TWI742727B - 具雙層導流組件的推進裝置及其飛行載具 - Google Patents

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Abstract

一種具雙層導流組件的推進裝置，適用於飛行載具，包括推進主體、第一層導流組件以及第二層導流組件。推進主體包括殼體、氣流吸入口以及氣流排出口。第一層導流組件包括前段導流環、第一層導流片；第二層導流組件包括後段導流件以及第二層導流片。前段導流環設置於氣流排出口的外側，且沿第一轉軸而適於相對氣流排出口擺動。第一層導流片固定於前段導流環內並沿著第一轉軸而延伸。後段導流件設置於前段導流環相對於氣流排出口的一側，且沿第二轉軸而適於相對氣流排出口擺動。第二層導流片固定於後段導流件內並沿著第二轉軸而延伸。

Description

具雙層導流組件的推進裝置及其飛行載具
本發明是關於一種飛行載具及其推進裝置，尤其是一種具有雙層導流組件的推進裝置及其飛行載具。
一部分的輕型飛行載具是在機翼上設置渦輪推進器，藉由噴射氣流在空中飛行。利用轉動整個渦輪推進器來改變噴射氣流的方向，以使飛行載具能在空中做出例如轉彎、爬升或下降等改變飛行方向的動作。然而，渦輪推進器通常具有較大的質量，以至於轉動渦輪推進器需要較大的力量。加上，讓整個渦輪推進器轉動的機械結構通常也相當複雜。如此，增加飛行載具的能量消耗。
本發明提供一種簡單且可減少能量損耗的推進裝置之雙層導流設計及其飛行載具。
本發明所提供的推進裝置適用於飛行載具，包括推進主體、第一層導流組件以及第二層導流組件。推進主體包括殼體和其內的推進風扇、氣流吸入口以及氣流排出口，且氣流吸入口以及氣流排出口分別位於殼體的相對兩側。第一層導流組件包括前段導流環、至少一第一層導流片；第二層導流組件包括後段導流件以及至少一第二層導流片。前段導流環設置於氣流排出口的外側，且具有第一軸心，其中前段導流環沿第一轉軸而適於相對氣流排出口擺動，而第一轉軸與第一軸心交錯。至少一第一層導流片固定於前段導流環內，並沿著第一轉軸而延伸。後段導流件設置於前段導流環相對於氣流排出口的一側，其中前段導流環位於後段導流件與氣流排出口之間，後段導流件具有與第一軸心同軸的第二軸心，其中後段導流件沿第二轉軸而適於相對氣流排出口擺動，而第二轉軸與第二軸心交錯，且第一轉軸與第二轉軸相互不平行。至少一第二層導流片固定於後段導流件內，並沿著第二轉軸而延伸。
在本發明的一實施例中，上述之第一層導流組件之轉軸與第二層導流組件之轉軸相互垂直。
在本發明的一實施例中，上述之第一層導流組件更包括第一內導流件以及第一連接桿設置於前段導流環內，其中第一連接桿為片狀；第一內導流件與前段導流環同心圓設置，第一連接桿連接前段導流環以及第一內導流環，且更通過第一軸心，並以相對兩端連接於前段導流環的內壁。
在本發明的一實施例中，上述之第二層導流組件更包括第二內導流件以及第二連接桿設置於後段導流件內，其中第二連接桿為片狀；第二內導流件與後段導流件同心圓設置，第二連接桿連接後段導流件以及第二內導流件，且更通過第二軸心，並以相對兩端連接於後段導流件的內壁。
在本發明的一實施例中，上述之氣流排放口的形狀為圓形，且氣流排放口的寬度不小於前段導流環及後段導流件。
在本發明的一實施例中，上述之前段導流環的寬度大於後段導流件的寬度。
在本發明的一實施例中，上述之第一層導流組件更包括彼此相對的二連接部，二連接部朝第二層導流組件突伸，且連接於後段導流件之相對兩側外壁。
在本發明的一實施例中，上述之推進裝置更包括二第一連接件，分別配置於第一層導流組件之前段導流環的相對兩側外壁與殼體間，且連接前段導流環及殼體。
在本發明的一實施例中，上述之推進裝置更包括第一驅動件以及第二驅動件；第一驅動件設置於前段導流環之外側，具有第一轉動單元與前段導流環連接，且適於驅動前段導流環擺動；第二驅動件設置於後段導流件之外側，具有第二轉動單元與後段導流件連接，且適於驅動後段導流件擺動。
本發明所提供的飛行載具包括載具主體、機翼以及前述推進裝置。機翼設置於載具主體上，而推進裝置設置於機翼之下。
本發明實施例的推進裝置因具有第一層導流組件以及第二層導流組件，且第一層導流組件沿第一轉軸而適於相對氣流排出口擺動、第二層導流組件沿第二轉軸而適於相對氣流排出口擺動，其中第一轉軸與第二轉軸相互不平行，因此，第一層導流組件與第二層導流組件兩者的分別擺動有助於將噴射氣流做更有效率的利用，進而減少能量消耗。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
本發明提供一種具雙層導流組件的推進裝置，適用於飛行載具。如圖1A所示實施例，推進裝置10包括推進主體20、第一層導流組件40以及第二層導流組件70。推進主體20包括殼體300、氣流吸入口310以及氣流排出口320，而氣流吸入口310及該氣流排出口320分別位於殼體300的相對兩側。圖1B為本實施例之俯視示意圖，其中以虛線透視殼體300的內壁。氣流吸入口310及氣流排出口320之間的內壁構成流道325。如圖1A～1B所示，氣流吸入口310及氣流排出口320為圓形，且流道325自氣流吸入口310一側往氣流排出口320一側漸縮，從而有利於形成高速的噴射氣流。惟本發明不限制流道325的形狀以及氣流吸入口310或氣流排出口320的形狀。
推進裝置10可更包括推進風扇（圖未示）設置於推進主體20內。進一步而言，推進裝置10可有一組推進風扇設置於殼體300的氣流吸入口310、另一組推進風扇設置於氣流排出口320而用以產生推進力。
進一步參考圖1C。第一層導流組件40設置於氣流排出口320外，可用以調整噴射氣流，其包括前段導流環500以及至少一第一層導流片510，其中至少一第一層導流片510固定於前段導流環500內。
前段導流環500設置於氣流排出口320的外側，具體為筒環結構，且具有第一軸心C1。在本實施例中，第一軸心C1大致對齊氣流排出口320之圓心（圖未示）。前段導流環500之寬度較佳不大於氣流排出口320的寬度，且前段導流環500與氣流排出口320可相應並形狀全等。在本實施例中，前段導流環500的直徑略小於氣流排出口320的直徑。前段導流環500及固定其中的第一層導流片510並可相對於氣流排出口320擺動。進一步而言，本實施例之前段導流環500沿第一轉軸A1擺動，其中第一轉軸A1與第一軸心C1交錯。至少一第一層導流片510沿第一轉軸A1延伸，且第一層導流片510所在的平面可與筒環結構之高度h1方向一致。
本實施例更包括第一內導流件530。如圖1C所示，第一內導流件530設置於前段導流環500內。第一內導流件530可為環形件，與前段導流環500同心圓設置且由第一連接桿550連接於前段導流環500。第一連接桿550可為片狀，且桿片所在的平面可位於筒環結構之高度h1方向上。第一連接桿550可更通過該第一軸心C1，並以相對兩端連接於前段導流環500的內壁，其中第一連接桿550可與第一層導流片510相互正交而呈十字結構。
第二層導流組件70設置於第一層導流組件40相對於氣流排出口320的一側，而第一層導流組件40是位於第二層導流組件70與氣流排出口320之間。第二層導流組件70包括後段導流件600以及至少一第二層導流片620，其中至少一第二層導流片620固定於後段導流件600內。後段導流件600及固定其中的第二層導流片620亦可相對氣流排出口320擺動。進一步而言，後段導流件600沿第二轉軸A2擺動，其中第二轉軸A2與後段導流件600上的第二軸心C2交錯，第二軸心C2與第一軸心C1同軸，而第二轉軸A2與第一轉軸A1相互不平行。第二轉軸A2可與第一轉軸A1相互正交，惟本發明不以此為限。
在圖1A～1C所示實施例中，後段導流件600具有筒環結構，且第二軸心C2位在環心上。後段導流件600的直徑並略小於前段導流環500的直徑，惟不以此為限。至少一第二層導流片620沿第二轉軸A2沿伸，且第二層導流片620所在的平面亦位在後段導流件600之筒環結構的高度h2方向上。
本實施例更包括第二內導流件640。如圖1C所示，第二內導流件640設置於後段導流件600內。第二內導流件640可為環形件，與後段導流件600同心圓設置且由第二連接桿660連接於後段導流件600。第二連接桿660可為片狀，且桿片所在的平面可與環形件之高度h2方向一致。第二連接桿660可更通過第二軸心C2，並以相對兩端連接於後段導流件600的內壁，其中第二連接桿660可與第二層導流片620相互正交而呈十字結構。
綜上，第一層導流組件40、第二層導流組件70依序設置於氣流排出口320的外側且都可調整由推進主體20來的噴射氣流，因此一方面讓飛行載具朝向預定方向飛行，並將噴射氣流做更有效率的利用，另一方面，第一層導流組件40、第二層導流組件70沿不同轉軸各自擺動，因此可分別受到調控並協同產生對噴射氣流的調整作用，產生更靈敏的控制效果。
本發明實施例之第一層導流組件40更包括連接部570。如圖1A～1C所示，二連接部570配置在前段導流環500上，彼此相對、朝第二層導流組件70突伸，且連接於後段導流件600之相對兩側外壁。連接部570具體可為例如配置於筒環結構外壁的鈑件且搭設於後段導流件600。連接部570與後段導流件600可透過習知方式相互固定。
本發明實施例還可包括連接件90。較佳而言，至少二連接件90分別配置於第一層導流組件40之前段導流環500的相對兩側外壁與殼體300間，且連接前段導流環500及殼體300。舉例來說，連接件90大致成英文字母Ｙ的形態，以夾置的方式設置於氣流排出口320的口緣，且可分別與殼體300之內、外壁以及前段導流環500的外壁連接。二連接件90在前段導流環500上之位置與連接部570所在之位置可相錯，且較佳能在前段導流環500、後段導流件600以及殼體300間起到平衡穩定的作用。本實施例之二連接件90更沿著第一轉軸A1配置，且二連接部570沿著第二轉軸A2配置，從而前段導流環500上每90度間隔配置連接部570及連接件90，而有助提高穩定的效果。
本發明實施例還包括第一驅動件81以及第二驅動件82，分別適於驅動第一層導流組件40、第二層導流組件70的擺動。第一驅動件81可設置於前段導流環500之外側，具有第一轉動單元810與前段導流環500連接。第二驅動件82可設置於後段導流件600之外側，具有第二轉動單元820與後段導流件600連接。第一驅動件81及第二驅動件82可由飛行載具的飛行控制系統控制。第一驅動件81及第二驅動件82例如為馬達，第一轉動單元810及第二轉動單元820具有例如旋翼狀結構，且可由馬達直接帶動。
第一驅動件81可進一步設置於連接件90上，第二驅動件82可設置於連接部570上。連接件90及連接部570分別可設有孔部91、571，供第一轉動單元810伸出連接件90、第二轉動單元820伸出連接部570而得與前段導流環500及後段導流件600分別連接。第一轉動單元810及第二轉動單元820的轉動中心可分別位在第一轉軸A1及第二轉軸A2上。也就是說，連接件90定義出第一轉軸A1，且使前段導流環500固定在第一轉軸A1並受第一轉動單元810驅動而擺動。連接部570定義出第二轉軸A2，且使後段導流件600固定在第二轉軸A2並受第二轉動單元820驅動而擺動。
圖2A～2B為本發明另一實施例的推進裝置的立體示意圖及側視示意圖。與圖1A～1C所示實施例的差異在於，推進裝置10a之第二層導流組件70a的後段導流件600a大致為矩形盒狀，而第二轉軸A2位在矩形之相對兩邊之間。推進裝置10a並有多個第二層導流片620a平行第二轉軸A2固定於後段導流件600a內。每一第二層導流片620a所在的平面與矩盒之高度h2方向一致。
第二轉軸A2可進一步位在矩形之相對兩長邊的中間，並且第二層導流片620a的高度隨著與第二轉軸A2距離愈遠而愈小。如圖2B所示，後段導流件600a在相對於前段導流環500一側可具有屋頂造型。具所述造型之後段導流件600a及其內的多個第二層導流片620a並將後段導流件600a內的空間分為多個流道625。流道625的長度並由中央朝兩旁減少。
在其他實施例中，推進裝置可更包括第三層導流組件（未圖示）。第三層導流組件可包括導流件、導流片，其中導流片具體可近似上述之第一層導流片510或第二層導流片620，導流件具體可近似上述之前段導流環500、後段導流件600或600a。舉例來說，前述之推進裝置10可更包括由矩盒狀導流件及多個導流片組成的第三層導流組件，推進裝置10a可更包括由環狀導流件及至少一導流片組成的第三層導流組件。第三層導流組件可沿第三轉軸而適於相對氣流排出口擺動，且第三轉軸較佳與第一轉軸A1及第二轉軸A2相互不平行。
本發明還提供一種飛行載具。如圖3A～3B所示，本發明實施例之飛行載具1包括載具主體11、機翼12以及前述推進裝置10。機翼12設置於載具主體11上，而推進裝置10設置於機翼12之下，其中機翼12可為屋型機翼。因推進裝置10的前段導流環500、後段導流件600可分別受到調控並協同產生對噴射氣流的調整作用，對於氣流的控制且更靈敏，因此有助提升使飛行載具1的工作表現並減少能量的損耗。飛行載具1亦可配置本發明之其他推進裝置例如推進裝置10a。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1:飛行載具 11:載具主體 12:機翼 10、10a:推進裝置 20:推進主體 300:殼體 310:氣流吸入口 320:氣流排出口 325:流道 40、40a:第一層導流組件 500:前段導流環 510:第一層導流片 530:第一內導流件 550:第一連接桿 570:連接部 571:孔部 600、600a:後段導流件 620、620a:第二層導流片 625:流道 640:第二內導流件 660:第二連接桿 70、70a:第二層導流組件 81:第一驅動件 810:第一轉動單元 82:第二驅動件 820:第二轉動單元 90:連接件 91:孔部 C1:第一軸心 A1:第一轉軸 C2:第二軸心 A2:第二轉軸 h1、h2:高度
圖1A為本發明一實施例的推進裝置的立體示意圖。 圖1B為圖1A所示實施例的俯視示意圖。 圖1C為圖1A所示實施例的分解示意圖。 圖2A為本發明另一實施例的推進裝置的立體示意圖。 圖2B為圖2A所示實施例的側視示意圖。 圖3A為本發明一實施例的飛行裝置的立體示意圖。 圖3B為圖3A所示實施例另一角度的立體示意圖。
10:推進裝置
20:推進主體
300:殼體
310:氣流吸入口
320:氣流排出口
40:第一層導流組件
500:前段導流環
530:第一內導流件
550:第一連接桿
570:連接部
600:後段導流件
620:第二層導流片
640:第二內導流件
660:第二連接桿
70:第二層導流組件
81:第一驅動件
82:第二驅動件
90:連接件
A1:第一轉軸
A2:第二轉軸

Claims (10)

  1. 一種具雙層導流組件的推進裝置，適用於一飛行載具，包括： 一推進主體，包括一殼體和其內的一推進風扇、一氣流吸入口以及一氣流排出口，且該氣流吸入口以及該氣流排出口分別位於該殼體的相對兩側； 一第一層導流組件，包括： 一前段導流環，設置於該殼體的該氣流排出口的外側，且具有一第一軸心，其中該前段導流環沿一第一轉軸而適於相對該氣流排出口擺動，而該第一轉軸與該第一軸心交錯；以及 至少一第一層導流片，固定於該前段導流環內，並沿著該第一轉軸而延伸；以及 一第二層導流組件，包括： 一後段導流件，設置於該前段導流環相對於該氣流排出口的一側，其中該前段導流環位於該後段導流件與該氣流排出口之間，該後段導流件具有與該第一軸心同軸的一第二軸心，其中該後段導流件沿一第二轉軸而適於相對該氣流排出口擺動，而該第二轉軸與該第二軸心交錯，且該第一轉軸與該第二轉軸相互不平行；以及 至少一第二層導流片，固定於該後段導流件內，並沿著該第二轉軸而延伸。
  2. 如請求項1所述之推進裝置，其中該第一層導流組件之轉軸與該第二層導流組件之轉軸相互垂直。
  3. 如請求項1所述之推進裝置，其中該第一層導流組件更包括一第一內導流件及一第一連接桿設置於該前段導流環內，其中該第一連接桿為片狀；該第一內導流件與該前段導流環同心圓設置，該第一連接桿連接該前段導流環以及該第一內導流件，且更通過該第一軸心，並以相對兩端連接於該前段導流環的內壁。
  4. 如請求項1所述之推進裝置，其中該第二層導流組件更包括一第二內導流件以及一第二連接桿設置於該後段導流件內，其中該第二連接桿為片狀；該第二內導流件與該後段導流件同心圓設置，該第二連接桿連接該後段導流件以及該第二內導流件，且更通過該第二軸心，並以相對兩端連接於該後段導流件的內壁。
  5. 如請求項1所述之推進裝置，其中該氣流排放口的形狀為圓形，且該氣流排放口的寬度不小於該前段導流環及該後段導流件。
  6. 如請求項1所述之推進裝置，其中該前段導流環的寬度大於該後段導流件的寬度。
  7. 如請求項1所述之推進裝置，其中該第一層導流組件更包括彼此相對的二連接部，該二連接部朝該第二層導流組件突伸，且連接於該後段導流件之相對兩側外壁。
  8. 如請求項1所述之推進裝置，更包括二連接件，分別配置於該第一層導流組件之該前段導流環的相對兩側外壁與該殼體間，且連接該前段導流環及該殼體。
  9. 如請求項1所述之推進裝置，更包括一第一驅動件以及一第二驅動件；該第一驅動件設置於該前段導流環之外側，具有一第一轉動單元與該前段導流環連接，且適於驅動該前段導流環擺動；該第二驅動件設置於該後段導流件之外側，具有一第二轉動單元與該後段導流件連接，且適於驅動該後段導流件擺動。
  10. 一種飛行載具，包括： 一載具主體； 一機翼，設置於該載具主體上；以及 一推進裝置，設置於該機翼之下，該推進裝置包括： 一推進主體，包括一殼體和其內的推進風扇、一氣流吸入口以及一氣流排出口，且該氣流吸入口以及該氣流排出口分別位於該殼體的相對兩側； 一第一層導流組件，包括： 一前段導流環，設置於該殼體的該氣流排出口的外側，且具有一第一軸心，其中該前段導流環沿一第一轉軸而適於相對該氣流排出口擺動，而該第一轉軸與該第一軸心交錯；以及 至少一第一層導流片，固定於該前段導流環內，並沿著該第一轉軸而延伸；以及 一第二層導流組件，包括： 一後段導流件，設置於該前段導流環相對於該氣流排出口的一側，其中該前段導流環位於該後段導流件與該氣流排出口之間，該後段導流件具有與該第一軸心同軸的一第二軸心，其中該後段導流件沿一第二轉軸而適於相對該氣流排出口擺動，而該第二轉軸與該第二軸心交錯，且該第一轉軸與該第二轉軸相互不平行；以及 至少一第二層導流片，固定於該後段導流件內，並沿著該第二轉軸而延伸。
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