CN2375362Y - 遥控动力滑翔伞 - Google Patents

Abstract

一种新型遥控动力滑翔伞,属轻型伞类飞行器。主要结构包括:产生升力的翼伞1,连接翼伞和机体的伞绳2,保护螺旋桨的护圈3,产生推力的螺旋桨4和发动机5,起落架6,机体7,控制航向的转弯操纵机构8,挂伞绳的吊杆9,机体整流罩10,遥控接收与执行装置,燃油箱,照明灯。能在粗糙不平的地面上滑跑短距起飞或手抛起飞,能在白天或夜间安全可靠地飞行,通过地面的遥控发射机控制其飞行高度和航向,可用于广告、空中摄影和娱乐。

Description

遥控动力滑翔伞

本发明为一种实用新型的遥控动力滑翔伞。它是一种利用发动机提供前进动力，通过无线电遥控控制其飞行，并由一个柔性的靠充气保持形状的机翼产生升力的轻型飞行器。它具有使用简单、运输保存方便、成本低廉等特点，可广泛应用于广告、娱乐、空中摄影等各种活动中。

在无人驾驶飞行器中，常见的有遥控飞机和遥控飞艇两种。飞机一般采用刚性机翼，其使用中固有的缺点是：尺寸大、运输储存不便；飞行速度快，动能大，使用安全性差；操纵灵敏，对操纵人员的技术水平要求较高；对起飞着陆场地的平整度和大小要求高，对飞行空域的净空条件要求较高。飞艇虽然安全性好，容易操纵，对飞行场地要求低，但具有以下弱点：体积大，运输储存不便；所使用的氦气价格贵，使用成本高；需要的维护保障人员较多。遥控动力滑翔伞正好克服了固定翼飞机和飞艇的上述缺点，能为大多数人乐于接受、快速掌握和方便使用。

本发明采用了常规的动力滑翔伞的飞机结构形式，并通过市售的无线电遥控设备来操纵该动力伞飞行。本发明通过一个靠气动充压或密封充气来保持其形状的类似机翼的翼伞来产生升力，飞行中机体通过连接在翼伞下表面的负载悬挂伞绳吊挂在翼伞下方，机体上固定安装着的电动机或内燃式发动机带动螺旋桨旋转而产生推力，推动机体前进，机体再通过悬挂伞绳拉动翼伞一起前进产生升力。

本发明的目的之一是发明一种便于携带和储存、使用安全简单，运行成本较低，并且具有较大的空中展示面积、空中飞行引人注目的可用于广告的轻型飞行器。

本发明的目的之二是发明一种采用全柔性冲压或充气式翼伞的。由动力驱动并通过无线电遥控控制其飞行的轻型无人驾驶飞行器。该飞行器不易失速、安全性好、操纵简单、价格低廉。

本发明的目的之三是使本遥控动力伞具有良好的起飞和着陆性能，能在各种复杂的场地进行飞行。为此，发明了可选用的人力助跑、手抛起飞的起飞方式，以及无动力伞降着陆方式。

本发明的目的之四是发明一种简单、可靠而有效的操纵控制装置，以控制动力伞的转弯。本发明以一台遥控收索舵机为核心，设计了一套由三个滑轮组成的软索定滑轮组，把与翼伞两侧后缘相连结的两根操纵伞绳分别与滑轮组两侧的软索相固连，这样就把收索舵机的往复转动转化为操纵伞绳的上下差动，进而拉动翼伞后缘上下差动控制动力伞的转弯。

本发明的目的之五是发明适用于本动力伞的结构简单、工作可靠、重心低、能在粗糙地面平稳滑跑和灵活转向的起落装置。为此采用了前三点式的三轮结构形式，前轮与一舵机相连可进行转向操纵，三轮的轮轴均为支臂结构，可绕支臂轴转动，各轮轴均由弹簧阻尼套筒支臂减震定位。本起落装置可较好地胜任在粗糙地面动力或牵引行驶的功能。

本发明的目的之六是发明一种结构紧凑、合理，既能承受发动机工作时的震动和伞降时受到的冲击，又要重量轻、便于运输储存、外形美观流畅、飞行阻力小的机体结构形式。为此采用了全铝合金的整体壁板和框架铆接结构，机体外加一可快速拆卸的玻璃纤维加强环氧树脂基整流罩。

本发明的目的之七是发明一种重量轻、强度和刚度大的防护装置。它能够在螺旋桨工作时有效防止地面人员无意接触到螺旋桨旋转面而受伤害，在伞降时或地面滑跑中机体发生倾覆时能够有效防止螺旋桨受到损坏，同时不能明显降低螺旋桨的工作效率。本发明采用了靠斜撑杆和卡箍支撑的双护圈结构。

本发明的目的之八是发明一种与选用的发动机相匹配，可以在飞行中提供最大发动机推力的螺旋桨。为此专门设计了满足功率匹配要求的宽弦S形木质螺旋桨。

本发明的目的之九是发明一种合适的翼伞，使其既要有适合于做空中广告的足够面积，又要与选用的机体重量、发动机型号和遥控设备性能相匹配，同时还要有良好的起飞开伞、空中防折伞和飞行稳定的性能。为此选用了合适的翼型、翼伞长度、展弦比、翼前缘切口位置和切口角度等参数。

本发明的目的之十是发明一种动力伞在飞行状态下翼伞相对于悬挂在其下方的机体的空中几何关系位置，以保证动力伞具有较好的起飞性能、较小的空中俯仰和横侧摆动量以及较好的航向稳定性。为此经反复实验比较选择了合适的翼伞安装角和每一根伞绳的合适长度。

本发明的目的之十一是发明一种动力伞绳在机体上的纵向、横向和垂向连接位置。本发明给出了三个方向的相对于机体重心的最佳连接位置，尤其是横向(左右)位置的选定，较好地解决了起飞滑跑时伞的稳定问题。

为满足以上目的，本发明采用了以下实施方案。

本发明中动力伞的翼伞为靠冲压空气的适当动压力保持其形状的矩形翼伞。翼伞由上下两片布质翼面组成，翼面之间有多个与两片翼面上下相连的具有特定翼型的布质翼肋，除了左右两侧的翼肋，其它翼肋上都有通孔。翼伞前缘有和翼弦平面呈特定角度的开口，翼伞的上下翼面和左右两侧的翼肋组成了一个前缘敞开，后缘和两侧封闭的空间，这个空间再由许多带通孔的翼肋隔成数个可以互相串气呈横向排列的气室。当翼伞在空气中向前运动时，空气进入气室形成一定的冲压压力以形成飞行时翼伞的几何外形，翼肋上的通孔是为了各个气室能够互相串气以保证压力均匀，从而改善开伞性能。

翼伞的另一种实施方案是用充气翼伞代替冲压翼伞。充气翼伞同冲压翼伞外形相似，只是充气翼伞前缘没有开口，整个翼伞是密封的，靠在伞内充入低压气体来保持伞的几何构形。

翼伞每个翼肋的下方有四个悬挂点，从各翼肋前三个挂点引出的伞绳汇集成左右两束吊挂伞绳，其下方与机体上的吊杆接点相连，用于承受机体的重量。各翼肋最后一个挂点引出的伞绳分别汇集成左右两束操纵伞绳，其下方与机体上的操纵拉绳相连，用于控制动力伞的转弯。

本动力伞的机体部分由机体结构、动力装置、起落架、飞行转弯操纵机构、摇控操纵信号接受与执行装置、燃油系统、螺旋桨护圈及其支杆、吊杆、机体整流护罩等部分组成(参见图2.)。

机体结构是动力伞机体的构形基础和承力结构，由以下铝质结构件组成：两块侧板16、一块底板19、一块顶板12、一块横隔板15、一块纵隔板13，一块辅助纵隔板17以及若干角铝连接件组成。各板状结构件通过连接件用铆接或螺接方式连接成相互垂直的壁板式空间盒形结构，用于承力、容纳或支持各系统组件。底板、侧板、纵隔板和顶板是主要的承力构件，用3毫米铝合金板材制成，其上开有减轻孔。底板呈长方形，其中部开有抛撒舱口，可用于空中飞行中抛撒传单，其前部开有前起落架舱口，通过铰链连接着前起落架18，其后部铰接着主起落架支杆22和斜撑杆21，尾端固连着螺旋桨护圈3。两块侧板呈不规则的多边形，相互平行且都垂直于底板，通过连接件铆接在底板的两侧，侧板上铆接有主起落架的上斜撑杆接耳。侧板之间用角铝连接件固连着纵隔板，纵隔板与侧板和底板都垂直，发动机5直接固定在纵隔板上。纵隔板把机体分隔为前后两部分，前部上方是转弯操纵机构舱，下方是电池舱、抛撒舱和前起落架舱，后部上方是发动机舱，下部是油箱舱。顶板固连在侧板和纵隔板的上方，其上固定着吊杆9和螺旋桨护圈斜撑杆23。

动力装置提供动力伞前进的动力，由发动机5和螺旋桨4组成。发动机采用商品化的活塞式两冲程单缸汽油发动机，最大功率约4马力，其底座通过四根螺栓和减震垫片安装于纵隔板上，发动机的输出轴与机体水平轴线平行，指向后方。螺旋桨为专门设计的与发动机功率和转速相匹配的“S”形两叶宽弦木质推进桨，直接安装于发动机轴上，与普通两叶直桨相比，本发明中的“S”形桨能够在不增加螺旋桨直径(受整机结构尺寸大小限制)的前提下增加桨叶面积，从而实现与发动机的功率匹配，提高推进功率，同时还能减小气动噪声。

起落架采用带减震缓冲装置的前三点式起落架(参见图2，4，5)。前起落架由前轮20、前轮叉形支臂24、滚珠轴承、安装架18、转向机构、减震器25和前轮转向舵机组成。前轮轴安装于叉形支臂上，可灵活转动。叉形支臂通过滚珠轴承固定于安装架下面，可绕垂直轴灵活转动。安装架又通过铰链与机体底板前起落架舱口的前安装边相连，安装架可绕安装边上下转动。减震器为弹簧套筒活塞式，套筒外包绕可自由伸缩的弹簧，用于吸收冲击能量，套筒内有活塞，活塞在套筒内运动时产生的阻尼用于消耗弹簧吸收的能量。套筒的一端有接耳，同机体辅助纵隔板上的安装接耳相连，活塞杆一端固定有活塞，另一端有接耳，同前起落架安装架上的接耳相连，弹簧的一端受到套筒接耳凸缘的约束，另一端受到活塞杆接耳凸缘的约束。当前轮受到冲击带动安装架向上转动时，活塞杆带动活塞运动，同时压缩弹簧吸收冲击能量，活塞在运动时的摩擦阻尼消耗弹簧所吸收的能量，从而达到减震效果。安装架上固定有转弯执行舵机，可接受地面遥控指令，通过摇臂带动轮叉绕垂直轴转动，从而实现地面转向。主起落架分为左、右两个，每个均由主轮27、主轮支杆22、斜撑21和减震器26组成。主轮支杆采用经过热处理的高强度钢管制成，一端通过螺孔固定轮轴，另一端通过接耳铰接在机体侧板下侧靠后的位置上，可绕铰接点上下转动，支杆的中段固定有两个卡箍接耳，分别与斜撑和减震器的活塞杆端部接耳相连。斜撑也用热处理后的钢管制成，两端装有带接耳的堵头，其一端螺接在支杆中段的卡箍接耳上，另一端铰接在支杆铰接点前方的侧板底部，可随支杆上下转动。减震器的结构和前起落架的相似，尺寸较大，弹簧的刚度也大。当动力伞在地面滑跑或着陆接地时，起落架机轮带动支杆上下跳动，使得减震器活塞杆在活塞套筒内往复运动，弹簧反复拉伸和压缩，达到减震效果。

飞行转弯操纵机构用于控制飞行中动力伞的转弯。本发明采用了通过差动牵拉翼伞两侧后缘的方法来控制动力伞航向，翼伞后缘的差动偏转使翼伞产生阻力差，从而形成转弯控制力矩来控制动力伞转弯。为差动牵拉翼伞后缘，发明了一种由两个或多个滑轮以及传动带组成的类似于皮带传动的机构，传动带套在滑轮上成张紧状态，滑轮转动时带动传动带跟随运动，把分别连接在翼伞两侧后缘的两根操纵伞绳的另一端分别连接在滑轮两侧的传动带上，利用滑轮转动时牵动两侧传动带的差动运动，就能拉动伞绳差动操纵后缘偏转，实现转弯操纵。本方法的几种方案见图3.所示，注意图中的箭头均指伞翼左侧后缘下偏，右侧后缘上偏，动力伞左转弯时操纵机构中各个运动部件的运动方向。

第一种实施方案是采用由一个主动轮(舵机)和一个从动轮(动滑轮)构成的皮带传动组合作为飞行操纵机构，与翼伞后缘两侧分别相连的两根操纵绳分别连接在两侧的传动带上，舵机转动带动传送带差动运动，进而带动操纵绳拉动翼伞后缘差动偏转，实现对翼伞的转弯操纵(见图3.中(1)所示)。

第二种实施方案采用由一个主动轮(舵机)和两个从动轮(动滑轮)构成的共用一个主动轮的两个皮带传动组合作为飞行操纵机构，与翼伞后缘两侧分别相连的两根操纵绳分别连接在两个传动组合差动运动的各一侧传动带上，舵机转动带动操纵绳操纵翼伞后缘差动偏转，实现对翼伞的转弯操纵(见图3.中(2)所示)。

第三种实施方案是采用各由一个主动轮和一个从动轮(动滑轮)构成的两副独立工作的皮带传动组合作为飞行操纵机构，与翼伞后缘两侧分别相连的两根操纵绳分别连接在两副传动组合各自的一侧传动带上，通过设置遥控发射机的控制模式，控制舵机同步转动，进而带动操纵绳操纵翼伞后缘差动偏转或同步偏转，实现对翼伞的转弯和升降操纵(见图3.中(3)所示)。

本发明中对上述转弯操纵机构方法在具体制造实施时采用了第二种实施方案，由收索舵机带动收索盘作为主动轮，传送带采用钢索，从动轮为一固定在机体上的定滑轮。收索舵机采用与遥控设备相配套的市售商品舵机，具有较大的收索力矩和收索行程。收索盘为特制的三槽圆盘(参见图3.(2)中的A向视图)，固定安装在收索舵机转轴上。钢索的一端固定在收索盘的左边槽内，从收索盘出来后，穿绕过固定在螺旋桨护圈撑杆上的定滑轮，再回到收索盘，绕过收索盘的中间槽，再引到另一侧的定滑轮，绕过定滑轮后再回到右侧的收索槽内，盘绕数圈后固连在槽内。左右两根操纵绳固连在两侧的传动钢索上。钢索的两端固连在收索槽内的目的主要是为避免钢索打滑，实现操纵伞绳对收索舵机转动的线性跟随运动。采用上述结构可以避免在钢索松弛时(如地面检查、调试操纵机构时)因钢索不能自动从收缩机构中拉出而造成钢索缠绕、打结、以致卡死。

摇控操纵信号接收与执行装置包括无线电操纵信号接受机和电动舵机。舵机包括前轮转向舵机、发动机风门控制舵机、抛撒舱开门舵机和转弯操纵收索舵机。舵机和接收机均采用与遥控发射机相配套的市售产品。

燃油系统由增压油箱和加输油管路组成。油箱用金属板材焊接而成或采用塑料成品油桶改制而成。油箱口盖上安装有加油软管和输油软管，油箱内连接有抽油软管。

螺旋桨护圈3及其斜撑杆23用于防止发动机工作时人无意中触到旋转中的螺旋桨造成伤害或机体在滑跑及降落时倾翻而损坏螺旋桨。两个护圈均由铝管弯制而成，呈圆形，平行安装在螺旋桨的旋转面两侧，包绕着螺旋桨。护圈的下部通过卡箍固定在机体底板上，沿周向的四个左右两两对称的部位通过钢制卡箍28而把两个护圈以及四根斜撑杆分别相连在一起。卡箍包绕着护圈，其端头插入撑杆一头的槽内，用螺钉固定。撑杆的另一端用撑杆卡箍固定在机体侧板上。

吊杆9为一“U”形铝制杆件，用来固定动力伞绳接头，把动力伞的升力传递到机体上。吊杆呈水平安装，其中部用卡箍固定在机体顶板上，两端用护圈卡箍和螺旋桨护圈垂直相连。

机体整流护罩10用环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料制成，为一流线形的壳体，用来保护机体中的设备、减小飞行阻力和美化机体。整流罩为前端封闭、下部和后部敞开的结构，其下部有两条和机体底板尺寸相吻合的平行槽，安装整流罩时只需把槽口对准机体底板的两条边向机体后方推入，再拧上快卸螺帽即可。拆整流罩时方法同上，顺序相反。

本遥控动力伞的主要用途之一是用于空中飞行广告。空中广告的效果与广告可使用面积的大小直接相关，为此要求广告载体有较大的广告依附面积。本动力伞的翼伞下表面面积达十几平米，飞行中从地面可醒目地看到依附在翼伞下表面的广告。广告依附在翼伞下表面时，不能对翼伞的空气动力性能和张伞稳定性能造成明显影响，为此设计了以下三种广告依附方式：一.用轻质、光滑的布料裁出广告用字，然后用线缝于翼伞下表面上；二.用布料裁出广告用字，用喷胶方式张贴于翼伞下表面，或用及时贴刻字直接张贴于翼伞下表面；三.直接在翼伞下表面的蒙布上涂写或印刷广告字，印刷可用电脑喷涂或整体丝网印刷等方法。

在本遥控动力伞的电池舱和抛洒舱中可安装多种能够在空中工作的设备和器材，以适应不同的用途。如安装摄像机或照相机进行空中摄影、摄像，安装发烟装置进行空中拉烟飞行表演，安放传单进行空中抛洒进行宣传活动等。动力伞的舱体还可较方便地改装以适应设备安装需要。

为适应夜间飞行，提高观赏性，可在机体上部或两侧安装射灯，对翼伞下表面实施夜间照明。射灯由电池舱中的电池进行直流供电。

Claims (10)

1.一种遥控动力滑翔伞，包括：

利用冲压空气保持其形状，从而产生升力的翼伞；左右对称分布的多根与翼伞下表面和机体相连的伞绳；通过伞绳吊挂于翼伞下方的机体；机体上安装有提供推进动力的发动机和配套的螺旋桨；机体下方安装有用于支撑和减振的起落架；安装在机体上的可往复运动的飞行转弯操纵机构；遥控接收机与执行舵机。

2.按权利要求1所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于所述的起落架有一个前轮和两个主轮，三个轮子均可转动，以支承机体在地面上运动；起落架绞接在机体上，并在机体和起落架之间安装有弹簧，使得起落架机轮可以在一定范围内上下运动，以达到缓冲作用；在机体和起落架之间还安装有阻尼器，使得起落架上下运动时，能吸收冲击能量，以达到很好的减振效果。

3.按权利要求2所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于所述的起落架其前轮支架除了可以绕绞接点上下运动外，前轮还可以绕垂直轴转动，转动的角度受遥控执行舵机的控制，从而可以控制动力滑翔伞在地面的滑跑方向。

4.按权利要求1所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于采用了往复运动的飞行操纵机构，即利用一个类似皮带传动的机构，把遥控舵机的旋转运动变化为可控往复直线运动，进而带动操纵绳操纵翼伞后缘偏转，实现对翼伞的操纵。

5.按权利要求4所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于采用了由一个主动轮(舵机)和一个从动轮构成的皮带传动副作为飞行操纵机构，与翼伞后缘两侧分别相连的两根操纵绳分别连接在两侧的传动带上，舵机转动带动操纵绳操纵翼伞后缘差动偏转，实现对翼伞的转弯操纵。

6.按权利要求4所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于采用了由一个主动轮(舵机)和两个从动轮构成的皮带传动副作为飞行操纵机构，与翼伞后缘两侧分别相连的两根操纵绳分别连接在两个传动副差动运动的一侧传动带上，舵机转动带动操纵绳操纵翼伞后缘差动偏转，实现对翼伞的转弯操纵。

7.按权利要求4所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于采用了各由一个主动轮和一个从动轮构成的两副独立工作的皮带传动副作为飞行操纵机构，与翼伞后缘两侧分别相连的两根操纵绳分别连接在两副传动副各自的一侧传动带上，通过设置遥控发射机的控制模式，带动操纵绳操纵翼伞后缘差动偏转或同步偏转，实现对翼伞的转弯和升降操纵。

8.按权利要求1所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于在机体上固定安装了吊挂支杆，从翼伞上引出的多根操纵绳左右对称地下端集到左右两个吊挂接点上，接点左右对称地连接在支杆的两端，连接点的位置均在机体重心的上方，且在垂直于机体水平纵轴并通过机体重心的铅垂面内。

9.按权利要求1所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于以汽油发动机为动力，带动与之匹配的“S”形双叶空气螺旋桨产生推力以推动动力伞前进，并通过遥控设备控制发动机的转速来控制动力滑翔伞的前进速度，从而控制动力滑翔伞的上升和下降。

10.按权利要求1所述的遥控动力滑翔伞，其特征在于采用了复合材料的整体式可快速拆卸的整流罩。

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