CN108163195A - 一种四轴滚翼飞行器 - Google Patents

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雷良
冯旭碧
朱清华
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/003—Aircraft not otherwise provided for with wings, paddle wheels, bladed wheels, moving or rotating in relation to the fuselage
    • B64C39/005—Aircraft not otherwise provided for with wings, paddle wheels, bladed wheels, moving or rotating in relation to the fuselage about a horizontal transversal axis

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Abstract

本发明提出一种四轴滚翼飞行器，其动力装置为四个对称分布的摆线桨，每个摆线桨由单独一个电机进行驱动。四个摆线桨的转动方向如图所示，且四轴滚翼飞行器的重心与四个摆线桨的中心位于同一水平面内。本发明公开的四轴滚翼飞行器是一种新型的可垂直起降、以较大速度前飞的飞行器，除此之外，其还具有效率高、机动性强、噪音低等特点。

Description

一种四轴滚翼飞行器
技术领域
本发明属于航空技术领域，主要涉及一种四轴滚翼飞行器。
背景技术
滚翼机的概念最早由美国人Caldwell于1923年提出，许多航空界的先驱都试图研制滚翼机，均未成功。即便是现在，国内外对于滚翼机的研究也尚未成熟，成功的案例寥寥无几。目前能实现操纵和可控飞行的滚翼机主要是由两个摆线桨提供动力，需要螺旋桨提供辅助升力，而且各种运动（俯仰、滚转、偏航等）之间存在严重的耦合现象，无法进行大速度前飞，操控性和机动性都比较差。
作为一种由摆线桨驱动的可垂直起降的飞行器，滚翼飞行器的发展趋势可能会是：在微小型飞行器领域大显身手，以高机动性实现室内飞行；既可以垂直起降，又可以以高亚音速巡航的新概念飞行器；利用摆线桨的矢量推力，研制出可以在任意场合起降，可以在空中原地翻滚的超机动无人飞行器；利用摆线桨安静的优点，研制出飞行汽车、飞行背包等；具备替代直升机的可能性，有可能形成航空领域的新兴产业和新兴市场。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种四轴滚翼飞行器。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种四轴滚翼飞行器，包含四个摆线桨、四个电机、四个电子调速器、四个舵机、控制模块、机身和电源模块；
所述四个摆线桨两两分布于所述机身的两侧，均包含若干桨叶、桨叶支架和偏心机构；
所述桨叶支架包含中心轴、以及中心轴两端的连接架；
所述偏心机构包含偏心轴承、偏心连杆和固定圈，其中，所述偏心轴承的内圈和所述中心轴的一端固连，偏性轴承的外圈通过偏心连杆和所述固定圈固连；
所述桨叶呈翼型，包含桨面、第一转轴和第二转轴；
所述桨面平行于中心轴设置，其前端、后端分别设有对应于第一转轴、第二转轴的第一轴孔、第二轴孔，且第一轴孔、第二轴孔均平行于桨叶支架的中心轴；所述第一转轴、第二转轴分别设置在所述第一轴孔、第二轴孔内，使得桨面能通过第一转轴、第二转轴在其翼型平面俯仰旋转；所述第一转轴的两端分别和中心轴两端的连接架通过连杆对应固定相连；所述第二转轴的一端通过连杆和所述偏心结构的固定圈固定相连；
所述四个电机、四个电子调速器、四个舵机、控制模块和电源模块均设置在机身上；
所述四个电机的输出轴分别对应和四个摆线桨桨叶支架的中心轴靠近偏心机构的一端固连；
所述四个舵机的输出轴分别对应和四个摆线桨偏心机构中偏心轴承的内圈固连，用于操纵偏心机构改变各个桨叶俯仰的幅度和相位，进而改变各个摆线桨产生的推力方向；
所述控制模块通过四个电子调速器分别和四个电机对应电气相连，此外，所述控制模块还分别和四个舵机、电源模块电气相连。
作为本发明一种四轴滚翼飞行器进一步的优化方案，所述四个摆线桨的两两对称分别于机身两侧。
作为本发明一种四轴滚翼飞行器进一步的优化方案，所述四轴滚翼飞行器的重心与四个摆线桨的中心位于同一水平面。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 四轴滚翼飞行器的俯仰、滚转、偏航的操纵与运动相互解耦：该构型的四轴滚翼飞行器的四个摆线桨的布置及旋转方向如图1所示，且整机重心与四个摆线桨的中心位于同一水平面内，通过这种布局形式，可以实现俯仰、滚转、偏航的操纵与运动之间相互解耦；
2. 四轴滚翼飞行器可垂直起降并以较大速度进行前飞，机动性更强：该构型的四轴滚翼飞行器的四个摆线桨的力的方向可以改变，当四个力的方向同时垂直向上的时候，该四轴滚翼飞行器可进行垂直起降，当四个力的方向同时向前偏转一定的角度时，该四轴滚翼飞行器可以较大的速度进行前飞；
3. 四轴滚翼飞行器的效率高、噪音低：与普通的螺旋桨相比，四轴滚翼飞行器所使用的摆线桨效率更高、噪声更低。
附图说明
图1是本发明四轴滚翼飞行器的整体布局图；
图2是本发明四轴滚翼飞行器的俯视图；
图3是本发明四轴滚翼飞行器的正视图；
图4是本发明中摆线桨的三维构造示意图；
图5是本发明中摆线桨的二维构造示意图。
图中，1-摆线桨，2-机身，3-桨叶，4-桨叶支架，5-连杆，6-偏心机构，7-中心轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种四轴滚翼飞行器，包含四个摆线桨、四个电机、四个电子调速器、四个舵机、控制模块、机身和电源模块；四个摆线桨两两对称分布于机身的两侧，四轴滚翼飞行器的重心与四个摆线桨的中心位于同一水平面。各个摆线桨的旋转方向如图1所示。
如图4、图5所示，四个摆线桨均包含若干桨叶、桨叶支架和偏心机构。
桨叶支架包含中心轴、以及中心轴两端的连接架。
偏心机构包含偏心轴承、偏心连杆和固定圈，其中，偏心轴承的内圈和中心轴的一端固连，偏性轴承的外圈通过偏心连杆和固定圈固连。
桨叶呈翼型，包含桨面、第一转轴和第二转轴；桨面平行于中心轴设置，其前端、后端分别设有对应于第一转轴、第二转轴的第一轴孔、第二轴孔，且第一轴孔、第二轴孔均平行于桨叶支架的中心轴；第一转轴、第二转轴分别设置在第一轴孔、第二轴孔内，使得桨面能通过第一转轴、第二转轴在其翼型平面俯仰旋转；第一转轴的两端分别和中心轴两端的连接架通过连杆对应固定相连；第二转轴的一端通过连杆和偏心结构的固定圈固定相连。
四个电机、四个电子调速器、四个舵机、控制模块和电源模块均设置在机身上；四个电机的输出轴分别对应和四个摆线桨桨叶支架的中心轴靠近偏心机构的一端固连；四个舵机的输出轴分别对应和四个摆线桨偏心机构中偏心轴承的内圈固连，用于操纵偏心机构改变各个桨叶俯仰的幅度和相位，进而改变各个摆线桨产生的推力方向；控制模块通过四个电子调速器分别和四个电机对应电气相连，此外，控制模块还分别和四个舵机、电源模块电气相连。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种四轴滚翼飞行器，其特征在于，包含四个摆线桨、四个电机、四个电子调速器、四个舵机、控制模块、机身和电源模块；
所述四个摆线桨两两分布于所述机身的两侧，均包含若干桨叶、桨叶支架和偏心机构；
所述桨叶支架包含中心轴、以及中心轴两端的连接架；
所述偏心机构包含偏心轴承、偏心连杆和固定圈，其中，所述偏心轴承的内圈和所述中心轴的一端固连，偏性轴承的外圈通过偏心连杆和所述固定圈固连；
所述桨叶呈翼型，包含桨面、第一转轴和第二转轴；
所述桨面平行于中心轴设置，其前端、后端分别设有对应于第一转轴、第二转轴的第一轴孔、第二轴孔，且第一轴孔、第二轴孔均平行于桨叶支架的中心轴；所述第一转轴、第二转轴分别设置在所述第一轴孔、第二轴孔内，使得桨面能通过第一转轴、第二转轴在其翼型平面俯仰旋转；所述第一转轴的两端分别和中心轴两端的连接架通过连杆对应固定相连；所述第二转轴的一端通过连杆和所述偏心结构的固定圈固定相连；
所述四个电机、四个电子调速器、四个舵机、控制模块和电源模块均设置在机身上；
所述四个电机的输出轴分别对应和四个摆线桨桨叶支架的中心轴靠近偏心机构的一端固连；
所述四个舵机的输出轴分别对应和四个摆线桨偏心机构中偏心轴承的内圈固连，用于操纵偏心机构改变各个桨叶俯仰的幅度和相位，进而改变各个摆线桨产生的推力方向；
所述控制模块通过四个电子调速器分别和四个电机对应电气相连，此外，所述控制模块还分别和四个舵机、电源模块电气相连。
2.根据权利要求1所述的四轴滚翼飞行器，其特征在于，所述四个摆线桨的两两对称分别于机身两侧。
3.根据权利要求1所述的四轴滚翼飞行器，其特征在于，所述四轴滚翼飞行器的重心与四个摆线桨的中心位于同一水平面。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108860628A (zh) * 2018-05-04 2018-11-23 黄冠达 半封闭后掠角滚翼离心动力装置
CN109018342A (zh) * 2018-08-24 2018-12-18 南京航空航天大学 一种倾转摆线风扇翼装置、倾转摆线风扇翼飞行器及其控制方法
CN111688921A (zh) * 2020-06-19 2020-09-22 中国民航大学 一种滚翼飞行器
CN114162298A (zh) * 2021-11-30 2022-03-11 大连理工大学 一种基于摆线推进器的x型气动布局的跨介质航行器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104401485A (zh) * 2014-10-13 2015-03-11 南京航空航天大学 四扇翼无人飞行器及控制方法
CN105620749A (zh) * 2016-03-03 2016-06-01 三翼航空科技南通有限公司 一种滚翼变距机构
CN107225925A (zh) * 2017-05-23 2017-10-03 南京航空航天大学 一种滚转翼垂直起降多栖飞行器
CN207943169U (zh) * 2018-01-08 2018-10-09 南京航空航天大学 一种四轴滚翼飞行器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104401485A (zh) * 2014-10-13 2015-03-11 南京航空航天大学 四扇翼无人飞行器及控制方法
CN105620749A (zh) * 2016-03-03 2016-06-01 三翼航空科技南通有限公司 一种滚翼变距机构
CN107225925A (zh) * 2017-05-23 2017-10-03 南京航空航天大学 一种滚转翼垂直起降多栖飞行器
CN207943169U (zh) * 2018-01-08 2018-10-09 南京航空航天大学 一种四轴滚翼飞行器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108860628A (zh) * 2018-05-04 2018-11-23 黄冠达 半封闭后掠角滚翼离心动力装置
CN109018342A (zh) * 2018-08-24 2018-12-18 南京航空航天大学 一种倾转摆线风扇翼装置、倾转摆线风扇翼飞行器及其控制方法
CN109018342B (zh) * 2018-08-24 2024-02-20 南京航空航天大学 转摆线风扇翼装置、倾转摆线风扇翼飞行器及控制方法
CN111688921A (zh) * 2020-06-19 2020-09-22 中国民航大学 一种滚翼飞行器
CN114162298A (zh) * 2021-11-30 2022-03-11 大连理工大学 一种基于摆线推进器的x型气动布局的跨介质航行器

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