CN102700707A - 一种新型飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型的飞行器，特别是一种摆线桨飞行器。其主要特征是利用摆线桨和螺旋桨组合提供动力，使该飞行器具有更高的推力水平。该飞行器包括机身、动力装置、能源***、控制***、支架。其中机身由一个大椭圆框架和一个小椭圆框架组成，所述的两个椭圆框架相互垂直。所述的动力装置由两个摆线桨结构和两个螺旋桨结构组成，摆线桨结构和螺旋桨结构的相互作用以达到最大动力的目的。所述的能源***为氢燃料电池，故该飞行器是绿色环保的。所述的支架由轻质金属杆以及弹性橡胶球构成，使得该飞行器具有一定的减震的功能。这款飞行器可以实现低空飞行、停泊，执行侦察、监视、情报收集等任务，具有较强的实用价值。

Description

一种新型飞行器

技术领域

本发明涉及一种新型飞行器，尤其涉及一种摆线桨飞行器。 

背景技术

针对摆线桨技术的研究国外已经有半个多世纪，经过科学家长期的理论分析和实验可知，摆线桨具有如下优点：1、可按需要产生360度的全矢量推力，而且瞬时可变；2、摆线桨比常规螺旋桨和涡轮发动机有更高的推力水平；3、推力垂直于螺旋桨转动轴线，当改变推力矢量的方向时摆线桨飞机物理位置不会改变；4、推力随着前飞速度的增加而增加，在速度为111.12km/h的时候达到最大，在巡航速度下耗油量小，这样就会加大航程；5、摆线桨不管以多大功率转动，噪音都非常低；6、摆线桨有很多种安装方法，它可以替代常规飞机平尾、方向舵和升降舵的作用；7、由于摆线桨的出现，飞机整体的机动性将大大提高，可能会出现一种新的姿态机动领域，它可以作为飞行器的姿态控制器。 

然而由于摆线桨叶片运动时，气动力变化是一个复杂的非定常过程，且叶片间存在强烈干扰，目前国际上还没有很成熟的分析方法，研究都还处于探索阶段。但也有学者将摆线桨的概念运用到飞行器上面，而且取得了一定的研究成果，例如西工大研制的“风火轮”滚翼机、韩国航空团队研制的摆线桨试验机、美国马里兰大学的摆线桨飞机模型。其中，“风火轮”滚翼机是世界上第一架成功飞起来并稳定可控的滚翼机，并在刚刚过去的首届“中航工业杯国际无人机飞行器大奖赛”上，“风火轮”表演了斜坡起降、急速跃升、贴地飞行、楼内搜救、定点着陆、实时图传等一系列高难度动作，展示了良好的飞行性能。不论是“风火轮”还是马里兰研究的摆线桨飞行器都是尝试由四个摆线桨对称分布，但由于控制相对复杂，飞行不稳定，最后都尝试由两个摆线桨和螺旋桨组合。本发明在已有的研究基础上同样是采用摆线桨与螺旋桨的配合。

发明内容

本发明设计的目的在于提供一种结构简单，可靠性高，可实现性以及实用价值高的新型飞行器。 

本发明的技术方案为：该飞行器包括机身、动力装置、能源***、控制***、支架。所述的机身由一个大椭圆框架和一个小椭圆框架组成，所述的两个椭圆框架相互垂直。所述的动力装置由两个摆线桨结构和两个螺旋桨结构组成，所述的摆线桨结构位于大椭圆框架的内部，所述的两个螺旋桨结构位于大椭圆框架外部，且对称分布。所述的能源***位于小椭圆框架的内部，对称分布。所述的控制***由两个子控制装置组成，所述的子控制***位于小椭圆框架的内部，成对称分布。所述的支架固接在大椭圆框架上。 

所述的摆线桨结构包括控制杆、偏心轮、叶片、叶片驱动轴、驱动杆(如图2)。 

所述的螺旋桨结构包括三叶桨以及小型发动机。 

所述能源装置为氢燃料电池。 

所述的支架由轻质金属杆以及弹性橡胶球。 

本发明新型飞行器具有如下的优点：1、该飞行器采用摆线桨和螺旋桨组合形式，噪音小且有较大的推力；2、结构简单，可靠性高、实用性强。 

附图说明

下面结合附图对本发明一种新型飞行器作进一步详细地说明； 

图1为本发明一种新型飞行器的结构示意图； 

图2为本发明一种新型飞行器的摆线桨示意图； 

图1-2中，1、三叶桨；2、固定支架；3、叶片；4、偏心轮；5、小椭圆框架；6、控制杆；7、大椭圆框架；8、子控制装置；9、小型发动机；10、驱动杆；11、轻质金属杆；12、叶片驱动杆；13、弹性橡胶球；14、氢燃料电池。 

具体实施方式

如图1所示本发明包括机身、动力装置、能源***、控制***、支架。所述的机身由大椭圆框架7以及小椭圆框架5组成，且两个框架相互垂直。所述的支架由轻质金属杆11以及弹性橡胶球13构成，所述的弹性橡胶球13起到一定的缓冲作用。所述的动力装置由两个摆线桨结构和两个螺旋桨结构组成。所述的控制***由两个子控制装置8组成，所述子控制装置8控制一个螺旋桨结构以及一个摆线桨结构的转速以及转向，所述的螺旋桨结构由三叶桨1以及小发动机9构成，所述的摆线桨结构如图2所示，由叶片3、偏心轮4、控制杆6、驱动杆10、叶片驱动杆构成，所述的每个摆线桨结构的驱动杆10共轴且运动方向相反，进而防止两个摆线桨结构因旋转方向相同而造成飞行器的翻转。所述的能源***由氢燃料电池14组成。 

所述的两个摆线桨结构在驱动杆10的带动下，进行相应的旋转运动，偏心轮4的运动带动控制杆6运动，控制杆6带动叶片3，进而改变叶片3的迎角值，故所述的摆线桨进行时刻变化攻角的旋转运动，已达到较大的推力的目的。 

所述的支架由轻质金属杆11以及弹性橡胶球13构成，当飞行器因为突发事件而降落时，弹性橡胶球具有一定的缓冲作用，从而增加了该新型飞行器的可靠性 

工作原理及过程：举例一：当飞行器进行垂直起降的时候，两个子控制装置8分别控制两个叶片驱动杆12，每个叶片驱动杆12带动相应的摆线桨结构进行不同方向的同速转动， 因为转速相同，所以两个摆线桨结构转动产生的扭矩相互抵消，从而使得飞行器进行垂直升降，若让飞行器进行快速垂直升降，则两个子控制装置8分别控制相应摆线桨结构的偏心轮4，使其带动控制杆6，控制杆6带动叶片改变迎角，从而改变升力的大小达到要求。举例二：当飞行器进行偏转的时候，两个子控制装置8分别控制两个叶片驱动杆12，每个叶片驱动杆12带动相应的摆线桨结构进行不同方向的差速转动，故两个摆线桨结构因旋转产生的扭矩无法抵消，则该飞行器受到一个扭矩的作用，因扭矩使飞行器具有翻转的趋向，此时因受到子控制装置8控制的两个螺旋桨结构的转速也相应改变，最终使飞行器受到一个趋向偏转方向的作用力，从而达到要求。 

Claims (5)

1.一种新型飞行器包括机身、动力装置、能源***、控制***、支架。所述的机身由一个大椭圆框架和一个小椭圆框架组成，所述的两个椭圆框架相互垂直。所述的动力装置由两个摆线桨结构和两个螺旋桨结构组成，所述的摆线桨结构位于大椭圆框架的内部，所述的两个螺旋桨结构位于大椭圆框架外部，且对称分布。所述的能源***位于小椭圆框架的内部，且对称分布。所述的控制***由两个子控制装置组成，所述的子控制***位于小椭圆框架的内部，成对称分布。所述的支架固接在大椭圆框架上。

2.根据权利要求1所述的一种新型飞行器，其特征在于：采用新型动力装置摆线桨，摆线桨由驱动杆驱动进行旋转运动，由偏心轮作用控制杆进而带动叶片改变迎角的大小，进而改变动力的大小。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型飞行器，其特征在于：所述两个摆线桨的驱动杆的驱动方向相反。

4.根据权利要求1所述的一种新型飞行器，其特征在于：所述的支架由轻质金属杆以及弹性橡胶球，是飞行器具有一定的缓冲作用，增加了飞行器的可靠性。

5.根据权利要求1所述的一种新型飞行器，其特征在于：所述的能源***为氢燃料电池。

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