CN217624082U - 一种单涵道飞行器及其舵片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单涵道飞行器及其舵片。单涵道飞行器包括环形的涵道、螺旋桨、螺旋桨的驱动电机和4套舵片机构，涵道的轴线竖直布置；舵片机构布置在涵道的下部，包括由舵机驱动的舵片。舵片包括翼型的板体和合成射流激励器，板体包括内腔和与内腔连通的合成射流出口，合成射流激励器安装在板体的内腔中，合成射流出口靠近翼型板体的后缘；合成射流激励器的射流出口与板体的合成射流出口连通。本实用新型利用舵片机构的合成射流来快速响应和主动控制飞行的方向，飞行器方向控制的灵活性和机动性好。

Description

一种单涵道飞行器及其舵片

[技术领域]

本实用新型涉及涵道飞行器，尤其涉及一种单涵道飞行器及其舵片。

[背景技术]

涵道风扇飞行器具有结构紧凑、机动性能好、环境适应能力较强等优点，并且使用范围已拓展至军事、民用和科研三大领域，由于其发展前景越来越好，逐渐受到了科研人员的关注。涵道无人机的结构包括：环形机翼(涵道)、桨盘、尾舵及机身等。其中环形机翼和风扇在涵道风扇无人机前飞过程中起到了重要作用，整机的飞行驱动力均是由此提供。环形机翼式无人机在铅垂面起飞的时候，是螺旋桨对空气的反作用力和环形机翼的附加推力共同作用的；涵道风扇飞行器前飞过程中的偏航、俯仰和滚转由操控舵面的作用来实现。单涵道飞行器是独立的飞行器，可以实现独立飞行。

专利号:CN201520235559.2的实用新型涉及一种超小型单涵道风扇式飞行器，包括无刷电机，涵道风扇，锂电池，舵机，舵片，起落架。涵道风扇位于飞行器上部中心位置，无刷电机安装于涵道风扇尾部，双层负载舱环括于涵道风扇外部，上层放置锂电池，底部安装起落架，舵机与舵片轴连，安装于负载舱底部。该实用新型的舵片为实心结构，舵片控制响应较慢，而且是被动控制，不利于在复杂多变的飞行环境下对突发情况进行快速响应。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能提高单涵道飞行器飞行灵活性和机动性的单涵道飞行器舵片。

本实用新型另一个要解决的技术问题是提供一种灵活性和机动性好的单涵道飞行器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种单涵道飞行器的舵片，包括翼型的板体和合成射流激励器，板体包括内腔和与内腔连通的合成射流出口，合成射流激励器安装在板体的内腔中，合成射流出口靠近翼型板体的后缘；合成射流激励器的射流出口与板体的合成射流出口连通。

以上所述的舵片，板体的翼型为对称翼型，板体包括两块盖板，两块盖板在板体的对称面相互扣合；盖板的扣合面包括凹槽，合成射流激励器嵌在两块盖板的凹槽中；凹槽靠近板体的后缘包括通向板体弧面的开口，两块盖板的开口组成所述的合成射流出口；合成射流激励器的射流出口沿板体的纵向朝向合成射流出口。

以上所述的舵片，板体包括摆轴孔和铰接孔，摆轴孔和铰接孔位于板体的对称面上，与板体的纵向轴线正交；沿板体的纵向轴线，摆轴孔靠近板体的前缘，铰接孔位于摆轴孔与合成射流出口之间。

以上所述的舵片，合成射流激励器包括壳体和压电振动膜片，壳体包括两块压板，压电振动膜片夹在两块压板之间；压电振动膜片的中部包括压电陶瓷片，压板的内表面包括凹槽，压电陶瓷片位于两块压板的凹槽之间，与凹槽312的底面存在射流流动间隙；壳体包括所述的合成射流激励器的射流出口，射流流动间隙与合成射流激励器的射流出口连通。

一种单涵道飞行器，包括环形的涵道、螺旋桨、螺旋桨的驱动电机和4套舵片机构，涵道的轴线竖直布置；舵片机构布置在涵道的下部，包括由舵机驱动的舵片，所述的舵片为以上所述的舵片。

以上所述的单涵道飞行器，舵片机构包括所述的舵机、摆杆和摆轴，舵片板体的翼型为对称翼型，板体包括摆轴孔和铰接孔，摆轴孔和铰接孔与板体的纵向轴线正交；舵片布置在涵道下部的风道中，舵片板体的对称面沿涵道的径向布置，板体的纵向轴线竖直布置，板体的前缘朝上，后缘朝下；摆轴孔靠近板体的前缘，铰接孔位于摆轴孔的下方；摆轴穿过板体的摆轴孔，两端分别插入涵道上的轴孔，铰接孔中固定有铰接销；舵机通过舵机支架固定在涵道的外壁上，驱动轴朝向涵道，与摆轴同轴；摆杆的一端固定在舵机的驱动轴上，另一端与铰接销铰接。

以上所述的单涵道飞行器，涵道包括电机座，电机座布置在涵道下部的风道中；驱动电机固定在电机座上，螺旋桨固定在驱动电机轴的上端；位于在涵道上部的风道中；电机座的外周和涵道的内壁分别包括4个所述的轴孔，所述的摆轴为空心轴。

以上所述的单涵道飞行器，涵道侧壁的上部采用翼型曲面，翼型的前缘朝上，前缘处涵道开口的直径大于后缘处涵道中部的直径；涵道上部的侧壁为空心结构。

本实用新型利用舵片机构的合成射流来快速响应和主动控制飞行的方向，飞行器方向控制的灵活性和机动性好。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例单涵道飞行器的主视图。

图2是本实用新型实施例单涵道飞行器的俯视图。

图3是本实用新型实施例单涵道飞行器的侧视图。

图4是本实用新型实施例单涵道飞行器的仰视图。

图5是图1中的A-A剖视图。

图6是图3中的B-B剖视图。

图7是图5中的C-C剖视图。

图8是本实用新型实施例单涵道飞行器的立体图。

图9是本实用新型实施例舵片的主视图。

图10是本实用新型实施例舵片的俯视图。

图11是图10中的D-D剖视图。

图12是本实用新型实施例舵片的立体图。

图13是本实用新型实施例舵片板体盖板的立体图。

图14是本实用新型实施例合成射流激励器的立体图。

图15是本实用新型实施例合成射流激励器的主视图。

图16是图15中的E-E剖视图。

图17是本实用新型实施例合成射流激励器的分解图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例单涵道飞行器的结构和原理如图1至图17所示，包括环形的涵道10、右旋的螺旋桨91和4套舵片机构200，涵道10的轴线竖直布置。螺旋桨91由驱动电机92驱动，布置在涵道10上部的风道10A中。驱动电机92采用无刷电机，可以提供较大的驱动力。

涵道10包括环形的侧壁11、电机座12、一组导流片13和两块测试挂件板14。电机座12和导流片13布置在涵道10下部的风道10A中。两块测试挂件板14，两块挂件板沿涵道10的直径方向对称地布置在涵道10的外壁上，挂件板上有多个挂件孔。

驱动电机92用螺钉固定在电机座12中，螺旋桨91固定在驱动电机92主轴的上端。6块导流片13沿涵道10的周向均布，导流片13外端与涵道10的内壁连接，导流片13的内端与电机座12连接。

涵道10侧壁11的上部采用翼型曲面，翼型的前缘朝上，前缘处涵道10开口的直径大于后缘处涵道中部的直径。涵道10上部的侧壁11A为空心结构。

舵片机构200布置在涵道10的下部，包括由舵机41驱动的舵片200A，舵机41、摆杆42和空心的摆轴43。

舵片200A的板体20采用对称翼型，板体20包括两块盖板21，两块盖板21在板体20的对称面相互扣合。盖板21的扣合面有一个凹槽211，凹槽211在靠近板体20的后缘有一个通向板体20弧面的开口212A，两块盖板21的开口212A组成合成双向的射流出口212。

合成射流激励器30包括壳体31和压电振动膜片32，壳体31包括两块压板31A，压电振动膜片32由两块压板31A夹住。压电振动膜片32的中部有压电陶瓷片321，压板31A的内表面有一个凹槽312，压电陶瓷片位于两块压板31A的凹槽312之间,与凹槽312的底面存在射流流动间隙312A。壳体31的一端有合成射流激励器的射流出口313，射流流动间隙312A与合成射流激励器30的射流出口313连通。

合成射流激励器30嵌在两块盖板21的凹槽211组合成的内腔211中,合成射流激励器30的射流出口313伸入到合成射流出口212。

板体20上有摆轴孔22和铰接孔23，摆轴孔22和铰接孔23与板体20的纵向轴线正交。盖板21的凹槽211与摆轴孔22之间有沟槽213连通，便于布置合成射流激励器30引线。

舵片200A布置在涵道10下部的风道10A中，舵片200A板体20的对称面沿涵道10的径向布置，板体20的纵向轴线竖直布置，板体20的前缘朝上，后缘朝下。板体20摆轴孔22靠近板体20的前缘，铰接孔23位于摆轴孔22的下方。摆轴43穿过涵道10内壁的轴孔、板体20的摆轴孔22，插入电机座12的外周的轴孔，构成舵片与涵道的铰接结构。板体铰接孔23中固定有铰接销24。舵机41通过舵机支架44固定在涵道10的外壁上，舵机41的驱动轴朝向涵道10，与摆轴43同轴。摆杆42的一端固定在舵机41的驱动轴上，另一端与铰接销24铰接。

起落架50固定在涵道10的下部，包括4个支腿51，4个支腿51沿涵道10的周向均布。

本实用新型以上实施例的单涵道飞行器，当螺旋桨逆时针旋转(俯视)时，将空气压入涵道的风道中，向下流动的空气向下经过舵片，当舵片发生偏转，舵片一侧的区域会出现低压区，而低压区旁边的相对高压会将空气压向低压区，从而使空气流动方向改变，而舵片内部的合成射流激励器，通过膜片振动，喷出合成射流，一方面可以加速低压区的产生，另一方面可以带动两旁的气流，加速气流方向发生偏移，达到加快速的向飞行器的施加偏转力矩和调整偏转角度。

本实用新型以上实施例的单涵道飞行器利用合成射流来快速响应和主动控制飞行的方向，使单涵道飞行器的飞行方向能够灵活多变，具有较好的驱动性，可以改善传统舵片控制响应较慢的缺点。

Claims (8)

1.一种单涵道飞行器的舵片，包括翼型的板体，其特征在于，包括合成射流激励器，板体包括内腔和与内腔连通的合成射流出口，合成射流激励器安装在板体的内腔中，合成射流出口靠近翼型板体的后缘；合成射流激励器的射流出口与板体的合成射流出口连通。

2.根据权利要求1所述的舵片，其特征在于，板体的翼型为对称翼型，板体包括两块盖板，两块盖板在板体的对称面相互扣合；盖板的扣合面包括凹槽，合成射流激励器嵌在两块盖板的凹槽中；凹槽靠近板体的后缘包括通向板体弧面的开口，两块盖板的开口组成所述的合成射流出口；合成射流激励器的射流出口沿板体的纵向朝向合成射流出口。

3.根据权利要求2所述的舵片，其特征在于，板体包括摆轴孔和铰接孔，摆轴孔和铰接孔位于板体的对称面上，与板体的纵向轴线正交；沿板体的纵向轴线，摆轴孔靠近板体的前缘，铰接孔位于摆轴孔与合成射流出口之间。

4.根据权利要求1所述的舵片，其特征在于，合成射流激励器包括壳体和压电振动膜片，壳体包括两块压板，压电振动膜片夹在两块压板之间；压电振动膜片的中部包括压电陶瓷片，压板的内表面包括凹槽，压电陶瓷片位于两块压板的凹槽之间，与凹槽312的底面存在射流流动间隙；壳体包括所述的合成射流激励器的射流出口，射流流动间隙与合成射流激励器的射流出口连通。

5.一种单涵道飞行器，包括环形的涵道、螺旋桨、螺旋桨的驱动电机和4套舵片机构，涵道的轴线竖直布置；舵片机构布置在涵道的下部，包括由舵机驱动的舵片，其特征在于，所述的舵片为权利要求1所述的舵片。

6.根据权利要求5所述的单涵道飞行器，其特征在于，舵片机构包括所述的舵机、摆杆和摆轴，舵片板体的翼型为对称翼型，板体包括摆轴孔和铰接孔，摆轴孔和铰接孔与板体的纵向轴线正交；舵片布置在涵道下部的风道中，舵片板体的对称面沿涵道的径向布置，板体的纵向轴线竖直布置，板体的前缘朝上，后缘朝下；摆轴孔靠近板体的前缘，铰接孔位于摆轴孔的下方；摆轴穿过板体的摆轴孔，两端分别插入涵道上的轴孔，铰接孔中固定有铰接销；舵机通过舵机支架固定在涵道的外壁上，驱动轴朝向涵道，与摆轴同轴；摆杆的一端固定在舵机的驱动轴上，另一端与铰接销铰接。

7.根据权利要求6所述的单涵道飞行器，其特征在于，涵道包括电机座，电机座布置在涵道下部的风道中；驱动电机固定在电机座上，螺旋桨固定在驱动电机轴的上端；位于在涵道上部的风道中；电机座的外周和涵道的内壁分别包括4个所述的轴孔，所述的摆轴为空心轴。

8.根据权利要求5所述的单涵道飞行器，其特征在于，涵道侧壁的上部采用翼型曲面，翼型的前缘朝上，前缘处涵道开口的直径大于后缘处涵道中部的直径；涵道上部的侧壁为空心结构。

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