CN208393624U - 一种涵道式共轴反桨旋翼系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种涵道式共轴反桨旋翼系统，包括旋翼组件和环形的涵道体，涵道体环绕在旋翼组件的外围；旋翼组件包括中部固定轴、间隔设置在中部固定轴上的上桨毂、下桨毂和多个桨叶，桨毂上设有与桨叶数量相同的变距铰，桨叶与变距铰固定连接，涵道式共轴反桨旋翼系统还包括控制单元，控制单元与变距铰电连接。本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统中的桨叶控制舵机和变距拉杆能够通过改变旋翼迎角，在旋翼转速不变的情况下改变升力大小和方向，配合方向舵面，能够显著提升飞行和机动效率，大大减小传动系统的重量，提升系统稳定性和寿命；由于涵道体不进行转动，降低了噪声和油耗，安全性和可维修性也大幅度提高。

Description

一种涵道式共轴反桨旋翼系统

技术领域

本实用新型涉及一种飞行器，尤其涉及一种涵道式共轴反浆旋翼系统。

背景技术

传统的涵道风扇具有噪声低，升力效率高，桨叶展长小，结构简单等特点，特别是高效的悬停作用一直受人们的青睐，在飞机、航模中作为推进器或转向装置被广泛应用，但是目前由涵道风扇构成的飞行器其偏航及转向大多靠倾转涵道，倾转装置复杂笨重，控制精度较低，可靠性差，对于某个特定机动往往需要将多个涵道做不同角度的倾转，灵敏性偏低。因此如何使得涵道风扇在保证高效升力效率的同时具备良好的机动转向性是关键问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种涵道式共轴反桨旋翼系统，能够实现垂直起降，具有悬停能力，同时具备优秀的转向机动能力，其结构轻便简单，设计合理，具有较高的安全性。

一种涵道式共轴反桨旋翼系统，包括旋翼组件和环形的涵道体，涵道体环绕在旋翼组件的外围；旋翼组件包括中部固定轴、间隔设置在中部固定轴上的上桨毂、下桨毂和多个桨叶，桨毂上设有与桨叶数量相同的变距铰，桨叶与变距铰固定连接，涵道式共轴反桨旋翼系统还包括控制单元，控制单元与变距铰电连接。

如上的，其中，涵道体与旋翼组件通过中部支架和多个底部支架连接，中部支架和底部支架与旋翼组件固接。

如上的，其中，中部支架由中心碳管构成，中心碳管的数量为3个，中心碳管的两端分别与涵道体的内壁和中部固定轴的外侧固定连接。

如上的，其中，每个底部支架上分别安装一片方向舵面。

如上的，其中，其中一个中心碳管的第一空腔内安装传动轴，用于将外部传动机传入的动力传递给桨毂。

如上的，其中，中部固定轴为第二空腔，第二空腔内设有齿轮机构，齿轮机构将传动轴传入的动力传送给桨毂。

如上的，其中，控制单元安装在旋翼组件的整流罩内。

如上的，其中，整流罩包括上整流罩和下整流罩，上整流罩安装在旋翼组件的顶部，下整流罩安装在旋翼组件的底部。

如上的，其中，控制单元包括飞行姿态感应器和舵机；飞行姿态感应器安装在上整流罩内，舵机安装在下整流罩内。

如上的，其中，涵道体为翼型涵道，桨叶翼型为超临界翼型。

本申请具有以下技术效果：

(1)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统中的桨叶控制舵机和变距拉杆能够通过改变旋翼迎角，在旋翼转速不变的情况下改变升力大小和方向，配合方向舵面，能够显著提升飞行和机动效率，大大减小传动系统的重量，提升系统稳定性和寿命；

(2)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统由于涵道体不进行转动，降低了噪声和油耗，安全性和可维修性也大幅度提高。

(3)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统通过桨叶姿态控制变距和方向舵面构成的双余度方向控制系统，机动能力强。

(4)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统的共轴反桨自身力矩平衡，升力效率大于单旋翼飞行器，利用涵道进一步增加升力效率，同时对旋翼起保护作用，结构紧凑，轻便，便于制造，维修和运输，设计加工合理简单；无需复杂变速系统，就可通过旋翼迎角变化改变升力大小，大大减小传送系统的重量，提升了系统效率和寿命；环境适应能力强，可在城市、山区等复杂地形中起降，执行任务，应用广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的立体结构主视图；

图2为本申请提供的剖视图；

图3为本申请提供的俯视图；

图4为本申请提供的立体结构示意图；

1—涵道体；2—桨叶；3—中部支架；4—1号支撑杆；5—上整流罩；

6—上桨毂；7—挥舞铰；8—中部固定轴；9—方向舵面；10—底部支架；

11—变距铰；12—下整流罩；13—电池及舵机；14—下桨毂；

15—摆振铰。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的在于提供一种涵道式共轴反桨旋翼系统，能够实现垂直起降，具有悬停能力，同时具备优秀的转向机动能力，其结构轻便简单，设计合理，具有较高的安全性。

如图1所示，涵道式共轴反桨旋翼系统，包括旋翼组件和环形的涵道体1，涵道体环绕在旋翼组件的外围，通过中部支架和底部支架与旋翼组件连接。

具体地，涵道式共轴反桨旋翼系统在飞行转动时，涵道体保持不动。

优选地，涵道体1为翼型涵道。

具体地，如图2所示，旋翼组件包括中部固定轴8、间隔设置在中部固定轴8上的上桨毂6、下桨毂7和安装在上桨毂6、下桨毂7上的多个桨叶2，桨毂与桨叶之间设置变距铰11。

中部固定轴8通过中部支架3与涵道体1固接，优选地，中部支架3由中空高强度碳管构成。

具体地，中空高强度碳管的数量为3个，其中一个中心碳管为为1号支撑杆4，1号支撑杆4的空腔中设有传动轴，用于接收外部发动机传入的动力。

优选地，外部传动机为油动发动机。

作为一个实施例，中部固定轴8为空腔结构，空腔内为减速器，安装齿轮机构，齿轮机构接收传动轴输送来的动力，并将动力分配给桨毂。

桨毂分为上桨毂6和下桨毂14，上下桨毂分别带动4片桨叶2。上桨毂6带动的桨叶2与下桨毂14带动的桨叶2的转向相反。

具体地，上下桨毂分别沿周向分布4个控制桨叶运动的耳片，每个耳片中包括挥舞铰7、摆振铰15和由变距拉杆和姿态控制舵机舵机构成的变距铰11。挥舞铰7允许桨叶在一定范围内垂直于桨叶平面进行上下运动，摆振铰15允许桨叶在一定范围内绕桨毂进行转动，变距铰11通过变距拉杆控制桨叶沿桨叶展向的转动，即控制桨叶迎角的变化，通过三种铰可以对桨叶姿态进行精确控制，实现桨叶的周期变距和变总距，进而对飞行姿态进行控制。

具体地，桨叶迎角的变化范围为-10°至+30°，可进行周期变距和变总距，对省力方向和大小改变能力强，机动能力强。

优选地，桨叶2的翼型为超临界翼型，这种翼型具有高升阻比，接近音速时阻力小的特点。

具体地，底部支架10由4个中空高强度碳管构成，每个中空高强度碳管上安装一片方向舵面9。底部支架交汇处布置电源，底部支架与电源基座固接，电源为控制单元供电。

涵道式共轴反桨旋翼系统还包括控制单元，控制单元安装在旋翼组件的整流罩内，控制单元与变距铰11(内部的姿态控制舵机和变距拉杆共同构成变距铰11)电连接。

优选地，整流罩包括上整流罩5和下整流罩12，上整流罩12安装在旋翼组件的顶部，下整流罩5安装在电池基座的底部。

具体地，控制单元包括飞行姿态感应器和舵机。飞行姿态感应器安装在上整流罩5内，方向舵面控制舵机安装在下整流罩12内。优选地，舵机为方向舵面提供控制。

作为一个实施例，飞行姿态感应器与桨叶姿态控制舵机和方向舵面控制舵机电连接，向二者发出控制指令。桨叶姿态控制舵机通过接收的控制指令控制变距拉杆的运动从而控制桨叶的姿态变化，改变旋翼迎角。方向舵面控制舵机与方向舵面9电连接，通过接收的控制指令控制方向舵面的变化，方向控制舵机驱动方向舵面9沿着中空高强度碳管轴线转动。

本申请通过姿态控制舵机控制桨叶姿态变距和方向舵面构成的双余度方向控制系统，机动能力强。

示例性地，旋翼系统要进行前飞，飞行姿态控制仪给桨叶控制舵机和方向控制舵机发出前飞指令，桨叶控制舵机和方向控制舵机接收前飞指令，桨叶控制舵机控制变距拉杆从而控制桨叶的姿态变化，方向控制舵机与方向舵面电连接，从而驱动方向舵面进行偏转，进而控制下洗气流方向，达到改变气流方向的目的。

本申请的工作流程具体包括以下步骤：

外部发动机将动力传入中部支架3中的1号支撑杆4内，中空高强度碳管将动力传入中部固定轴8内的齿轮机构，进而将动力分配给上下桨毂，上下桨毂带动桨叶转向，在飞行过程中，若需要执行其他动作，则飞行姿态感应器发出动作指令，桨叶姿态控制舵机和方向舵面控制舵机接收动作指令并分别控制桨叶2的姿态变化和方向舵面9的转向，桨叶姿态变化和方向舵面转向相互配合完成相应的动作。

本申请具有以下技术效果：

(1)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统中的桨叶控制舵机和变距拉杆能够通过改变旋翼迎角，在旋翼转速不变的情况下改变升力大小和方向，配合方向舵面，能够显著提升飞行和机动效率，大大减小传动系统的重量，提升系统稳定性和寿命；

(2)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统由于涵道体不进行转动，降低了噪声和油耗，安全性和可维修性也大幅度提高。(3)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统通过桨叶姿态控制变距和方向舵面构成的双余度方向控制系统，机动能力强。

(4)本申请的涵道式共轴反桨旋翼系统的共轴反桨自身力矩平衡，升力效率大于单旋翼飞行器，利用涵道进一步增加升力效率，同时对旋翼起保护作用，结构紧凑，轻便，便于制造，维修和运输，设计加工合理简单；无需复杂变速系统，就可通过悬疑应交变化改变升力大小，大大减小传送系统的重量，提升了系统效率和寿命；环境适应能力强，可在城市、山区等复杂地形中起降，执行任务，应用广泛。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种涵道式共轴反桨旋翼系统，包括旋翼组件和环形的涵道体，其特征在于，所述涵道体环绕在所述旋翼组件的外围；所述旋翼组件包括中部固定轴、间隔设置在中部固定轴上的上桨毂、下桨毂和多个桨叶，所述桨毂上设有与桨叶数量相同的变距铰，所述桨叶与所述变距铰固定连接，所述涵道式共轴反桨旋翼系统还包括控制单元，所述控制单元与所述变距铰电连接。

2.如权利要求1所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述涵道体与所述旋翼组件通过中部支架和多个底部支架连接，所述中部支架和底部支架与所述旋翼组件固接。

3.如权利要求2所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述中部支架由中心碳管构成，所述中心碳管的数量为3个，所述中心碳管的两端分别与所述涵道体的内壁和所述中部固定轴的外侧固定连接。

4.如权利要求2所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，每个所述底部支架上分别安装一片方向舵面。

5.如权利要求3所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，其中一个所述中心碳管的第一空腔内安装传动轴，用于将外部传动机传入的动力传递给桨毂。

6.如权利要求5所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述中部固定轴为第二空腔，第二空腔内设有齿轮机构，齿轮机构将所述传动轴传入的动力传送给所述桨毂。

7.如权利要求1所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述控制单元安装在旋翼组件的整流罩内。

8.如权利要求7所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述整流罩包括上整流罩和下整流罩，所述上整流罩安装在旋翼组件的顶部，所述下整流罩安装在旋翼组件的底部。

9.如权利要求8所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述控制单元包括飞行姿态感应器和舵机；所述飞行姿态感应器安装在所述上整流罩内，所述舵机安装在所述下整流罩内。

10.如权利要求1所述的涵道式共轴反桨旋翼系统，其特征在于，所述涵道体为翼型涵道，所述桨叶翼型为超临界翼型。