CN102582834A - 一种碟形飞行器 - Google Patents

Abstract

一种碟形飞行器属于航空领域。本发明包括：无刷直流电机(5)、螺旋桨(2)、舵机(12)、电池(7)、包含导流叶片(3)的导流叶片组(13)、涵道体(1)；螺旋桨(2)固定在无刷直流电机(5)上，其特征在于：还包括固定块(6)，无刷直流电机(5)与固定块(6)上表面连接，导流叶片(3)的一端连接固定块(6)，另一端连接涵道体(1)内表面，固定块(6)下表面固定有电池(7)；还包括方向控制舵(4)、控制舵连接架(8)；方向控制舵(4)是由矩形板沿着其中平行的两个边的方向弯曲成弧形而成；控制舵连接架(8)固定在涵道体上，用于支撑方向控制舵。本发明飞行稳定，容易操控，空中悬停稳定，在空中摄影、空中侦察等任务中性能优异。

Description

一种碟形飞行器

技术领域

本发明设计一种飞行器，尤其涉及一种碟形飞行器，属于航空技术领域。

背景技术

目前，碟形类飞行器多采用涵道风扇、旋翼或螺旋桨为其动力的来源，在其向前飞行的过程中，为了获得向前的水平推力，必须调整飞行器姿态，即倾斜机身。然而由于陀螺效应的存在以及涵道风扇气动特性复杂，在前飞过程中，飞行器即有保持其水平状态的趋势抗争对其的姿态调整，同时其处于前方来流与涵道风扇吸流的复合流场中，极易造成机身周围气流紊乱，飞行器飞行状态不稳定，速度调节困难，甚至有飞行器失控的危险。并且，飞行过程不稳定、机身倾斜等问题也导致机载设备无法正常有效地工作。同时，倾斜机身也造成升力损失，增加能耗。

在飞行器空中悬停方面，现有的以螺旋桨或旋翼为动力的飞行器，螺旋桨或旋翼暴露在外，极易受到气流的干扰，其稳定性不佳，控制难度也较大。同时，这类飞行器只能单纯的依靠其螺旋桨或旋翼提供的升力来维持其悬停，无法利用机身其他部分产生升力，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述结构设计与技术中存在的不足之处，提供一种新型结构设计及新型的飞行推进装置的碟形飞行器。

本发明的技术方案是：

一种碟形飞行器，包括：无刷直流电机、螺旋桨、舵机、电池、包含导流叶片的导流叶片组、涵道体；螺旋桨固定在无刷直流电机上，

其特征在于：还包括固定块，无刷直流电机与固定块上表面连接，导流叶片的一端连接固定块，另一端连接涵道体内表面，固定块下表面固定有电池；同时还包括方向控制舵、控制舵连接架；

方向控制舵是由矩形板沿着其中平行的两个边的方向弯曲成弧形而成；在涵道体下表面每隔90度安装1个控制舵连接架，共安装4个；控制舵连接架固定在涵道体上，用于支撑方向控制舵；方向控制舵的一个直边与控制舵连接架连接成以该直边所在的直线为轴线的转动副，方向控制舵通过这个转动副，实现单一转动自由度；同时每个方向控制舵用于连接控制舵连接架的直边的一个端部与一个舵机轴连接，并使用螺丝将舵机固定在控制舵连接架上。

进一步，所述的涵道体是一种空心圆环结构的装置，它是由用一条直线段与半个椭圆组成的封闭的图形，绕着其图形外靠近且平行于直线段的一条轴线旋转一圈形成的圆环结构，其中间形成的空腔称为电气舱，电气舱内装有自动控制仪器涵道体的由直线段旋转形成的部分为涵道内壁，半椭圆旋转形成的部分为涵道外壳。

进一步，其特征在于：所述的可控角度的导流叶片组包含不少于3个导流叶片，每个导流叶片分别与一个舵机连接。

本发明的优点是：

1、结构设计新颖、巧妙、科学合理，电器仓的设计充分利用了空间。

2、它可以具有垂直起降、空中悬停、超低空低速巡航的能力。

3、新型涵道体可以飞行过程中，有助于增加升力、减小空气阻力，降低能耗。

4、它在行进过程中可始终保持机身水平，可任意改变运动方向，可根据要求随时平滑地调节水平飞行速度，稳定性强。

5、它在飞行过程中，导流叶片可根据螺旋桨产生滑流大小随时调节其角度，保证飞行器始终稳定，不发生自旋。

6、因为拥有新型涵道体的保护，使其适应性强，安全可靠，飞行噪音小，隐蔽性好。

7、本发明飞行稳定，容易操控，空中悬停稳定，在进行空中摄影、空中侦察、目标跟踪等任务中性能优异。

附图说明

图1是碟形飞行器的等轴测图(其中一个方向舵放下)

图2是碟形飞行器的前视剖面图

图3是碟形飞行器的上视图(方向舵收起)

图4是碟形飞行器的新型涵道体部分剖面图

图5是碟形飞行器的向前飞行示意图

图6是碟形飞行器的飞行过程中刹车示意图

图7方向控制舵与控制舵连接架及舵机连接示意图

图8舵机与方向控制舵连接示意图

图9控制舵连接架示意图

图10方向控制舵

图中，涵道体1、螺旋桨2、导流叶片3、方向控制舵4、无刷直流电机5、固定块6、锂聚合物电池7、控制舵连接架8、电器仓9、涵道体内壁10、流线型外壳11、舵机12、导流叶片组13。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述

本发明的工作原理：

一种碟形飞行器，包括：无刷直流电机5、螺旋桨2、舵机12、电池7、包含导流叶片3的导流叶片组13、涵道体1；螺旋桨2固定在无刷直流电机5上，

其特征在于：还包括固定块6，无刷直流电机5与固定块6上表面连接，导流叶片3的一端连接固定块6，另一端连接涵道体1内表面，固定块6下表面固定有电池7；同时还包括方向控制舵4、控制舵连接架8；

方向控制舵4是由矩形板沿着其中平行的两个边的方向弯曲成弧形而成；在涵道体1下表面每隔90度安装1个控制舵连接架8，共安装4个；控制舵连接架8固定在涵道体上，用于支撑方向控制舵；方向控制舵4的一个直边与控制舵连接架8连接成以该直边所在的直线为轴线的转动副，方向控制舵4通过这个转动副，实现单一转动自由度；同时每个方向控制舵4用于连接控制舵连接架8的直边的一个端部与一个舵机12轴连接，并使用螺丝将舵机12固定在控制舵连接架8上。

进一步，所述的涵道体1是一种空心圆环结构的装置，它是由用一条直线段与半个椭圆组成的封闭的图形，绕着其图形外靠近且平行于直线段的一条轴线旋转一圈形成的圆环结构，其中间形成的空腔称为电气舱9，电气舱9内装有自动控制仪器涵道体1的由直线段旋转形成的部分为涵道内壁10，半椭圆旋转形成的部分为涵道外壳11。

进一步，其特征在于：所述的可控角度的导流叶片组13包含不少于3个导流叶片3，每个导流叶片3分别与一个舵机连接。

如图1所示，方向控制舵4采用特定的弧形设计，与控制舵连接架8连接，同时每个方向控制舵4与一个舵机12连接，舵机12可以控制方向控制舵4围绕其轴部按需要向上或向下翻转。当方向控制舵4向下翻转到涵道体下方，进入螺旋桨产生的气流中时，可产生康达效应，流经方向控制舵4得气流离开本来的流动方向，改为随着凸出的方向控制舵4得表面高速流动，在方向控制舵4靠近涵道中心的表面上产生低压，方向控制舵4另一侧为大气压，两侧产生压力差，进而产生水平方向的推力。

如图2所示，动力装置(包括螺旋桨2、无刷直流电机5)位于新型涵道体1中心轴线上，动力装置的固定块下表面连接更有电池7，电池采用高性能锂聚合物电池。电池重量较大，可是整个飞行器的重心位于其中心轴线的下方，有助于增加飞行器的稳定性。

如图3所示，可控角度的导流叶片组13由4个导流叶片3组成，每个导流叶片3分别与舵机连接。可控角度的导流叶片组13的作用为克服机身反扭矩。每个导流叶片3的倾斜角度由舵机控制，可以根据螺旋桨的转速，实时改变导流叶片3的倾斜角度，保证飞行器在飞行过程中可以始终不发生自转。同时，导流叶片3改善了螺旋桨滑流，使其气流方向统一，增强方向控制舵4控制方向的能力。

如图4所示，新型涵道体1由涵道体内壁10、流线型外壳11组成，在其涵道体内壁10与流线型外壳11之间形成一个空腔，作为电器仓9，电器仓9中装有：飞行控制***、微型姿态和航向基准***、超声波测距传感器、舵机等。

如图4所示，涵道体内壁10上半部分是向内突出的弧形结构，当高速气流经过其表面时，在其表面产生低压，用于增加其飞行时的升力。新型涵道体1的外部为流线型外壳11，采用流线型设计，在飞行过程中，可有效减小空气阻力及空气扰动的影响。

如图5所示，在飞行过程中，与飞行方向相对应的方向控制舵4向下翻转，用以提供水平方向的推力，其余的方向控制舵4则向上翻转收起，贴合在涵道体外表面上，用以减小飞行过程中的空气阻力。在飞行过程中，可以通过改变方向控制舵4翻转的角度来控制飞行速度。飞行过程中的飞行器不会倾斜机身，陀螺效应不会妨害飞行器的稳定性。反而因角动量守恒，增加了其稳定性。

如图6所示，当飞行中的碟形飞行器需要紧急空中悬停或精确定位于某地点时，可以放下另一端的方向控制舵4，产生向后的阻力，同时担任推进作用的方向控制舵4向上翻转，减小向前的推理，达到飞行器快速刹车的目的。

Claims (3)

1.一种碟形飞行器，包括：无刷直流电机(5)、螺旋桨(2)、舵机(12)、电池(7)、包含导流叶片(3)的导流叶片组(13)、涵道体(1)；螺旋桨(2)固定在无刷直流电机(5)上，

其特征在于：还包括固定块(6)，无刷直流电机(5)与固定块(6)上表面连接，导流叶片(3)的一端连接固定块(6)，另一端连接涵道体(1)内表面，固定块(6)下表面固定有电池(7)；同时还包括方向控制舵(4)、控制舵连接架(8)；

方向控制舵(4)是由矩形板沿着其中平行的两个边的方向弯曲成弧形而成；在涵道体(1)下表面每隔90度安装1个控制舵连接架(8)，共安装4个；控制舵连接架(8)固定在涵道体上，用于支撑方向控制舵；方向控制舵(4)的一个直边与控制舵连接架(8)连接成以该直边所在的直线为轴线的转动副，方向控制舵(4)通过这个转动副，实现单一转动自由度；同时每个方向控制舵(4)用于连接控制舵连接架(8)的直边的一个端部与一个舵机(12)轴连接，并使用螺丝将舵机(12)固定在控制舵连接架(8)上。

2.根据权利1所述的一种碟形飞行器，其特征在于：所述的涵道体(1)是一种空心圆环结构的装置，它是由用一条直线段与半个椭圆组成的封闭的图形，绕着其图形外靠近且平行于直线段的一条轴线旋转一圈形成的圆环结构，其中间形成的空腔称为电气舱(9)，电气舱(9)内装有自动控制仪器涵道体(1)的由直线段旋转形成的部分为涵道内壁(10)，半椭圆旋转形成的部分为涵道外壳(11)。

3.根据权利1所述的一种碟形飞行器，其特征在于：所述的可控角度的导流叶片组(13)包含不少于3个导流叶片(3)，每个导流叶片(3)分别与一个舵机连接。

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