CN206456560U - 涵道式垂直升降飞行器及其液体容器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涵道式垂直升降飞行器及其液体容器装置。该涵道式垂直升降飞行器包括：驱动装置；能在驱动装置的驱动下旋转的旋翼；内壁呈光滑环形结构且同轴环绕旋翼的涵道；同轴环绕旋翼的液体容器装置，液体容器装置由多个液体容器单元组合而成，每个液体容器单元具有进液口、出液口、进气口、分别用于联通相邻液体容器单元的联通口、以及为进气口及联通口分别配设的控制阀门；液体重量分布控制装置，该液体重量分布控制装置被设计为适于根据传感数据确定该涵道式垂直升降飞行器的实时液体重量分布并由此产生用于使各控制阀门动作从而让液体在液体容器单元间流动的控制信号，从而实时调整该涵道式垂直升降飞行器的液体重量分布。

Description

涵道式垂直升降飞行器及其液体容器装置

技术领域

本实用新型涉及一种涵道式垂直升降飞行器，特别是涉及一种具有液体容器装置的涵道式垂直升降飞行器。本实用新型还涉及一种用于所述涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置。

背景技术

现有技术下，涵道式垂直升降飞行器面世多年，它通过环绕螺旋桨布置的圆环形屏障能够达到比开放桨更高的推力输出效率。尤其是，由于内燃机动力并不适于驱动多桨飞行器，因而单桨动力也是采用内燃机动力时的较优选的飞行器形式，因为多桨飞行器的各个旋翼的快速起动、停止和反向旋转能够在电机的控制下进行，但在内燃机动力的情况下却无法实现。

虽然理论上和实践中业已证明，单桨涵道式飞行器较同样尺寸的开放桨动力飞行器有较高的悬停效率，但由于其设计的局限，单桨涵道式飞行器在装载物品时通常会产生重量分布不均匀并且影响飞行姿态的问题。

随着无人机植保市场的发展，市场对无人机喷洒有了新的应用需求。因此，需要一种能够实现装载液体时保持重量平均分布的单桨涵道式垂直升降飞行器。

在采用单桨涵道式飞行器装载液体的情况下，飞行器在飞行时整体会向一侧倾斜，这使得飞行器中的液体容器所携带液体的重量分布从飞行器处于水平姿态时的平均分布变为集中于倾斜方向。图7A和图7B以简化图示出了液体容器所携带液体的重量分布在飞行器倾斜前后的对比。因此，液体的流动性会使飞行器重量分布发生变化从而可能影响飞行器的飞行稳定性。

在飞行过程中，这种液体重量分布向倾斜方向的集中会导致飞行器的整体重量分布不对称，并且飞行器的倾斜角度改变和转向也会随即引起液体的振荡，这些问题会导致飞行器的操控和机动性能受到影响。

因此，希望在飞行器飞行过程中也能限制或调整液体容器内的液面，尽可能地保持液体的重量分布相对于飞行器水平姿态下保持不变。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题包括提供一种具有液体容器装置的涵道式垂直升降飞行器，其液体容器装置能够在飞行过程中保持重量平均分布。

这一技术问题通过一种根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器加以解决，该涵道式垂直升降飞行器包括：驱动装置，该驱动装置为内燃机驱动装置或电机驱动装置；旋翼，所述旋翼能够在所述驱动装置的驱动下旋转；涵道，该涵道的涵道内壁呈光滑环形结构且同轴地环绕所述旋翼；其中，该涵道式垂直升降飞行器还包括：液体容器装置，该液体容器装置布置为同轴地环绕所述旋翼，所述液体容器装置由多个直接或间接连接的液体容器单元组合而成，其中，每个所述液体容器单元具有进液口、出液口、进气口、分别用于联通相邻液体容器单元的第一联通口和第二联通口、以及为所述进气口及第一联通口和第二联通口分别配设的进气口控制阀门、第一联通口控制阀门和第二联通口控制阀门，其中，各液体容器单元的进液口通过入口管路汇合到所述液体容器装置的单一的进液口，各液体容器单元的出液口通过出口管路汇合到所述液体容器装置的单一的出液口；液体重量分布控制装置，该液体重量分布控制装置被设计为适于根据传感数据确定该涵道式垂直升降飞行器的实时液体重量分布并由此产生用于操纵各所述控制阀门的控制信号，各所述控制阀门根据所述控制信号动作，使液体在所述液体容器单元间流动，从而实时调整该涵道式垂直升降飞行器的液体重量分布。

优选的是，所述第一联通口或第二联通口被设计为，打开/关闭该液体容器单元的第一联通口或第二联通口能够使液体通过第一联通口或第二联通口流入/流出该液体容器单元，所述液体重量分布控制装置被设计为适于产生操纵特定液体容器单元的第一联通口控制阀门或第二联通口控制阀门的控制信号。

优选的是，所述进气口被设计为，打开/关闭该液体容器单元的进气口能够使液体流入/流出该液体容器单元，所述液体重量分布控制装置被设计为适于产生操纵特定液体容器单元的进气口控制阀门的控制信号。

优选的是，所述液体容器单元中的一个或多个配设有用于从一个所述液体容器单元中抽吸液体到另一个所述液体容器单元的液体抽吸装置，所述液体重量分布控制装置被设计为适于产生用于操纵所述液体抽吸装置的控制信号。

优选的是，所述传感数据包括飞行器水平仪、加速度传感器提供的飞行姿态数据和/或液面传感器提供的液面位置数据。

优选的是，所述液体容器单元的数目为三至四个。这样每个液体容器单元的弧度和尺度不至于过大，有利于加工。

本实用新型所要解决的技术问题还包括提供一种用于涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置，其液体容器装置能够在飞行过程中保持重量平均分布。

这一技术问题通过一种用于涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置，该液体容器装置由能够直接或间接地连接成环形结构的多个液体容器单元组合而成，其特征在于，各所述液体容器单元上设有进液口、出液口、进气口、用于联通相邻液体容器单元的联通口、以及为所述进液口、出液口、进气口、或联通口分别配设的控制阀门，其中，各所述控制阀门由所述涵道式垂直升降飞行器的液体重量分布控制装置根据传感数据统一地控制。

优选的是，为所述进气口配设的控制阀门与为联通口配设的控制阀门能够分别被单独地控制。换言之，可以单独只操纵为进气口配设的控制阀门打开/关闭相应的液体容器单元的进气口，从而改变该液体容器单元与相邻液体容器单元之间的压力差。这样，在液体容器单元的联通口打开的情况下，液体就能够通过该联通口从相邻液体容器单元流入或者流出到相邻液体容器单元。亦可以只操纵为联通口配设的控制阀，控制阀的打开/关闭决定了相邻液体容器单元是否通过该联通口连通，而涵道式垂直升降飞行器的倾斜飞行姿态造成的相邻各液体容器单元之间压力差则决定了液体通过打开的联通口的流动方向。

优选的是，所述液体容器装置的结构被设计为适于固定在所述涵道式垂直升降飞行器的涵道外周。但是，亦可将所述液体容器装置的内壁本身设计为光滑环形结构，以直接形成所述涵道式垂直升降飞行器的涵道。

优选的是，所述液体容器装置的外轮廓不限于圆形，亦可为环形、多边形、或者不规则形状。

应当理解，对液体重量分布的控制既包括通过以上述液体重量分布控制装置控制不同液体容器单元之间的液体流动来主动地调整液体重量在空间上的分布，亦包括通过分割液体容器装置或每个液体容器单元内的空间来被动地限制液体重量分布在空间上的改变。而且，在一个涵道式垂直升降飞行器中可以同时采用对液体流动的上述主动调整和被动限制。

附图说明

本实用新型的上述属性、特征和优点及其实现方式将在下面对实施例的示意性描述中变得更清楚和更容易理解，并且在下面参考附图更详细地解释。

图1是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的立体视图；

图2是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的分解透视图；

图3是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的俯视图；

图4A是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置的单个液体容器单元的俯视图；

图4B是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置的单个液体容器单元沿图4A的A-A线的剖视图；

图4C是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置的单个液体容器单元的侧视图；

图5是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置的单个液体容器单元的示意图，其中示出进气口、第一和第二连通口上布置有控制阀门；

图6是根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置的控制原理图；

图7A以简化图示意表示了液体容器装置所携带液体的重量分布在飞行器倾斜前的状态；

图7B以简化图示意表示了液体容器装置所携带液体的重量分布在飞行器倾斜后的状态，其中未对液体重量分布进行调整；

图7C以简化图示意表示了液体容器装置所携带液体的重量分布在飞行器倾斜后的状态，其中已对液体重量分布进行了调整。

具体实施方式

图1至图3示出了根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的一个实施例的立体视图。在这一实施例中，该涵道式垂直升降飞行器主要包括：驱动装置、能够在所述驱动装置的驱动下旋转的旋翼1、由若干液体容器单元4共同围成的、内壁呈光滑环形结构且同轴地环绕所述旋翼的涵道2、以及液体重量分布控制装置10。这些液体容器单元4的数目在此为八个，它们共同组成该涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置3，并且彼此通过联通口(及相应的联通管)流体连通。除了两个连通相邻液体容器单元4的联通口，每个液体容器单元4还具有进液口5、出液口6、进气口7。各液体容器单元4的进液口5通过入口管路汇合到液体容器装置3的单一的液体入口，各液体容器单元4的出液口6通过出口管路汇合到液体容器装置3的单一的液体出口。液体容器装置3的进液口5、出液口6分别通过常规技术手段保持飞行中的封闭性，例如开关或阀等。图4A至图4C示出了根据本实用新型的涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置3的单个液体容器单元4。

每个液体容器单元4的进气口及联通口分别配设有控制阀门，即，如图5所示的进气口控制阀门15、第一联通口控制阀门16和第二联通口控制阀门17。

涵道式垂直升降飞行器飞行时会向前倾斜，从而使旋翼1能够在驱动装置的驱动下同时产生向后的推力和向上的升力。这时，液体容器装置3内的液体就会向其前部集中。为此，通过液体重量分布控制装置10来实时调整该涵道式垂直升降飞行器的液体重量分布。液体重量分布控制装置10被设计为适于根据传感数据确定该涵道式垂直升降飞行器的实时液体重量分布并由此产生用于操纵各所述控制阀门15、16、17的控制信号，各所述控制阀门15、16、17根据所述控制信号动作，使液体在所述液体容器单元4之间流动。

如图6所示，液体重量分布控制装置10进行控制时参考的传感数据包括飞行器水平仪11、加速度传感器12等提供的飞行姿态数据和/或液体容器单元4自身的液面传感器13提供的液面传感数据。

在第一实施例中，液体容器单元4间的液体流动控制通过适当地控制联通口的打开/关闭来实现。这样，就通过阻止液体流向位置较低的液体容器单元4而使之保持在位置较高的液体容器单元4内而实现了液体在液体容器装置3内的均衡分布。

在第二实施例中，与上述第一实施例的不同之处仅在于，液体容器单元4间的液体流动则通过针对性地操纵各液体容器单元4的进气口来控制。原理上，如果一个液体容器单元4的进气口打开，则液体趋向于流向该液体容器单元4。

在第三实施例中，与上述第一、第二实施例的不同之处仅在于，对液体容器单元4间的液体流动的控制结合了第一和第二实施例中的技术方案，同时通过操纵各液体容器单元4的进气口和第一、第二连通口来实现液体在液体容器装置3内的均衡分布。

在第四实施例中，在上述各实施例的基础上，除以上各部件外，还为个别、一些或全部液体容器单元4配设了液体抽吸装置14，用以将相应的液体容器单元4内的液体抽出到其它液体容器单元4内，从而调整液体在各液体容器单元4之间的分布。液体抽吸装置14的优点在于调节更迅速、更精准。例如，可以将沿直径大致对置的两个液体容器单元4通过液体抽吸装置14连通。这样，在飞行时，沿直径大致对置的这两个液体容器单元4中位置较低的液体容器单元4中的液体就能够首先直接被抽吸到位置较高的那一个液体容器单元4中。

在第五实施例中，与以上各实施例的不同之处仅在于，各个上述液体容器单元4并非直接围成涵道式垂直升降飞行器的涵道2，而是附接在涵道式垂直升降飞行器的单独的涵道2上。

在第六实施例中，与以上各实施例的不同之处仅在于，上述液体容器单元4的总数目为四个。

在第七实施例中，与以上各实施例的不同之处仅在于，所述涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置内部具有用于防止或减小液体晃动的止晃装置。优选的是，所述止晃装置是密封格栅、带孔格栅、稳定棉中的一种或多种的任意组合。

根据本实用新型的第八实施例，与以上各实施例的不同之处仅在于，涵道式垂直升降飞行器包括多个所述液体容器装置3。在此实施例中，多个液体容器装置3上下叠置，用于存放不同种类液体。但本领域技术人员容易理解，第八实施例也可以有一种将多个液体容器装置3内外叠置的变型。另外，无论是在第八实施例还是其变型中，相应的多个液体容器装置3亦适于存放相同液体，并可以为此在多个液体容器装置3内增加必要的连通结构。

根据本实用新型的第九实施例，与以上各实施例的不同之处仅在于，所述涵道与该涵道式垂直升降飞行器的其它部件通过框架连接。但本领域技术人员容易理解，此实施例亦可有一种将涵道与该涵道式垂直升降飞行器的其它部件直接固定连接的变型。

在以上各实施例中，所述液体容器装置的外轮廓为环形、多边形、或者任意不规则形状。涵道内壁在平面图中除环形外亦可为多边形或任何其它形成封闭投影线的设计。

在以上各实施例中，所述的进气口任选地为开放式、滤网式或者其它形态，只要其能够实现液体注入或者输出时空气排出或者进入。

一般来说，“一”、“一个”等可以理解为单数或复数，特别是在“至少一个”或“一个或多个”等的意义上，只要这没有例如通过表述“正好一个”等被明确排除。

此外，数字可以精确地指示给定数量，或者其还可以包括常规公差范围，只要这没有被明确排除。

以上记载了本实用新型的优选实施例，但是本实用新型的精神和范围不限于这里所公开的具体内容。本领域技术人员能够根据本实用新型的教导而做出更多的实施方式和应用，这些实施方式和应用都在本实用新型的精神和范围内。本实用新型的精神和范围不由具体实施例来限定，而由权利要求来限定。

附图标记列表

1 旋翼

2 涵道

3 液体容器装置

4 液体容器单元

5 进液口

6 出液口

7 进气口

8 第一联通口

9 第二连通口

10 液体重量分布控制装置

11 飞行器水平仪

12 加速度传感器

13 液面传感器

14 液体抽吸装置

15 进气口控制阀门

16 第一连通口控制阀门

17 第二连通口控制阀门

Claims (10)

1.一种涵道式垂直升降飞行器，其包括：

驱动装置，该驱动装置为内燃机驱动装置或电机驱动装置；

旋翼，所述旋翼能够在所述驱动装置的驱动下旋转；

涵道，该涵道的涵道内壁呈光滑环形结构且同轴地环绕所述旋翼；

其特征在于，该涵道式垂直升降飞行器还包括：

液体容器装置，该液体容器装置布置为同轴地环绕所述旋翼，所述液体容器装置由多个直接或间接连接的液体容器单元组合而成，其中，每个所述液体容器单元具有进液口、出液口、进气口、分别用于联通相邻液体容器单元的第一联通口和第二联通口、以及为所述进气口及第一联通口和第二联通口分别配设的进气口控制阀门、第一联通口控制阀门和第二联通口控制阀门，其中，各液体容器单元的进液口通过入口管路汇合到所述液体容器装置的单一的进液口，各液体容器单元的出液口通过出口管路汇合到所述液体容器装置的单一的出液口；

液体重量分布控制装置，该液体重量分布控制装置被设计为适于根据传感数据确定该涵道式垂直升降飞行器的实时液体重量分布并由此产生用于操纵各所述控制阀门的控制信号，各所述控制阀门根据所述控制信号动作，使液体在所述液体容器单元间流动，从而实时调整该涵道式垂直升降飞行器的液体重量分布。

2.根据权利要求1所述的涵道式垂直升降飞行器，其特征在于，所述第一联通口或第二联通口被设计为，打开/关闭该液体容器单元的第一联通口或第二联通口能够使液体通过第一联通口或第二联通口流入/流出该液体容器单元，所述液体重量分布控制装置被设计为适于产生操纵特定液体容器单元的第一联通口控制阀门或第二联通口控制阀门的控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的涵道式垂直升降飞行器，其特征在于，所述进气口被设计为，打开/关闭该液体容器单元的进气口能够使液体流入/流出该液体容器单元，所述液体重量分布控制装置被设计为适于产生操纵特定液体容器单元的进气口控制阀门的控制信号。

4.根据权利要求1或2所述的涵道式垂直升降飞行器，其特征在于，所述液体容器单元中的一个或多个配设有用于从一个所述液体容器单元中抽吸液体到另一个所述液体容器单元的液体抽吸装置，所述液体重量分布控制装置被设计为适于产生用于操纵所述液体抽吸装置的控制信号。

5.根据权利要求1所述的涵道式垂直升降飞行器，其特征在于，所述传感数据包括飞行器水平仪、加速度传感器提供的飞行姿态数据和/或液面传感器提供的液面位置数据。

6.根据权利要求1或2所述的涵道式垂直升降飞行器，其特征在于，所述液体容器单元的数目为三至四个。

7.一种用于涵道式垂直升降飞行器的液体容器装置，该液体容器装置由能够直接或间接地连接成环形结构的多个液体容器单元组合而成，其特征在于，各所述液体容器单元上设有进液口、出液口、进气口、用于联通相邻液体容器单元的联通口、以及为所述进液口、出液口、进气口、或联通口分别配设的控制阀门，其中，各所述控制阀门由所述涵道式垂直升降飞行器的液体重量分布控制装置根据传感数据统一地控制。

8.根据权利要求7所述的液体容器装置，其特征在于，为所述进气口配设的控制阀门与为联通口配设的控制阀门能够分别被单独地控制。

9.根据权利要求7所述的液体容器装置，其特征在于，所述液体容器装置的结构被设计为适于固定在所述涵道式垂直升降飞行器的涵道外周。

10.根据权利要求7所述的液体容器装置，其特征在于，所述液体容器装置的内壁本身为光滑环形结构，从而形成所述涵道式垂直升降飞行器的涵道。