CN107380428A - 碟式旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

一种碟式旋翼飞行器，包括机身、旋翼***和起落架，还包括操纵***，所述旋翼***包括碟式旋翼和活动舵面，碟式旋翼上表面均匀开有舵面口，碟式旋翼下底面中部通过一中轴与发动机传动***连接，活动舵面有n个，分别嵌入舵面口内，每个活动舵面中部通过一转轴与碟式旋翼活动连接，活动舵面可在转轴的带动下相对碟式旋翼转动，所述操纵***包括用于控制碟式旋翼俯仰角的自动倾斜器和用于控制活动舵面转动角度的舵面操纵机构，舵面操纵机构包括舵面控制盘和舵面驱动电机，所述飞行器还包括平衡螺旋桨和涵道式螺旋桨。本发明利用了碟式旋翼的空气动力学特性，稳定性好，动力消耗小，抗干扰能力强，续航能力强，且控制方便，操作性强，安全性高。

Description

碟式旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及一种航空飞行器技术领域，特别是涉及一种碟式旋翼飞行器。

背景技术

现有的飞行器种类繁多，包括飞机、直升机、碟行飞行器、旋翼飞行器等，可广泛用于运输、巡逻、旅游、救护等多个领域，但目前在使用的飞行器中：

1．螺旋桨式飞行器结构复杂，难于控制；

2．直升机由于螺旋桨受力要求高，因此制造的材料、工艺复杂、制造成本高，且空气动力稳定性、可控性差，续航能力弱，导致事故频发；

3．多旋翼无人机的构造复杂、抗干扰能力差，由于螺旋桨运动过程中产生的乱流和翼尖失速，易造成升力下降和难于控制，危险系数升高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中各类飞行器存在的上述问题，提供一种空气稳定性好、动力消耗小、续航能力强且便于控制的碟式旋翼飞行器，以克服上述已有技术存在的不足。

本发明采取的技术方案是：一种碟式旋翼飞行器，包括机身、旋翼***和起落架，所述旋翼***和起落架分别设于机身上、下部，机身内设控制室和发动机，该飞行器还包括操纵***；

所述旋翼***包括碟式旋翼和活动舵面，所述碟式旋翼为碟状，其上表面均匀开有与活动舵面形状大小、数量相同的舵面口，碟式旋翼下底面中部与一中轴转动连接，中轴另一端与发动机传动***连接，所述活动舵面有n个，分别嵌入舵面口内，每个活动舵面中部横穿一转轴，转轴两端分别与碟式旋翼活动连接，从而使活动舵面可在转轴的带动下相对碟式旋翼转动；

所述操纵***包括用于控制碟式旋翼俯仰角的自动倾斜器和用于控制活动舵面转动角度的舵面操纵机构，所述自动倾斜器设于碟式旋翼下部，上端连接碟式旋翼，下端连至控制室，中轴从自动倾斜器中部穿过，所述舵面操纵机构包括舵面控制盘和用于控制舵面控制盘转动的舵面驱动电机，所述舵面控制盘上部铰链连接n根连杆，连杆另一端与转轴刚性连接，舵面驱动电机通过一固定杆与碟式旋翼固定连接，并设于舵面控制盘两侧、与舵面控制盘齿轮连接，舵面驱动电机还与控制室电路连接，当控制室发出舵面驱动电机驱动的指令后，舵面驱动电机驱动舵面控制盘相对碟式旋翼水平转动从而控制活动舵面转动角度，所述2≤n≤8。

其进一步的技术方案是：所述活动舵面为长方形或梯形或扇形。

更进一步：所述飞行器还包括平衡螺旋桨，所述平衡螺旋桨设于机身尾部。

更进一步：所述飞行器还包括共轴反桨旋翼，所述共轴反桨旋翼与碟式旋翼结构相同，设于碟式旋翼上部，与碟式旋翼构成共轴反桨式。

又更进一步技术方案是：所述飞行器还包括涵道式螺旋桨，所述涵道式螺旋桨有2个或4个，设于飞行器两侧或四周，并通过垂直连接的长臂和短臂与机身连接，所述长臂两端分别连接机身与短臂，长臂可相对机身左右伸缩，短臂另一端连接涵道式螺旋桨，短臂可相对长臂旋转。

又更进一步：所述自动倾斜器包括通过轴承相互连接的动盘和不动盘，所述动盘上端连接碟式旋翼，不动盘下端连至控制室，中轴从动盘和不动盘中部穿过。

又更进一步：所述飞行器还包括降落伞，所述降落伞设于飞行器顶部。

由于采用上述技术方案，本发明之碟式旋翼飞行器具有如下有益效果：

1．由于本发明之旋翼***包括碟式旋翼和活动舵面，发动机控制碟式旋翼旋转，活动舵面随其旋转，飞行过程中控制室通过控制碟式旋翼的俯仰角上升或下降，以及控制活动舵面相对于碟式旋翼的角度、改变进风量的大小，进一步改变碟式旋翼的升力大小，利用了碟式旋翼的空气动力学特性，稳定性好，动力消耗小，抗干扰能力强，续航能力强；

2．由于本发明设置自动倾斜器和舵面操纵机构，舵面操纵机构包括舵面控制盘和舵面驱动电机，通过控制室控制自动倾斜器的倾斜角度从而控制碟式旋翼的俯仰角，还通过舵面驱动电机控制舵面控制盘水平转动从而控制活动舵面相对于碟式旋翼转动的角度，控制方便，操作性强，安全性高；

3．由于本发明设置平衡螺旋桨，当旋转的碟式旋翼有一定仰角时会产生升力，平衡螺旋桨设于尾部，进行反扭力平衡，从而稳定机身，或设置共轴反桨旋翼，与碟式旋翼旋转方向相反，抵消碟式旋翼旋转产生的反作用力，从而稳定机身；

4．由于本发明在飞行器两侧或四周设涵道式螺旋桨，通过垂直连接的长臂和短臂与机身连接，用于增强飞行器的推力或升力，不使用时收起，使用时，将长臂伸出，短臂前伸，涵道式螺旋桨用于推进飞行器巡航，短臂向上旋转90度，涵道式螺旋桨用于推动飞行器上升，操作方便且辅助效果好；

5．由于本发明在飞行器顶部设置降落伞，当飞行器出现动力故障、飞行器自由落体运动时，飞行器本身的空气动力特性可以使碟式旋翼保持水平，此时可控制活动舵面保持打开一定角度、打开降落伞，飞行器即可进行安全着陆，安全系数进一步提高；

6．本发明结构简单，制造成本低，且当飞行器具备一定水平位移速度时，可关闭活动舵面的进风口，控制碟式旋翼与运动方向形成一个仰角从而产生适当升力用于滑行，功能多样化，实用性强。

下面结合附图和实施例对本发明之碟式旋翼飞行器的技术特征做进一步说明。

附图说明

图1为本发明之碟式旋翼飞行器结构示意图（侧面剖视）；

图2为本发明之碟式旋翼飞行器俯视图；

图3为图2旋翼***之A-A剖视图（活动舵面翻转状态）；

图4为本发明之涵道式螺旋桨辅助推进时结构示意图；

图5为本发明之涵道式螺旋桨辅助升起时结构示意图；

图6为本发明设共轴反桨旋翼之结构示意图。

图中：

1—机身，2—起落架，3—舵面控制盘，4—发动机，5—碟式旋翼，6—活动舵面，7—舵面口，8—中轴，9—转轴，10—舵面驱动电机，11—连杆，12—动盘，13—不动盘，14—平衡螺旋桨，15—涵道式螺旋桨，16—长臂，17—短臂，18—固定杆，19—共轴反桨旋翼。

具体实施方式

实施例一

一种碟式旋翼飞行器，如图1所示，包括机身1、旋翼***和起落架2，所述旋翼***和起落架2分别设于机身1上、下部，机身1内设控制室和发动机4，该飞行器还包括操纵***；

如图1、图2所示，所述旋翼***包括碟式旋翼5和活动舵面6，所述碟式旋翼5为碟状，其上表面均匀开有与活动舵面6形状大小、数量相同的舵面口7，碟式旋翼5下底面中部与一中轴8转动连接，中轴8另一端与发动机4传动***连接，所述活动舵面有8个，分别嵌入舵面口7内，每个活动舵面6中部横穿一转轴9，转轴9两端分别与碟式旋翼5活动连接，从而使活动舵面6可在转轴9的带动下相对碟式旋翼5转动（参见图3），利用了碟式旋翼的空气动力学特性，稳定性好，动力消耗小，抗干扰能力强，续航能力强；

所述操纵***包括用于控制碟式旋翼俯仰角的自动倾斜器和用于控制活动舵面转动角度的舵面操纵机构，所述自动倾斜器设于碟式旋翼5下部，上端连接碟式旋翼5，下端连至控制室，中轴8从自动倾斜器中部穿过，所述舵面操纵机构包括舵面控制盘3和用于控制舵面控制盘转动的舵面驱动电机10，所述舵面控制盘3上部铰链连接n根连杆11，连杆11另一端与转轴9刚性连接，舵面驱动电机10通过一固定杆18与碟式旋翼5固定连接，并设于舵面控制盘3两侧、与舵面控制盘3齿轮连接，舵面驱动电机10还与控制室电路连接，当控制室发出舵面驱动电机10驱动的指令后，舵面驱动电机10驱动舵面控制盘3相对碟式旋翼5水平转动从而控制活动舵面6转动角度，控制方便，操作性强，安全性高。

所述活动舵面6为长方形或梯形或扇形。

所述飞行器还包括平衡螺旋桨14，所述平衡螺旋桨14设于机身尾部，进行反扭力平衡，稳定机身。

如图4、图5所示，所述飞行器还包括涵道式螺旋桨15，所述涵道式螺旋桨15有4个，设于飞行器四周，并通过垂直连接的长臂16和短臂17与机身1连接，所述长臂16两端分别连接机身1与短臂17，长臂16可相对机身1左右伸缩，短臂17另一端连接涵道式螺旋桨15，短臂17可相对长臂16旋转，当长臂伸出，短臂前伸时，涵道式螺旋桨用于推进飞行器巡航，当短臂向上旋转90度时，涵道式螺旋桨用于推动飞行器上升，操作方便且辅助效果好。

所述自动倾斜器包括通过轴承相互连接的动盘12和不动盘13，所述动盘12上端连接碟式旋翼5，不动盘13下端连至控制室，中轴8从动盘12和不动盘13中部穿过。

所述飞行器还包括降落伞，所述降落伞设于飞行器顶部、即碟式旋翼中心顶部，当飞行器出现动力故障、飞行器自由落体运动时，飞行器本身的空气动力特性可以使碟式旋翼保持水平，此时可控制活动舵面保持打开一定角度、打开降落伞，飞行器即可进行安全着陆，安全系数进一步提高。

实施例二

一种碟式旋翼飞行器，其结构与实施例一基本相同，所不同之处在于，所述活动舵面为2~6个，相应的舵面控制盘通过2~6根连杆与转轴连接，所述涵道式螺旋桨有2个，设于飞行器两侧。

实施例三

一种碟式旋翼飞行器，其结构与实施例一或实施例二基本相同，所不同之处在于，如图6所示，所述飞行器还包括共轴反桨旋翼19，替换上述实施例一和实施例二中的平衡螺旋桨14，所述共轴反桨旋翼19与碟式旋翼5结构相同，设于碟式旋翼5上部，与碟式旋翼5构成共轴反桨式，旋转方向相反从而抵消碟式旋翼旋转产生的反作用力，稳定机身。

动作过程：

①起飞：

发动机4启动，中轴8转动，碟式旋翼5水平旋转，活动舵面6、舵面操纵机构以及自动倾斜器之动盘12随着一起旋转，不动盘13固定不动，控制室发出指令，舵面驱动电机10驱动舵面控制盘3，使活动舵面6与碟式旋翼5旋转方向形成仰角，打开进风口，利用空气特性产生升力，飞行器起飞；

同时长臂16伸出，短臂向上旋转90度，涵道式螺旋桨15向下吹风，辅助飞行器上升，上升至一定高度后，短臂向前旋转90度，水平推动飞行器，此时可适当改变活动舵面6角度或关闭活动舵面6进风口，并控制不动盘13向上形成仰角，动盘12亦形成相同的仰角，随即碟式旋翼5在水平旋转过程中与前进方向产生一个仰角，飞行器向上飞；

当飞行器在空中需要降低高度时，操纵碟式旋翼5形成俯角，及活动舵面6与碟式旋翼5下表面形成仰角，产生向下的推力，飞行器向下飞。

②悬停、降落：

控制室控制碟式旋翼5的转速以及活动舵面6的角度大小，从而改变升力大小，实现悬停与降落。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碟式旋翼飞行器，包括机身（1）、旋翼***和起落架（2），所述旋翼***和起落架（2）分别设于机身（1）上、下部，机身（1）内设控制室和发动机（4），其特征在于：该飞行器还包括操纵***；

所述旋翼***包括碟式旋翼（5）和活动舵面（6），所述碟式旋翼（5）为碟状，其上表面均匀开有与活动舵面（6）形状大小、数量相同的舵面口（7），碟式旋翼（5）下底面中部与一中轴（8）转动连接，中轴（8）另一端与发动机（4）传动***连接，所述活动舵面（6）有n个，分别嵌入舵面口（7）内，每个活动舵面（6）中部横穿一转轴（9），转轴（9）两端分别与碟式旋翼（5）活动连接，从而使活动舵面（6）可在转轴（9）的带动下相对碟式旋翼（5）转动；

所述操纵***包括用于控制碟式旋翼俯仰角的自动倾斜器和用于控制活动舵面转动角度的舵面操纵机构，所述自动倾斜器设于碟式旋翼（5）下部，上端连接碟式旋翼（5），下端连至控制室，中轴（8）从自动倾斜器中部穿过，所述舵面操纵机构包括舵面控制盘（3）和用于控制舵面控制盘转动的舵面驱动电机（10），所述舵面控制盘（3）上部铰链连接n根连杆（11），连杆（11）另一端与转轴（9）刚性连接，舵面驱动电机（10）通过一固定杆（18）与碟式旋翼（5）固定连接，并设于舵面控制盘（3）两侧、与舵面控制盘（3）齿轮连接，舵面驱动电机（10）还与控制室电路连接，当控制室发出舵面驱动电机（10）驱动的指令后，舵面驱动电机（10）驱动舵面控制盘（3）相对碟式旋翼（5）水平转动从而控制活动舵面（6）转动角度，所述2≤n≤8。

2.根据权利要求1所述的碟式旋翼飞行器，其特征在于：所述活动舵面（6）为长方形或梯形或扇形。

3.根据权利要求2所述的碟式旋翼飞行器，其特征在于：所述飞行器还包括平衡螺旋桨（14），所述平衡螺旋桨（14）设于机身尾部。

4.根据权利要求2所述的碟式旋翼飞行器，其特征在于：所述飞行器还包括共轴反桨旋翼（19），所述共轴反桨旋翼（19）与碟式旋翼（5）结构相同，设于碟式旋翼（5）上部，与碟式旋翼（5）构成共轴反桨式。

5.根据权利要求3或4所述的碟式旋翼飞行器，其特征在于：所述飞行器还包括涵道式螺旋桨（15），所述涵道式螺旋桨（15）有2个或4个，设于飞行器两侧或四周，并通过垂直连接的长臂（16）和短臂（17）与机身（1）连接，所述长臂（16）两端分别连接机身（1）与短臂（17），长臂（16）可相对机身（1）左右伸缩，短臂（17）另一端连接涵道式螺旋桨（15），短臂（17）可相对长臂（16）旋转。

6.根据权利要求5所述的碟式旋翼飞行器，其特征在于：所述自动倾斜器包括通过轴承相互连接的动盘（12）和不动盘（13），所述动盘（12）上端连接碟式旋翼（5），不动盘（13）下端连至控制室，中轴（8）从动盘（12）和不动盘（13）中部穿过。

7.根据权利要求6所述的碟式旋翼飞行器，其特征在于：所述飞行器还包括降落伞，所述降落伞设于飞行器顶部。