CN207045725U - 一种万向铰涵道双旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种万向铰涵道双旋翼飞行器，涉及飞行器领域，能够平衡反扭矩、解决旋翼气动效率低的问题，同时满足飞行稳定性和安全性等要求，具有气动效率、操纵功效和使用效率高，能垂直起降、经济、安全、实用的优点。本实用新型包括：机身、电机、旋翼、涵道、外圈，机身沿长轴方向对称设置两个外圈，外圈内分别安装两个涵道，涵道内部再安装旋翼，旋翼通过电机驱动，且两个旋翼转动方向相反。本实用新型适用于航拍，也可以改进为飞行摩托，亦可用于防恐领域，挂载小口径杀伤武器用于单兵实战。

Description

一种万向铰涵道双旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种万向铰涵道双旋翼飞行器。

背景技术

涵道飞行器是一种采用涵道内安装旋翼以提供升力的飞行器，相比于相同尺寸无涵道的旋翼系统，这种飞行器的旋翼系统的涵道唇口会形成低压区而产生额外升力。大尺寸旋翼的气动效率要比小尺寸旋翼的气动效率高，单旋翼旋转时会产生桨叶弦向阻力，旋翼对机身会产生一个与旋翼旋转方向相反的扭矩，单个大尺寸的旋翼需配备一个平衡反扭矩的系统，才能保证飞行器的稳定性。而且单个大尺寸旋翼系统的整体几何尺寸较大，不利于携带，而且旋翼较为危险，不适用于某些特定的区域或特定的任务

为了解决飞行器稳定性的问题，可以采用四旋翼的设计，然而，四旋翼飞行器虽然具有较好的飞行稳定性，但是不仅旋翼的气动效率较低，前飞阻力较大，飞行速度低，多套动力及调速系统使得能量的利用率也很低。在目前电池技术未取得突破性进展的情况下，如何提高续航时间成为电机驱动的四旋翼飞行器发展的技术瓶颈。

综上，现有的多旋翼飞行器在稳定性较高的情况下不具备较高的旋翼气动效率，而单旋翼直升机系统气动效率高,但稳定性较低和操纵性要求极高，且结构复杂,高稳定性和高旋翼气动效率不能兼备。

发明内容

本发明的实施例提供一种万向铰涵道双旋翼飞行器，能够利用较大尺寸旋翼较高的气动效率，实现飞行器的操纵并保持飞行器的姿态稳定。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种万向铰涵道双旋翼飞行器，包括：机身、第一电机、第二电机、第二旋翼、第一旋翼、第一涵道、第二涵道、第一外圈、第二外圈。机身沿长轴方向对称设置第一外圈、第二外圈，第一外圈内安装第一涵道，第二外圈内安装第二涵道，第一涵道的横梁上安装第一旋翼和第一电机，第二涵道的横梁上安装第二旋翼和第二电机。第二旋翼和第一旋翼旋转方向相反，因此，第二旋翼和第一旋翼在旋转时分别对机身产生的反扭矩可以相互平衡。

进一步的，第一涵道和第一外圈通过万向铰形式连接在机身上，第二涵道和第二外圈通过万向铰形式连接在机身上，相比于传统直升机的操纵机构，本设计机构零件个数更少，零件的复杂程度更低。直接转动涵道倾斜桨盘使得操纵响应更快。

进一步的.第一外圈连接在机身上，第一涵道连接在第一外圈上；第二外圈连接在机身上,第二涵道连接在第二外圈上。

进一步的，第一外圈和第二外圈通过长拉杆连接，长拉杆上连接第三舵机。

进一步的，第三舵机控制第一外圈和第二外圈做俯仰运动，同时带动第一外圈内的第一涵道和第二外圈内的第二涵道做俯仰偏转，旋翼桨盘偏转即可产生一个水平方向上的拉力，使得安装有该旋翼桨盘的飞行器前飞和后退。

进一步的，第一外圈上安装第一舵机，第二外圈上安装第二舵机。

进一步的，第一舵机控制第一外圈内的第一涵道做滚转运动，第二舵机控制第二外圈内的第二涵道做滚转运动，第一涵道和第二涵道同向偏转时，飞行器做左右运动，第一涵道和第二涵道反向偏转时，飞行器做偏航运动。

进一步的，机载设备舱连接并控制第一电机和第二电机，通过控制第一电机和第二电机的转速实现旋翼和旋翼拉力的调节。当旋翼和旋翼转速提高，在重力方向上翼旋转产生的升力大于飞行器总重时，飞行器机身上升；当旋翼和旋翼转速下降，在重力方向上翼旋转产生的升力小于飞行器总重时，飞行器机身下降。

进一步的，沿机身的纵轴方向，在第一涵道和第二涵道下方各安装一组导流片，当气流吹过偏转的导流片时产生气动力，位于机身下方的导流片产生的气动力对机身纵轴形成侧向力及滚转力矩，可用于辅助飞行器的侧向平移、滚转操纵及稳定飞行器的侧向及滚转姿态。

进一步的，导流片的剖面形状为对称翼型，导流片偏转时能够产生侧向力，本实施例中导流片的剖面形状为翼型，操纵功效高，对旋翼下洗流阻塞小。

本发明实施例提供的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，通过反向驱动两个涵道内的旋翼，互相抵消了大尺寸旋翼旋转时产生的扭矩，使得保持航向稳定，飞行器能够稳定飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的底部结构示意图；

图3为本发明实施例中的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的动力系统和操纵系统结构示意图；

图4为本发明实施例中的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的涵道的俯视图。

其中，1-机身，2-第一电机，3-第二电机，4-第二旋翼，5-第一旋翼，6- 第一涵道，7-第二涵道，8-第一外圈，9-第二外圈，10-第三舵机，11-导流片， 12-机载设备舱，13-长拉杆，14-第二舵机，15-第一舵机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种万向铰涵道双旋翼飞行器，如图1和图2所示，包括机身1、第一电机2、第二电机3、第二旋翼4、第一旋翼5、第一涵道6、第二涵道7、第一外圈8、第二外圈9、第三舵机10、导流片11、机载设备舱12、长拉杆 13、第二舵机14、第一舵机15。

机身1上沿长轴方向对称布置第一外圈8和第二外圈9，第一外圈8和第二外圈9内通过万向铰形式装配第一涵道6和第二涵道7，第一涵道6、第二涵道7、第一外圈8、第二外圈9的外壁轴是管状结构，动力线路和舵机线路沿第一涵道6和第二涵道7的横梁和第一外圈8、第二外圈9的外壁穿过外壁轴的轴心。第一电机 2安装在第一涵道6的横梁上，第二电机3安装在第二涵道7的横梁上,第二电机3 上方安装第二旋翼4，第一电机2上方安装第一旋翼5，第一电机2和第二电机3连接机载设备舱12。机载设备舱12包括电源系统、电子调速系统以及飞控系统,电子调速器12控制第一电机2和第二电机3驱动第二旋翼4和第一旋翼5同时反向转动，产生升力，当第二旋翼4和第一旋翼5转速提高，在重力方向上翼旋转产生的升力大于飞行器总重时，飞行器机身1上升；当第二旋翼4和第一旋翼5转速下降，在重力方向上翼旋转产生的升力小于飞行器总重时，飞行器机身1下降。

第一外圈8和第二外圈9通过长拉杆13连接，长拉杆13上安装第三舵机10，第三舵机10通过长拉杆13驱动第一外圈8和第二外圈9做俯仰运动。第一外圈8和第二外圈9还分别安装了第一舵机15和第二舵机14，第一舵机15 和第二舵机14也同样能驱动第一外圈8和第二外圈9做偏转运动。飞行器的俯仰稳定性由第一电机2和第二电机3的差速，以及第一舵机15和第二舵机14 驱动第一涵道6和第二涵道7偏转实现，航向稳定性由第一舵机15和第二舵机 14通过反向驱动第一涵道6和第二涵道7实现。

在第一涵道6和第二涵道7的下方位置，机身上还分别安装了一组导流片11，如图3所示，导流片11位于机身纵轴下方，导流片11的剖面为对称翼型，相对于通常的平板型导流片偏转时需要大角度的情况,翼型设计使得导流片11在小角度偏转下能产生较大的气动力，该气动力对于机身1纵轴产生侧向操纵力及滚转力矩。导流片11偏转可用于辅助飞行器的侧向平移、滚转操纵及稳定飞行器的侧向及滚转姿态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，包括：机身（1）、第一电机（2）、第二电机（3）、第二旋翼（4）、第一旋翼（5）、第一涵道（6）、第二涵道（7）、第一外圈（8）、第二外圈（9），机身（1）沿长轴方向对称设置第一外圈（8）、第二外圈（9），第一外圈（8）内安装第一涵道（6），第二外圈（9）内安装第二涵道（7），第一涵道（6）的横梁上安装第一旋翼（5）和第一电机（2），第二涵道（7）的横梁上安装第二旋翼（4）和第二电机（3），第二旋翼（4）和第一旋翼（5）旋转方向相反；第一涵道（6）和第一外圈（8）通过万向铰形式连接在机身（1）上，第二涵道（7）和第二外圈（9）通过万向铰形式连接在机身（1）上；第一外圈（8）连接在机身（1）上，第一涵道（6）连接在第一外圈（8）上;第二外圈(9)连接在机身(1)上,第二涵道(7)连接在第二外圈(9)上。

2.根据权利要求1所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，第一外圈（8）和第二外圈（9）通过长拉杆（13）连接，长拉杆（13）上连接第三舵机（10）。

3.根据权利要求2所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，第三舵机（10）控制第一外圈（8）和第二外圈（9）发生转动并带动第一涵道(6)和第二涵道(7)实现俯仰偏转,从而实现飞行器前飞或后退。

4.根据权利要求3所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，第一外圈（8）上安装第一舵机（15），第二外圈（9）上安装第二舵机（14）。

5.根据权利要求4所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，第一舵机（15）控制第一外圈（8）内的第一涵道（6）做滚转运动，第二舵机（14）控制第二外圈（9）内的第二涵道（7）做滚转运动，第一涵道（6）和第二涵道（7）同向转动时，机身（1）向侧边飞行，第一涵道（6）和第二涵道（7）反向转动时，机身（1）改变航向。

6.根据权利要求5所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，机载设备舱（12）连接并控制第一电机（2）和第二电机（3）。

7.根据权利要求6所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，沿机身（1）的长轴方向，在第一涵道（6）和第二涵道（7）下方各安装一组导流片（11）。

8.根据权利要求7所述的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，其特征在于，导流片（11）的剖面形状为对称翼型。