线，中心转轴27与支架231固定相连且转动轴线共线。通过支架驱动机构232驱动中心转轴27旋转，即可带动支架231旋转。中心转轴27可以是实心结构，也可以是空心结构。当中心转轴27为空心结构时，气流可以沿轴向经过中心转轴27的内腔。

参照图5～图10，在第二实施例、第三实施例和第四实施例中，滚翼组件2还包括与固定板21固定相连的内管25，内管25穿过支架231且与支架231转动相连，支架231的转动轴线与内管25的轴线共线。可以通过支架驱动机构232直接驱动支架231旋转。

作为一种可能的实施方式，滚翼组件2还包括偏心盘偏转驱动机构28，偏心盘偏转驱动机构28与偏心盘241传动相连(例如带传动)，以驱动偏心盘241以支架231的转动轴线为中心旋转。可通过偏心盘偏转驱动机构28将偏心盘241绕支架231的转动轴线旋转一定角度，偏心盘241带动转动盘242同步移动。这样就可以改变连杆243第一端的运动轨迹，使桨叶22的第一端在同一位置时，桨叶22的角度不同，从而使桨叶22获得不同的升力和侧向推力，达到控制飞行状态的目的。

作为一种可能的实施方式，转动盘242优选为圆环结构且套设于偏心盘241外侧，偏心盘241与转动盘242通过偏心盘外轴承245转动相连。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它形式的偏心机构24。例如，使偏心盘241套设于转动盘242的外侧，偏心盘241与转动盘242通过轴承转动相连。

参照图2～图4及图9～图10，作为一种可能的实施方式，偏心盘偏转驱动机构28包括第二从动带轮281、第二驱动皮带282、第二主动带轮283和第二驱动装置284。第二驱动装置284固定于固定板上且与第二主动带轮283相连，以带动第二主动带轮283以自身轴线为中心旋转。第二从动带轮281固定于偏心盘241上且与支架231的转动轴线相同，以带动偏心盘241旋转。第二驱动皮带282同时套设于第二主动带轮283和第二从动带轮281外侧，以将第二主动带轮283与第二从动带轮281传动相连。当第二驱动装置284工作时，带动第二主动带轮283旋转，第二主动带轮283通过第二驱动皮带282带动第二从动带轮281旋转，第二从动带轮281带动偏心盘241旋转。第二驱动装置284优选为电机。

参照图2～图4，在第一实施例中，支架驱动机构232包括第一从动带轮2321、第一驱动皮带2322、第一主动带轮2323和第一驱动装置2324。第一驱动装置2324为电机或内燃机，第一驱动装置2324固定于固定板上且与第一主动带轮2323相连，以带动第一主动带轮2323以自身轴线为中心旋转。第一从动带轮2321固定于中心转轴27上且与中心转轴27的转动轴线相同，以带动中心转轴27旋转。第一驱动皮带2322同时套设于第一主动带轮2323和第一从动带轮2321外侧，以将第一主动带轮2323与第一从动带轮2321传动相连。该支架驱动机构232通过带传动的方式带动中心转轴27旋转，从而带动支架231旋转。

偏心盘241的安装方式有多种，只要使偏心盘241的轴线与支架231的转动轴线平行即可。

参照图9～图10，在第二实施例、第三实施例和第四实施例中，支架驱动机构232与第一实施例中基本相同，区别在于，第一从动带轮2321是固定于支架231上且与支架231的转动轴线相同，以带动支架231旋转。

参照图2～图4，在第一实施例中，偏心盘241套设于中心转轴27的外侧，使偏心盘241与中心转轴27通过偏心盘内轴承244转动相连。参照图9～图10，在第二实施例、第三实施例和第四实施例中，偏心盘241套设于内管的外侧，使偏心盘241与内管通过轴承转动相连。

参照图4，支架231与桨叶22优选为铰接相连，桨叶22与连杆243优选为铰接相连，转动盘242与连杆243优选为铰接相连。具体的，桨叶旋转驱动装置23还包括桨叶旋转铰接轴221，桨叶旋转铰接轴221同时穿过桨叶安装端和桨叶22的第一端，以实现支架231与桨叶22的铰接。偏心机构24还包括桨叶摆动铰接轴222，桨叶摆动铰接轴222同时穿过桨叶22的第二端和连杆243的第二端，以实现桨叶22与连杆243的铰接。偏心机构24还包括连杆摆动铰接轴246，连杆摆动铰接轴246同时穿过连杆安装端和连杆243的第一端，以实现转动盘242与连杆243的铰接。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择其它转动连接方式，例如支架231与桨叶22通过轴承转动相连，桨叶22与连杆243通过轴承转动相连，转动盘242与连杆243通过轴承转动相连。

水平驱动组件的类型有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。参照图5～图8，作为一种可能的实施方式，水平驱动组件包括第一旋转桨驱动装置、第一旋转桨、第二旋转桨驱动装置和第二旋转桨。第一旋转桨驱动装置与第一旋转桨相连，以驱动第一旋转桨旋转。第二旋转桨驱动装置与第二旋转桨相连，以驱动第二旋转桨旋转。第一旋转桨与第二旋转桨对称分布于机身1的左右两侧。第一旋转桨的转动轴线与机身1左侧的至少一个支架231的转动轴线共线，第二旋转桨的转动轴线与机身1右侧的至少一个支架231的转动轴线共线，以降低风阻。第一旋转桨驱动装置和第二旋转桨驱动装置同时工作时，可实现滚翼飞行器的前进。第一旋转桨和第二旋转桨的转速不同时，可实现滚翼飞行器的转向。

参照图5～图8，在第二实施例、第三实施例和第四实施例中，第一旋转桨和第二旋转桨分布于内管25的前端内侧。第一旋转桨和第二旋转桨在旋转时将空气沿内管25向后推动，一方面可以避免向后推动的空气吹在内管25外侧的滚翼组件2上，另一方面可以约束空气的流动方向，从而使滚翼飞行器获得更强的推力。

参照图7～图8，作为一种可能的实施方式，滚翼飞行器还包括固定于固定板21上的外管26。外管26套设于内管25的外侧且优选为与内管25同轴线，桨叶22位于内管25与外管26之间。外管26的上部设有进风口261，外管26的下部设有出风口262。外管26可以对其内侧的滚翼组件2起保护作用，并通过进风口261约束进风方向，通过出风口262约束出风方向，从而获得稳定的升力。

参照图7，作为一种可能的实施方式，机身1的左右两侧均设有至少两个滚翼组件2，以获得更大的升力。对于在机身1同侧的滚翼组件2，支架231的转动轴线共线，机身1同侧的内管25首尾相连，机身1同侧的外管26首尾相连，以减小飞行阻力。

参照图8，作为一种可能的实施方式，滚翼飞行器还包括导风管52和导风管驱动装置51。导风管52铰接于出风口262处，以将内管25与外管26之间的空气导出。导风管驱动装置51与导风管52相连，以调整导风管52的角度。通过调整导风管52的角度，可以调整升力的方向，从而改变滚翼飞行器的姿态。

参照图1，作为一种可能的实施方式，水平驱动组件还包括第三旋转桨驱动装置和第三旋转桨。第三旋转桨驱动装置与第三旋转桨相连，以驱动第三旋转桨旋转。第三旋转桨安装于机身1的前端，第三旋转桨的转动轴线位于机身1的纵向中心面上且平行于支架231的转动轴线。第三旋转桨驱动装置工作时，可实现滚翼飞行器的前进。

本实施方式中，第一旋转桨、第二旋转桨、第三旋转桨可以统称为旋转桨3，旋转桨3包括旋转轴和固定于旋转轴上的旋转桨叶，旋转轴的轴线即旋转桨3的转动轴线，旋转桨叶的长度方向与旋转轴的轴线垂直。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种滚翼飞行器，包括机身、水平驱动组件和至少两个滚翼组件，所述水平驱动组件用于驱动所述滚翼飞行器沿所述机身的长度方向前进，至少两个所述滚翼组件对称分布于所述机身的左右两侧，其特征在于，所述滚翼组件包括：

与所述机身固定相连的固定板；

多个桨叶；

用于驱动所述桨叶旋转的桨叶旋转驱动装置，包括支架和支架驱动机构；所述支架转动安装于所述固定板上，所述支架的转动轴线、所述桨叶的长度方向、所述机身的长度方向相互平行；所述支架驱动机构与所述支架相连，用于驱动所述支架以自身轴线为中心旋转；所述支架具有多个桨叶安装端，多个所述桨叶安装端以所述支架的转动轴线为中心沿圆周方向均布，每个所述桨叶安装端均与其中一个所述桨叶的第一端转动相连；

用于使所述桨叶在旋转时摆动的偏心机构，包括偏心盘、转动盘和多个连杆；所述转动盘转动安装于所述偏心盘上且与所述偏心盘同轴，所述转动盘的轴线与所述支架的转动轴线平行；所述转动盘具有多个连杆安装端，多个所述连杆安装端以所述转动盘的转动轴线为中心沿圆周方向均布，每个所述连杆安装端均与其中一个所述连杆的第一端转动相连，每个所述桨叶的第二端均与其中一个所述连杆的第二端转动相连；

其中，所述水平驱动组件包括第一旋转桨驱动装置、第一旋转桨、第二旋转桨驱动装置和第二旋转桨；所述第一旋转桨驱动装置与所述第一旋转桨相连，以驱动所述第一旋转桨旋转；所述第二旋转桨驱动装置与所述第二旋转桨相连，以驱动所述第二旋转桨旋转；所述第一旋转桨与所述第二旋转桨对称分布于所述机身的左右两侧，所述第一旋转桨的转动轴线与所述机身左侧的至少一个所述支架的转动轴线共线，所述第二旋转桨的转动轴线与所述机身右侧的至少一个所述支架的转动轴线共线；

所述滚翼飞行器还包括固定于所述固定板上的内管和外管，所述内管的轴线与所述支架的转动轴线共线，所述支架套设于所述内管外侧且与所述内管转动相连，所述第一旋转桨和所述第二旋转桨分布于所述内管的前端内侧；所述外管套设于所述内管的外侧，所述桨叶位于所述内管与所述外管之间；所述外管的上部设有进风口，所述外管的下部设有出风口；

所述机身的左右两侧均设有至少两个所述滚翼组件；对于在所述机身同侧的所述滚翼组件，所述支架的转动轴线共线；所述机身同侧的所述内管首尾相连，所述机身同侧的所述外管首尾相连；

所述第一旋转桨和所述第二旋转桨在旋转时将空气沿所述内管向后推动。

2.根据权利要求1所述的滚翼飞行器，其特征在于，所述滚翼组件还包括偏心盘偏转驱动机构，所述偏心盘偏转驱动机构与所述偏心盘相连，以驱动所述偏心盘以所述支架的转动轴线为中心旋转。

3.根据权利要求1所述的滚翼飞行器，其特征在于，所述转动盘为圆环结构且套设于所述偏心盘外侧，所述偏心盘与所述转动盘通过轴承转动相连。

4.根据权利要求1所述的滚翼飞行器，其特征在于，还包括导风管和导风管驱动装置；所述导风管铰接于所述出风口处，以将所述内管与所述外管之间的空气导出；所述导风管驱动装置与所述导风管相连，以调整所述导风管的角度。

5.根据权利要求1所述的滚翼飞行器，其特征在于，所述水平驱动组件包括第三旋转桨驱动装置和第三旋转桨；所述第三旋转桨驱动装置与所述第三旋转桨相连，以驱动所述第三旋转桨旋转；所述第三旋转桨安装于所述机身的前端，所述第三旋转桨的转动轴线位于所述机身的纵向中心面上且平行于所述支架的转动轴线。

6.根据权利要求1所述的滚翼飞行器，其特征在于，所述支架驱动机构包括电机或内燃机。

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