CN105775113A - 一种可矢量控制的旋翼机 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种可矢量控制的旋翼机，包括机身，所述机身底部设置有主桅杆；所述机身上方设置有旋翼结构，所述旋翼结构包括垫片和若干个均匀连接在垫片上的旋翼叶片，中轴立柱一端与主桅杆相连，所述中轴立柱另一端与位于垫片上端的旋翼头相连；所述机身的后部对称设置有两个小翼，所述小翼正后方设置有尾翼，所述尾翼与小翼之间通过两个对称设置的连接杆相连；所述机身的机头处设置有前起落架，所述两小翼的端部处对称设置有两个后起落架。本发明创造所述的可矢量控制的旋翼机结构设计合理，由矢量合成控制，在方位、速度、调节机身俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性等方面具有了更好的性能，提高了旋翼机的可操纵性和飞行的稳定性。

Description

一种可矢量控制的旋翼机

技术领域

本发明创造属于旋翼机领域，尤其是涉及一种可矢量控制的旋翼机。

背景技术

旋翼机属于自转旋翼飞行器，一般以自转旋翼作为升力面，加上推进装置(如螺旋桨推/拉力)作为前进动力来实现飞行，现有的固定翼飞机在飞行转弯过程中，存在由于横侧耦合作用需要倾侧转弯的问题，导致飞机高度下降，飞机的稳定性降低。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种可矢量控制的旋翼机，以解决飞机在飞行转弯时需侧倾转弯的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种可矢量控制的旋翼机，包括机身，所述机身底部设置有沿所述机身长度方向延伸的主桅杆；所述机身上方设置有旋翼结构，所述旋翼结构包括垫片和若干个均匀连接在垫片上的旋翼叶片，所述垫片中部设置有安装孔，所述安装孔内设置有轴承，中轴立柱一端与主桅杆相连，所述中轴立柱另一端穿过安装孔中的轴承后与位于垫片上端的旋翼头相连；所述机身的后部对称设置有两个小翼，所述小翼的一端与机身相连，所述小翼另一端向机身外侧延伸，所述小翼正后方设置有尾翼，所述尾翼包括与所述小翼平行的水平尾翼，所述水平尾翼两端对称设置有两个主垂直尾翼，所述主垂直尾翼上设置有方向舵，所述水平尾翼上端均匀设置有若干个辅助垂直尾翼，所述水平尾翼上端位于主垂直尾翼与其相邻的辅助垂直尾翼之间处设置有升降舵，所述主垂直尾翼与其同侧的小翼之间通过连接杆相连；所述机身的机头处设置有前起落架，所述两小翼的端部处对称设置有两个后起落架；所述机身后端设置有矢量电机，所述矢量电机上设置有螺旋桨。

进一步的，所述垫片为带有三个连接叶片的整体式结构，每个连接叶片之间采用弧形连接。

进一步的，所述旋翼叶片的数量为三个，分别与三个连接叶片相连，每个旋翼叶片与连接叶片的连接处设置有两个安装孔，离安装圆心较近的安装孔为螺丝螺母固定孔，离安装圆心较远的安装孔为插销孔，所述插销孔内插有轻木插销。

进一步的，每个旋翼叶片的前缘均嵌有一条沿旋翼叶片长度方向延伸的铁丝。

进一步的，所述机身采用方形碳杆作为机身龙骨。

进一步的，所述机身前部设置有沿机身长度方向延伸的卡槽，所述卡槽内设置有可沿所述卡槽滑动的电池槽，所述电池槽内设置有电池。

进一步的，所述小翼的上表面为曲面。

相对于现有技术，本发明创造所述的可矢量控制的旋翼机具有以下优势：

1、由于旋翼自转，桨尖速度较小，因此不容易出现前行桨叶激波失速，前飞速度可以有较大提高，而且无需平衡反扭矩的尾桨，结构大大简化；

2、旋翼依靠飞行过程中前方来流驱动其旋转，旋翼始终处于自转状态，为旋翼机提供升力，一旦发动机停车，旋翼机也可以自动进入自转下滑阶段，不存在低速回避区，可以很好地保证飞行过程中的安全性；

3、正常降落时，通过旋翼操纵，可实现点式着陆，降低了对着陆地点的要求；

4、由矢量合成控制，在方位、速度、调节机身俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性等方面具有了更好的性能，尤其通过在机身两侧各加一个小翼，与旋翼舵面形成矢量控制，提高了旋翼机的可操纵性和飞行的稳定性。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的结构示意图；

图2为本发明创造的尾翼的局部放大图；

图3为发明创造的垫片的结构示意图。

附图标记说明：

1-机身；2-垫片；201-连接叶片；202-插销孔；203-螺丝螺母固定孔；204-安装孔；3-旋翼叶片；4-中轴立柱；5-小翼；6-连接杆；7-尾翼；701-水平尾翼；702-升降舵；703-主垂直尾翼；704-方向舵；705-辅助垂直尾翼；8-前起落架；9-后起落架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1-3所示，一种可矢量控制的旋翼机，包括机身1，所述机身1采用方形碳杆作为机身龙骨，因为机身龙骨周围部件均为平板结构，圆形碳杆与其接触面积太小，容易发生旋转错位，而正方形结构增大碳杆与各部件的接触面积，提高稳定性与安全度，解决了圆形结构承受不了过大扭矩以及圆形碳杆不易安装固定的问题，所述机身1底部设置有沿所述机身1长度方向延伸的主桅杆。

所述机身1上方设置有旋翼结构，所述旋翼结构包括垫片2和若干个均匀连接在垫片2上的旋翼叶片3，每个旋翼叶片3的前缘均嵌有一条沿旋翼叶片3长度方向延伸的铁丝作为旋翼叶片的配重，避免因风力原因使旋翼叶片3产生反旋现象，增强旋翼叶片3稳固性，使之不易变形，所述垫片2中部设置有安装孔204，所述安装孔204内设置有轴承，中轴立柱4一端与主桅杆相连，所述中轴立柱4另一端穿过安装孔204中的轴承后与位于垫片2上端的旋翼头相连，

旋翼头是旋翼结构的主要受力部件，与俯仰操控轴和倾斜操控轴相连，旋翼结构通过旋翼头所在的平面，绕轴承中心进行旋转，并通过控制俯仰操控轴和侧倾操控轴来控制旋翼的动作，对飞行姿态进行调整，所述旋翼头处设置有预旋装置，所述预旋装置由齿轮传动减速装置和自动断开装置两部分组成，在准备起飞状态，旋翼叶片3通过齿轮传动减速装置与旋翼机的电机连接，当电机油门逐渐增加，旋翼机进入滑跑起飞阶段，此时电机的功率大部分用于驱动螺旋桨，小部分用于带动预旋装置对旋翼叶片进行预旋，产生部分的升力及旋翼惯性，当飞机正常起飞之后，旋翼叶片转速达到某一特定值时，自动断开装置生效，将旋翼与电机之间的传动装置断开，此时旋翼叶片仅依靠前方来流驱动其旋转，电机的功率全部用于驱动螺旋桨，预旋装置可以大大缩短旋翼机所需的滑跑距离，减少旋翼机对于起飞风力的依赖程度，减少旋翼机起飞时对跑道的长度要求。

进一步的，所述垫片2为带有三个连接叶片201的整体式结构，每个连接叶片201之间采用弧形连接，所述旋翼叶片3的数量为三个，分别与三个连接叶片201相连，整体式弧形垫片2的弧形结构相比圆形结构减少了部分面积，减轻飞机重量，相比三个独立的垫片结构，增大了各旋翼叶片3之间的相互作用，加强了垫片2的结构强度，三块突出的连接叶片201之间以弧形部分连接，延缓了垫片2的结构疲劳损伤，提高了旋翼的整体稳定度，并减少了旋翼差异对机身产生的不利影响，

每个旋翼叶片3与连接叶片201的连接处均设置有两个安装孔，离安装圆心较近的安装孔为螺丝螺母固定孔203，对旋翼叶片3的位置进行定位，离安装圆心较远的安装孔为插销孔202，所述插销孔202内插有轻木插销，当旋翼叶片3受力在一定应力范围内时，轻木插销也可以起到固定作用，两点固定即可完全确定旋翼叶片3的位置，当旋翼叶片3受到的应力超过插销的强度极限时，插销断裂，旋翼叶片3即可围绕螺丝在旋翼头的平面内进行旋转运动，从而保护旋翼叶片3不容易因受到硬性损伤而被折断，增长了旋翼叶片3的使用寿命。

所述机身1的后部对称设置有两个小翼5，所述小翼5的一端与机身1相连，所述小翼5另一端向机身1外侧延伸，所述小翼5的上表面为弯曲面，根据伯努利原理，上表面气流流速快，空气对机翼的压力较小，下表面气流流速慢，空气对机翼的压力较大，这就产生了一个压力差，也就产生了向上的升力，在转弯时，小翼5能够提供一个力矩，平衡旋翼作用在机身上的力矩，在起飞过程中，小翼5作为增升装置，还能为旋翼机提供一部分升力，进一步缩短滑跑距离；在巡航过程中，小翼5类似于平衡杆，能起到提高飞机稳定性的作用，

所述小翼5正后方设置有尾翼7，所述尾翼7包括与所述小翼5平行的水平尾翼701，所述水平尾翼701两端对称设置有两个主垂直尾翼703，所述主垂直尾翼703上设置有方向舵704，所述水平尾翼701上端均匀设置有若干个辅助垂直尾翼705，所述水平尾翼701上端位于主垂直尾翼703与其相邻的辅助垂直尾翼705之间处设置有升降舵702，最外侧的两个主垂直尾翼703可以改变舵面偏转角，使舵面形成一定的角度，控制旋翼机的偏航，内侧的辅助垂直尾翼705帮助飞机平衡航向，提供飞机横向静稳定性，升降舵702舵面可以形成一定的角度，控制旋翼机的俯仰，所述主垂直尾翼703与其同侧的小翼5之间通过连接杆6相连，增强了小翼和尾翼的一体性和稳定性。

该旋翼机采用前三点式起落架结构，所述机身1的机头处设置有前起落架8，所述两小翼的端部处对称设置有两个后起落架9。

所述机身1后端设置有矢量电机，所述矢量电机上设置有螺旋桨，矢量电机可在驱动螺旋桨进行旋转的同时，在一定角度内改变电机中轴方向，从而产生不同方向的推力。

所述机身1前部设置有沿机身1长度方向延伸的卡槽，所述卡槽内设置有可沿所述卡槽滑动的电池槽，所述电池槽内设置有电池，可依靠电池重量来调整旋翼机的重心位置。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可矢量控制的旋翼机，其特征在于：包括机身(1)，所述机身(1)底部设置有沿所述机身(1)长度方向延伸的主桅杆；

所述机身(1)上方设置有旋翼结构，所述旋翼结构包括垫片(2)和若干个均匀连接在垫片(2)上的旋翼叶片(3)，所述垫片(2)中部设置有安装孔(204)，所述安装孔(204)内设置有轴承，中轴立柱(4)一端与主桅杆相连，所述中轴立柱(4)另一端穿过安装孔(204)中的轴承后与位于垫片(2)上端的旋翼头相连；

所述机身(1)的后部对称设置有两个小翼(5)，所述小翼(5)的一端与机身(1)相连，所述小翼(5)另一端向机身(1)外侧延伸，所述两个小翼(5)正后方设置有尾翼(7)，所述尾翼(7)包括与所述小翼(5)平行的水平尾翼(701)，所述水平尾翼(701)两端对称设置有两个主垂直尾翼(703)，所述主垂直尾翼(703)上设置有方向舵(704)，所述水平尾翼(701)上端均匀设置有若干个辅助垂直尾翼(705)，所述水平尾翼(701)上端位于主垂直尾翼(703)与其相邻的辅助垂直尾翼(705)之间处设置有升降舵(702)，所述主垂直尾翼(703)与其同侧的小翼(5)之间通过连接杆(6)相连；

所述机身(1)的机头处设置有前起落架(8)，所述两小翼的端部处对称设置有两个后起落架(9)；

所述机身(1)后端设置有矢量电机，所述矢量电机上设置有螺旋桨。

2.根据权利要求1所述的可矢量控制的旋翼机，其特征在于：所述垫片(2)为带有三个连接叶片(201)的整体式结构，每个连接叶片(201)之间采用弧形连接。

3.根据权利要求2所述的可矢量控制的旋翼机，其特征在于：所述旋翼叶片(3)的数量为三个，分别与三个连接叶片(201)相连，每个旋翼叶片(3)与连接叶片(201)的连接处均设置有两个安装孔，离安装圆心较近的安装孔为螺丝螺母固定孔(203)，离安装圆心较远的安装孔为插销孔(202)，所述插销孔(202)内插有轻木插销。

4.根据权利要求1所述的可矢量控制的旋翼机，其特征在于：每个旋翼叶片(3)的前缘均嵌有一条沿旋翼叶片(3)长度方向延伸的铁丝。

5.根据权利要求1所述的可矢量控制的旋翼机，其特征在于：所述机身(1)采用方形碳杆作为机身龙骨。

6.根据权利要求1所述的可矢量控制的旋翼机，其特征在于：所述机身(1)前部设置有沿机身(1)长度方向延伸的卡槽，所述卡槽内设置有可沿所述卡槽滑动的电池槽，所述电池槽内设置有电池。

7.根据权利要求1所述的可矢量控制的旋翼机，其特征在于：所述小翼(5)的上表面为曲面。