CN211195749U - 一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，属于倾转旋翼、无轴涵道、飞行汽车领域，本实用新型的飞行汽车通过在机身两侧设置固定机翼、倾转无轴涵道旋翼、倾转无轴涵道旋翼、副翼，在机身尾部设置V型尾翼、方向舵，倾转无轴涵道旋翼旋翼、旋转环、涵道，旋转环安装在涵道内侧，旋翼与旋转环固连。通过涡轴发动机将扭矩传递给旋转环，带动旋翼旋转；本实用新型飞行汽车可在汽车模式、飞机模式和直升机垂直起降模式中切换，车内四座的宽敞设计可根据不同需求进行改造；本实用新型飞行汽车能够垂直起降、高速前飞、地面行驶，且结构紧凑、机动性强，在民用还是军用都具有广阔的应用前景。

Description

一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车

技术领域

本实用新型为一种通用运载装置，涉及倾转旋翼、无轴涵道、飞行汽车领域，具体是一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车。

背景技术

随现代城市的高速发展，交通拥挤问题已成为人口密度高度集中的城市中的一大难题。“潮汐车道”、“限行”、“错峰出行”等措施只能暂缓交通压力，而研制出新型的便捷交通工具才能在真正意义上为城市提供新型出行方式、解决出行难的问题。如今北上广深等大城市的道路高架和地铁已是完善的交通出行通道，所以拓展三维空间领域的交通新路线是新的发展趋势。飞行汽车作为一款新概念交通工具，集合了飞行器能够在空中飞行和汽车在道路上行驶的优点，是未来科技化城市中重要的交通工具。

现已有吉利公司研发的一款名为Transition的飞行汽车。Transition是一款两座的飞行汽车，它采用可收放式机翼，机翼收起后的整车大小与一般家用SUV相当，可自由出入普通家用车库。但是，它不能实现垂直起降与悬停的功能。在起飞时Transition需展开机翼，且需滑跑一定距离后获得足够升力才能起飞。Transition具有8米长的翼展和2.3米的车身2宽度，在城市道路滑跑时需占用三条城市单车道。收放机翼时Transition需要宽敞的空间，容易对建筑物造成破坏或是对行人造成误伤等。

因此，本实用新型设计的能够兼具垂直起降、高速前飞、地面行驶，且结构紧凑、机动性强的飞行汽车应运而生。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，公开了一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，本实用新型的的飞行汽车在只占用城市普通两车道、不破坏现有道路结构的情况下，可在汽车模式、飞机模式和直升机垂直起降模式中切换。车内四座的宽敞设计可根据不同需求进行改造，可广泛用于民用和军用邻域。

本实用新型是这样实现的：

一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，包括车身，其特征在于，所述的车身的底端设置有车轮；所述的车身前端的左右两侧分别设置有左前固定机翼、右前固定机翼，所述的左前固定机翼、右前固定机翼的末端分别设置有左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼；所述的车身后端的左右两侧分别设置有左后固定机翼，右后固定机翼，所述的左后固定机翼，右后固定机翼的末端分别设置有左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼；所述的左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼具有与地面平行或者与地面垂直两种状态；所述的左前固定机翼、右前固定机翼、左后固定机翼，右后固定机翼上分别设置有左前副翼、右前副翼、左后副翼、右后副翼；所述的车身的尾部上端设置有V型尾翼，所述的V型尾翼上设置有方向舵；所述的飞行汽车中还设置有涡轴发动机，所述的涡轴发动机驱动左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼。该飞行汽车可以设计为四座，可在汽车模式、飞机模式和直升机垂直起降模式中切换。车内四座的宽敞设计可根据不同需求进行改造，可广泛用于民用和军用。在民用上，本实用新型飞行汽车可实现在现有的城市道路上随时起飞降落的功能，驾驶在空间三维的交通模式中，在最大程度上为传统道路减压，可实现高效通勤。座舱内四座的大空间设计便于家庭出游。舱内四座可改造成临时货仓，为城市物流业的发展提供新的运输模式。垂直起降功能可提高警察的出警效率。本实用新型飞行汽车也可改造成空中救护车，为紧急救援提供了高效的方案。

在军用上，四座宽敞空间可根据不同需求可被改造成放置武器装备、运输军用物资、运送战争伤员等的空间。飞机、直升机和汽车三种模式的结合，实现了垂直起降、高速前飞和地面行驶的功能，以满足战争环境的复杂地形的要求。

进一步，所述的车身头部设置有挡风玻璃。

进一步，所述的左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼的结构组成、大小相同，均包括涵道，所述的涵道内侧安装有旋转环，所述的旋转环内测固连有旋翼，涡轴发动机利用传动机构将扭矩传递给四个旋转环，带动旋翼旋转。

进一步，所述的左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼的各个通道的操纵独立，四个旋翼的旋转方向为对角两个旋翼旋转方向相同，相邻两个旋翼旋转方向相反。

进一步，所述的左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼与地面平行的状态时为飞机模式；所述的左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼与地面垂直的状态时为直升机模式。

本实用新型还公开了一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车的工作方法，其特征在于，所述的飞行汽车实现地面行驶、直升机垂直起降、和飞机飞行三种模式，具体模式运作如下：

第一、在直升机模式下，左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼作为主升力面；左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼的旋翼轴与地面垂直；

第二、在飞机模式下，左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼的旋翼轴与地面平行，由左前固定机翼、右前固定机翼、左后固定机翼，右后固定机翼作为作为主升力面产生升力，左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼作为推力装置实现高速前飞；左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼通过改变总距实现改变拉力的大小，控制前飞的速度；

第三、在地面行驶模式下，左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼的旋翼轴与地面平行或成0°～30°的角度，左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼产生向前拉力，当拉力大于无动力轮胎与地面的摩擦力时，车身向前行驶，通过方向盘改变车轮的转向，实现车身的转向。

进一步，所述的在直升机模式下具体的运动方法如下：

1.1、实现俯仰运动：同时改变左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼或左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼的两个旋翼的总距；当左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼总距大于左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼总距时，车身后侧的升力大于车身前侧的升力，即产生低头力矩；反之，当左后倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼总距小于左前倾转无轴涵道旋翼、右前倾转无轴涵道旋翼总距时，车身后侧的升力小于车身前侧的升力，即产生抬头力矩；

1.2、实现滚转运动：同时改变右前倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼或者左前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼的两个旋翼的总距；当右前倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼总距大于左前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼总距时，车身右侧的升力大于车身左侧的升力，即产生了向左的滚转力矩；反之，当右前倾转无轴涵道旋翼、右后倾转无轴涵道旋翼总距小于左前倾转无轴涵道旋翼、左后倾转无轴涵道旋翼总距时，车身右侧的升力小于车身左侧的升力，即产生了向右的滚转力矩；

1.3、实现偏航运动：同时增加左前倾转无轴涵道旋翼和右后倾转无轴涵道旋翼的旋翼总距，减小右前倾转无轴涵道旋翼和左后倾转无轴涵道旋翼的旋翼总距，使得四个旋翼的反扭矩不平衡，使车身产生向右的偏航力矩；反之，则产生向左偏航的力矩。

进一步，所述的在飞机模式下具体的运动方法如下：

2.1、实现俯仰运动：改变右后副翼、左后副翼，当右后副翼、左后副翼向上偏转时，左后固定机翼，右后固定机翼迎角减小，产生升力减小，车身产生抬头力矩；反之右后副翼、左后副翼向下偏转车身产生低头力矩；

2.2、实现滚转运动：同时改变右后副翼、右前副翼或左前副翼、左后副翼；当右后副翼、右前副翼向下偏转时，右前固定机翼、右后固定机翼上产生的升力大于左前固定机翼、左后固定机翼产生的升力，车身产生向右滚转的力矩；反之当左前副翼、左后副翼向下偏转时，车身产生向左滚转的力矩；

2.3、实现偏航运动：改变V型尾翼上的方向舵，实现航向的偏转；当方向舵向右偏转时，V型尾翼上产生一个向左的偏航力，偏航力对车身重心产生偏航力矩，实现车身向右转向偏航；反之当方向舵向左偏转时车身向左转向偏航。

本实用新型与现有技术的有益效果在于：

1、气动效率提高：本实用新型飞行汽车涵道的设计使得旋翼桨尖处的绕流减小，从而减小旋翼的桨尖损失，提高旋翼的气动效率，同时涵道本身可提供部分升力；无轴涵道旋翼是在传统涵道的基础上舍去了旋翼旋转轴，将桨叶与涵道内的动环连接，没有桨毂的阻碍，流场受到干扰程度减弱，旋翼的有效直径也得以增加，气动效率得以提高；

2.具有较高安全性：飞行汽车在地面行驶时旋翼离地面较近，涵道的设计可防止一些质量较轻的东西例如塑料袋等被吸入旋翼内，也防止旋转的旋翼伤害行人对周边的人、汽车、建筑物、植物等造成影响甚至危险，

3.噪音低：使用无轴旋翼涵道，消除了桨尖涡、旋翼轴和桨毂的干扰。所以噪音较传统旋翼低；

4.机动性高：设计的四个可倾转无轴涵道旋翼，两对固定机翼及副翼，V性垂尾及方向舵，当遇到扰动时可控制多个操纵面快速恢复到指定飞行状态；

5.具有良好经济性：无轴旋翼涵道取消了旋翼轴和桨毂的设计，提高了可靠性，降低了维护成本，具有更好的经济性。

附图说明

图1本实用新型的一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车整体示意图；

图2本实用新型的一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车前飞时示意图；

图3本实用新型的无轴涵道旋翼示意图；

图4本实用新型的四个倾转无轴涵道旋翼的旋转方向示意图；

其中，1-车轮，2-车身，3-挡风玻璃，4-右前固定机翼，5-右前倾转无轴涵道旋翼，6-右后倾转无轴涵道旋翼，7-左后倾转无轴涵道旋翼，8-左前倾转无轴涵道旋翼，9-右后副翼，10-右前副翼，11-左前副翼，12-左后副翼，13-V型尾翼，14-方向舵，15-涡轴发动机，16-旋翼，17-旋转环，18-涵道，19-左前固定机翼，20-左后固定机翼，21-右后固定机翼。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本实用新型进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1～2所示，一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，包括车身2，其特征在于，所述的车身2的底端设置有车轮1；车身2头部设置有挡风玻璃3。

车身2前端的左右两侧分别设置有左前固定机翼19、右前固定机翼4，所述的左前固定机翼19、右前固定机翼4的末端分别设置有左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5；所述的车身2后端的左右两侧分别设置有左后固定机翼20，右后固定机翼21，所述的左后固定机翼20，右后固定机翼21的末端分别设置有左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6；所述的左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6具有与地面平行或者与地面垂直两种状态；所述的左前固定机翼19、右前固定机翼4、左后固定机翼20，右后固定机翼21上分别设置有左前副翼11、右前副翼10、左后副翼12、右后副翼9；所述的车身2的尾部上端设置有V型尾翼13，所述的V型尾翼13上设置有方向舵14；所述的飞行汽车中还设置有涡轴发动机15，所述的涡轴发动机15驱动左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6。

如图3～4所示，左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6的结构组成、大小相同，均包括涵道18，旋转环17安装在涵道18内侧，旋翼16与旋转环17固连。通过一套传动机构，涡轴发动机15将扭矩传递给四个旋转环17，从而带动旋翼16旋转。

左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6的各个通道的操纵独立，四个旋翼的旋转方向为对角两个旋翼旋转方向相同，相邻两个旋翼旋转方向相反。左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6由一个涡轴发动机15驱动，且保证转速相同。为平衡反扭矩，并保证各个通道的操纵独立，四个旋翼的旋转方向如图4所示，对角两个旋翼旋转方向相同，相邻两个旋翼旋转方向反向。

本实用新型一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车的工作方法为地面行驶、直升机垂直起降、和飞机飞行三种模式，具体模式运作如下：

在直升机模式下，左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6作为主升力面；左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6的旋翼轴与地面垂直。具体的，①实现俯仰运动：同时改变左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6或左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5的两个旋翼的总距；当左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6总距大于左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5总距时，车身后侧的升力大于车身前侧的升力，即产生低头力矩；反之，当左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6总距小于左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5总距时，车身后侧的升力小于车身前侧的升力，即产生抬头力矩。②实现滚转运动：同时改变右前倾转无轴涵道旋翼5、右后倾转无轴涵道旋翼6或者左前倾转无轴涵道旋翼8、左后倾转无轴涵道旋翼7的两个旋翼的总距；当右前倾转无轴涵道旋翼5、右后倾转无轴涵道旋翼6总距大于左前倾转无轴涵道旋翼8、左后倾转无轴涵道旋翼7总距时，车身右侧的升力大于车身左侧的升力，即产生了向左的滚转力矩；反之，当右前倾转无轴涵道旋翼5、右后倾转无轴涵道旋翼6总距小于左前倾转无轴涵道旋翼8、左后倾转无轴涵道旋翼7总距时，车身右侧的升力小于车身左侧的升力，即产生了向右的滚转力矩。③实现偏航运动：同时增加左前倾转无轴涵道旋翼8和右后倾转无轴涵道旋翼6的旋翼总距，减小右前倾转无轴涵道旋翼5和左后倾转无轴涵道旋翼7的旋翼总距，使得四个旋翼的反扭矩不平衡，使车身2产生向右的偏航力矩；反之，则产生向左偏航的力矩。

在飞机模式下，左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6的旋翼轴与地面平行，由左前固定机翼19、右前固定机翼4、左后固定机翼20，右后固定机翼21作为作为主升力面产生升力，左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6作为推力装置实现高速前飞；左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6通过改变总距实现改变拉力的大小，控制前飞的速度。具体的，①实现俯仰运动：改变右后副翼9、左后副翼12，当右后副翼9、左后副翼12向上偏转时，左后固定机翼20，右后固定机翼21迎角减小，产生升力减小，车身2产生抬头力矩；反之右后副翼9、左后副翼12向下偏转车身2产生低头力矩。②实现滚转运动：同时改变右后副翼9、右前副翼10或左前副翼11、左后副翼12；当右后副翼9、右前副翼10向下偏转时，右前固定机翼4、右后固定机翼21上产生的升力大于左前固定机翼19、左后固定机翼20产生的升力，车身2产生向右滚转的力矩；反之当左前副翼11、左后副翼12向下偏转时，车身2产生向左滚转的力矩。③实现偏航运动：改变V型尾翼13上的方向舵14，实现航向的偏转；当方向舵14向右偏转时，V型尾翼13上产生一个向左的偏航力，偏航力对车身2重心产生偏航力矩，实现车身2向右转向偏航；反之当方向舵14向左偏转时车身2向左转向偏航。

在地面行驶模式下，左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6的旋翼轴与地面平行或成0°～30°的角度，左前倾转无轴涵道旋翼8、右前倾转无轴涵道旋翼5、左后倾转无轴涵道旋翼7、右后倾转无轴涵道旋翼6产生向前拉力，当拉力大于无动力轮胎与地面的摩擦力时，车身2向前行驶，通过方向盘改变车轮1的转向，实现车身2的转向。

本实用新型的飞行汽车可以是一款四座，可垂直起降的飞行汽车。在只占用城市普通两车道、不破坏现有道路结构的情况下，本实用新型飞行汽车可在汽车模式、飞机模式和直升机垂直起降模式中切换。车内四座的宽敞设计可根据不同需求进行改造，可广泛用于民用和军用邻领域。与现有的飞行汽车相比，这款飞行汽车能够垂直起降、高速前飞、地面行驶，且结构紧凑、机动性强，无论是在民用还是军用都具有广阔的应用前景。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，包括车身(2)，其特征在于，所述的车身(2)的底端设置有车轮(1)；

所述的车身(2)前端的左右两侧分别设置有左前固定机翼(19)、右前固定机翼(4)，所述的左前固定机翼(19)、右前固定机翼(4)的末端分别设置有左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)；

所述的车身(2)后端的左右两侧分别设置有左后固定机翼(20)，右后固定机翼(21)，所述的左后固定机翼(20)，右后固定机翼(21)的末端分别设置有左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)；

所述的左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)、左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)具有与地面平行或者与地面垂直两种状态；

所述的左前固定机翼(19)、右前固定机翼(4)、左后固定机翼(20)，右后固定机翼(21)上分别设置有左前副翼(11)、右前副翼(10)、左后副翼(12)、右后副翼(9)；

所述的车身(2)的尾部上端设置有V型尾翼(13)，所述的V型尾翼(13)上设置有方向舵(14)；

所述的飞行汽车中还设置有涡轴发动机(15)，所述的涡轴发动机(15)驱动左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)、左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)。

2.根据权利要求1所述的一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，其特征在于，所述的车身(2)头部设置有挡风玻璃(3)。

3.根据权利要求1所述的一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，其特征在于，所述的左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)、左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)的结构组成、大小相同，均包括涵道(18)，所述的涵道(18)内侧安装有旋转环(17)，所述的旋转环(17)内测固连有旋翼(16)，涡轴发动机(15)利用传动机构将扭矩传递给四个旋转环(17)，带动旋翼(16)旋转。

4.根据权利要求1所述的一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，其特征在于，所述的左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)、左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)的各个通道的操纵独立，四个旋翼的旋转方向为对角两个旋翼旋转方向相同，相邻两个旋翼旋转方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种倾转无轴涵道旋翼飞行汽车，其特征在于，所述的左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)、左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)与地面平行的状态时为飞机模式；所述的左前倾转无轴涵道旋翼(8)、右前倾转无轴涵道旋翼(5)、左后倾转无轴涵道旋翼(7)、右后倾转无轴涵道旋翼(6)与地面垂直的状态时为直升机模式。

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