CN116198722A - 一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，包括动力系统、尾翼和机身上方的主旋翼，机身四周至少设置一个抗扭矩旋翼，抗扭矩旋翼与主旋翼平行设置、旋转方向相反；在直升机模式下，抗扭矩旋翼在用来平衡反扭矩的同时也为飞行器提供升力；在自转旋翼机模式下，主旋翼与动力系统断开进入自转状态，抗扭矩旋翼能绕飞行器横轴进行0°至90°倾转为飞行器提供前进动力。本发明既具有直升机能垂直起降、悬停，载重量大、方向灵活的优点，又具有自转旋翼机航时、航程长、载荷占比能力强、安全性、稳定性好的优点，并且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及旋翼飞行器领域，尤其是涉及一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器。
背景技术
目前、公知的直升机能垂直起降、悬停，载重量大，但存在航时航程短、载荷占比能力有限等局限，同时一但发动机停车对整个飞行器而言都是非常危险的；自转旋翼机具备较高的安全性的同时也具有很高的稳定性，可自动调节，使机身具有良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性，但旋翼机无法悬停并且自身载重受旋翼影响较大，并且旋翼机只可以向前飞行，而且旋翼总是向后倾斜的；直升机则可以向任意方向飞行。虽然对旋翼进行预旋转可使自转旋翼机近似垂直起飞，但因为没有安装反扭距系统，预旋机构不能使旋翼机悬停。
发明内容
为了克服以上所述的现有技术的不足，本发明提供一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，该飞行器不仅具有自转旋翼机的特点，还可以像直升机一样垂直起降、空中悬停。
本发明解决其技术问题所采用发技术方案是，包括动力系统、尾翼和机身上方的主旋翼；在机身四周(包含前后左右四个方向)至少设置一个抗扭矩旋翼，抗扭矩旋翼与主旋翼平行设置、旋转方向相反；在直升机模式下，抗扭矩旋翼在用来平衡反扭矩的同时也为飞行器提供升力；在自转旋翼机模式下，主旋翼与动力系统断开进入自转状态，抗扭矩旋翼能绕飞行器横轴进行0至90°倾转为飞行器提供前进动力。
优选的，在机身后面设置一个抗扭矩旋翼。
优选的，在机身后面设置一对共轴抗扭矩旋翼。
优选的，抗扭矩旋翼外圈设有涵道。
优选的，抗扭矩旋翼是电动的。
优选的，飞行器是电动的。
优选的，在起飞的过程中，可以利用起飞助力装置，让地面电流通过电缆传导到飞行器，从而取代飞行器的电池为飞行器供电，用以减少电池在起飞过程中的消耗。
优选的，在机身下方设有滑跑轮。
优选的，飞行器还设有过渡模式，包括从直升机模式过渡到自转旋翼机模式的A模式和从自转旋翼机模式过渡到直升机模式的B模式；A模式包括，主旋翼与动力系统断开，主旋翼依靠惯性旋转依然为飞行器提供升力，抗扭矩旋翼绕机身横轴倾转，为飞行器提供升力的同时依然平衡主旋翼高速自转产生的反扭矩；主旋翼自转速度减慢产生的反扭矩可以忽略不计，抗扭矩旋翼倾转90°为飞行器提供前进动力；B模式包括，主旋翼与动力系统连接，主旋翼加速旋转，抗扭矩旋翼绕飞行器横轴向0°倾转，为飞行器提供升力的同时平衡主旋翼高速旋转产生的反扭矩，直至抗扭矩旋翼倾转至0°。
优选的，飞行器的后部采用双尾梁结构，抗扭矩旋翼固定在电机上，电机固定在电机座上，电机座能绕所双尾梁之间的横轴进行0°至90°倾转。共轴双抗扭矩旋翼的电机座设在电机的侧面。
本发明的有益效果是，既具有直升机能垂直起降、悬停，载重量大、方向灵活的优点，又具有自转旋翼机航时、航程长、载荷占比能力强、安全性、稳定性好的优点，并且结构简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一个说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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，也都属于本申请的保护范围。相同的技术特征在不同的实施例中再次实施为避免重复将不再复述。在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。四周包含前后左右四个方向，权利要求中的“在所述的机身四周至少设置一个抗扭矩旋翼”，就包含了机身前后都设有抗扭矩旋翼，在自转旋翼机模式下“前拉后推”模式；或，左右都设有抗扭矩旋翼。上述的实施方式与下面的具体实施例相似、相通，本领域普通技术人员不需要作出创造性劳动就能获得，所以没有列举实施例。
图1是本发明第一个实施例直升机模式下的结构示意图。
图2是本发明第一个实施例自转旋翼机模式下的结构示意图。
图3是本发明第二个实施例自转旋翼机模式下滑跑起飞时的纵剖面图。
图中1.主旋翼，2.尾翼，3.抗扭矩旋翼、4.机身，5.共轴抗扭矩旋翼，6.旋转轴，7.电机，8.滑跑轮，9.涵道，10.尾梁，11.电机座、12.直升机模式下的飞行器、13.自转旋翼机模式下的飞行器。
具体实施方式
在图1和图2所示的第一个实施例中，机身(4)上方设有主旋翼(1)，尾部设有尾翼(2)，机身(4)后面设有一个抗扭矩旋翼(3)，抗扭矩旋翼(3)外圈设有涵道(9)。图1中的抗扭矩旋翼(3)与主旋翼(1)平行设置、旋转方向相反。飞行器后部采用双尾粱(10)结构，抗扭矩旋翼(3)在双尾梁(10)之间，固定在电机(7)上，电机(7)固定在电机座(11)上，电机座(11)能绕双尾梁(10)之间横轴进行0°至90°倾转。在直升机模式下，抗扭矩旋翼(3)在用来平衡反扭矩的同时也为飞行器(12)提供升力；在自转旋翼机模式下，主旋翼(1)与动力系统断开进入自转状态，抗扭矩旋翼(3)绕双尾梁(10)之间横轴进行0°至90°倾转为飞行器(13)提供推力。还设有过渡模式，包括从直升机模式过渡到自转旋翼机模式的A模式和从自转旋翼机模式过渡到直升机模式的B模式；A模式包括，主旋翼(1)与动力系统断开，主旋翼(1)依靠惯性旋转依然为飞行器(12)提供升力，抗扭矩旋翼(3)绕双尾梁(10)之间横轴倾转，为飞行器(12)提供升力的同时依然平衡主旋翼(1)高速自转产生的反扭矩；主旋翼(1)自转速度减慢产生的反扭矩可以忽略不计，直至抗扭矩旋翼(3)倾转90°为飞行器(13)提供推力进入自转旋翼机模式。B模式包括，主旋翼(1)与动力系统连接，主旋翼(1)加速旋转，抗扭矩旋翼(3)【图2中被涵道(9)挡住了】绕双尾梁(10)之间横轴向0°倾转，为飞行器(13)提供升力的同时平衡主旋翼(1)高速旋转产生的反扭矩，直至抗扭矩旋翼(3)倾转至0°进入直升机模式。
飞行器是电动的，在起飞的过程中，可以利用起飞助力装置，让地面电流通过电缆传导到飞行器，从而取代飞行器的电池为飞行器供电，用以减少电池在起飞过程中的消耗。
在图3所示的第二个实施例中，机身(4)上方设有主旋翼(1)，尾部设有尾翼(2)，机身(4)后面设有一对共轴抗扭矩旋翼(5)，抗扭矩旋翼(5)共用一个旋转轴(6)、共用一个电机(7)、机身(4)下方设有滑跑轮(8)。抗扭矩旋翼(5)绕双尾梁(10)之间横轴倾转至90°，为飞行器(13)在自转旋翼机模式下滑跑起飞提供推力。
Claims (10)
1.一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，包括动力系统、尾翼和机身上方的主旋翼，其特征在于，在所述的机身四周至少设置一个抗扭矩旋翼，所述的抗扭矩旋翼与所述的主旋翼平行设置、旋转方向相反；在直升机模式下，所述的抗扭矩旋翼在用来平衡反扭矩的同时也为所述的飞行器提供升力；在自转旋翼机模式下，所述的主旋翼与所述的动力系统断开进入自转状态，所述的抗扭矩旋翼能绕所述的飞行器横轴进行0°至90°倾转为所述的飞行器提供前进动力。
2.根据权利要求1所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，在所述的机身后面设置一个抗扭矩旋翼。
3.根据权利要求1所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，在所述的机身后面设置一对共轴抗扭矩旋翼。
4.根据权利要求1所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，所述的抗扭矩旋翼外圈设有涵道。
5.根据权利要求1所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，所述的抗扭矩旋翼是电动的。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，所述的飞行器是电动的。
7.根据权利要求6所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，在起飞的过程中，可以利用起飞助力装置，让地面电流通过电缆传导到所述的飞行器，从而取代所述飞行器的电池为所述的飞行器供电，用以减少所述的电池在起飞过程中的消耗。
8.根据权利要求1-5中任何一项所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，在所述的机身下方设有滑跑轮。
9.根据权利要求1-5中任何一项所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，还设有过渡模式，包括从所述的直升机模式过渡到所述的自转旋翼机模式的A模式和从所述的自转旋翼机模式过渡到所述的直升机模式的B模式；所述的A模式包括，所述的主旋翼与所述的动力系统断开，所述的主旋翼依靠惯性旋转依然为所述的飞行器提供升力，所述的抗扭矩旋翼绕所述的飞行器横轴倾转，为所述的飞行器提供升力的同时依然平衡所述的主旋翼高速自转产生的反扭矩；所述的主旋翼自转速度减慢产生的反扭矩可以忽略不计，所述的抗扭矩旋翼倾转90°为所述的飞行器提供前进动力；所述的B模式包括，所述的主旋翼与所述的动力系统连接，所述的主旋翼加速旋转，所述的抗扭矩旋翼绕所述的飞行器横轴向0°倾转，为所述的飞行器提供升力的同时平衡所述的主旋翼高速旋转产生的反扭矩，直至所述的抗扭矩旋翼倾转至0°。
10.根据权利要求1-5中任何一项所述的一种兼具直升机模式和自转旋翼机模式的飞行器，其特征在于，所述的飞行器后部采用双尾梁结构，所述的抗扭矩旋翼固定在电机上，所述的电机固定在电机座上，所述的电机座能绕所述的双尾梁之间的横轴进行0°至90°倾转。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115123534A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-09-30 | 南京航空航天大学 | 一种新型旋翼飞行器及其工作方法 |
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2023
- 2023-01-31 CN CN202310101211.3A patent/CN116198722A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN115123534A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-09-30 | 南京航空航天大学 | 一种新型旋翼飞行器及其工作方法 |
| CN115123534B (zh) * | 2022-07-19 | 2024-03-26 | 南京航空航天大学 | 一种新型旋翼飞行器及其工作方法 |
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