CN109263873A - 一种载人旋翼机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载人旋翼机，包括机身和起落架，起落架安装于机身底部，机身为圆台状，机身***两侧安装有推进装置；机身内部设有驾驶舱；机身顶端平面上至少安装有四个第一旋翼，第一旋翼均经过减速器与第一电动机传动连接；机身底端平面上至少安装有四个第二旋翼，第二旋翼均与一个第二电动机传动连接；第一旋翼和第二旋翼在水平投影面上间隔布置，克服了现有技术中的旋翼机续航时间短，控制能力不强并且安全性能不高的问题，能够提供稳定的升力和推力，能够精准的控制飞行姿态，能够保持设定转速飞行，达到了续航能力强，控制能力强，安全性能高、应用范围广泛的有益技术效果。

Description

一种载人旋翼机

技术领域

本发明涉及多旋翼飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种载人旋翼机。

背景技术

旋翼机，是指用无动力驱动的旋翼提供升力、重于空气的“飞行器”。现有的旋翼机主要包括机身、单层旋翼、尾翼、起落装置、动力装置和座舱仪表。在前进时气流吹动旋翼而产生升力，它不能垂直起飞或悬停，常在起飞时还要给旋翼一个初始动力，使旋翼的升力增加。

其中，起落装置的功用是提供航空器起飞、着陆和地面停放之用，它可以吸收着陆冲击能量，减少冲击载荷，改善滑行性能。旋翼机一般有三个起落架，其中两个主要起落架位于重心附近的机身两侧，其主要的支撑作用，另一个起落架在机头或机尾，若在机尾则称为后三点式，更适合在粗糙道面上前进，若在机头，则称为前三点式，为大多数旋翼机所采用，并且该前轮可通过方向舵脚蹬控制偏转，以便地面滑行时灵活转弯。轮式起落架一般设有减震装置，能吸收大部分着陆能量，可以在硬性路面上滑行起飞和降落。

座舱仪表是提供给飞行员观察和判断飞行状态，以做出正确的操纵控制。其一般包括发动机仪表，如转速表、油压表等，气动仪表，如空速表、升降速度表等，电子仪表，如地平仪、导航仪等。不同的旋翼机根据结构复杂程度选装不同配置的仪表。但是现有的旋翼机不能完全按照设定的速度飞行，控制***能力有待加强。

机身的主要功能是为其它部件提供安装结构，机身的常见材料是金属材料和复合材料，可以使焊接或是螺栓连接，也可以采用搭配组合方式来实现。但是，现有的旋翼机负重较小，机身往往占了一大部分重量，一方面，不利于飞行速度的提升，另一方面，会大大消耗能量。

单层旋翼的主要功能是为旋翼机提供必须的升力和控制能力，常见的结构是带桨毂倾斜控制的跷跷板式旋翼，也就是两片桨叶刚性地连接在一起，当一片桨叶向上运动时，另一片桨叶向下运动。但是，这种单层的旋翼结构获得的升力不够大，控制力也不强，续航能力比较弱，安全性能有待提高。

尾翼由垂直尾翼和水平尾翼组成，主要功能视为旋翼机提供稳定性和偏转控制。但是尾翼结构无疑为旋翼机整体增加了负重，也增大了旋翼机的体积。

另外，现有的旋翼机一般也会配备降落伞，降落伞是利用空气阻力原理，依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器，现代的降落伞使人或物从空中安全降落到地面的一种航空工具，其主要由柔性织物制成。但是降落伞在旋翼机下降到200米以下时是不起作用的，具有一定的危险性。

因此，提供一种续航能力强，控制能力强，安全性能高的载人旋翼机是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种载人旋翼机，以克服现有技术中的旋翼机续航时间短，控制能力不强并且安全性能不高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种载人旋翼机，包括机身和起落架，所述起落架安装于所述机身底部，所述机身为圆台状，所述机身***两侧安装有推进装置；所述机身内部设有驾驶舱；所述机身顶端平面上至少安装有四个第一旋翼，所述第一旋翼均经过减速器与第一电动机传动连接；所述机身底端平面上至少安装有四个第二旋翼，每个所述第二旋翼均与一个第二电动机传动连接；所述第一旋翼和所述第二旋翼在水平投影面上间隔布置。

通过采取以上方案，本发明的有益效果是：

通过双层的旋翼机构设计，上层的第一旋翼主要用于提供升力和推力，下层的第二旋翼主要用于姿态控制，并且在水平投影面上间隔布置，双层互不干扰，能够为旋翼机提供足够并且稳定的升力，保证旋翼机保持在设定的高度和速度，能够精确地控制飞行姿态。在第一旋翼发生故障的时候，第二旋翼又能提供一定的升力和推力，增强了续航时间，同时，保障了旋翼机能够安全的降落到地面，大大增加了安全性能。

进一步的，所述第一旋翼包括第一支杆、第一旋翼轴、第一桨毂、第一桨叶和第一桨叶摇臂，所述第一支杆一端与所述机身顶端平面连接，另一端与所述第一旋翼轴垂直连接，所述第一旋翼轴均由所述第一电动机经所述减速器驱动，所述第一旋翼轴顶端安装有所述第一桨毂，所述第一桨毂与所述第一桨叶通过所述第一桨叶摇臂连接。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，若干第一旋翼是对称布置的，第一电动机驱动若干第一旋翼轴转动，进而带动第一桨叶旋转，能够为旋翼机提供稳定的升力。

进一步的，所述第二旋翼包括第二支杆、第二旋翼轴、第二桨毂、第二桨叶和第二桨叶摇臂，所述第二支杆一端与所述机身底端平面连接，另一端与所述第二旋翼轴垂直连接，每个所述第二旋翼轴分别由一个所述第二电动机驱动，所述第二旋翼轴顶端安装有所述第二桨毂，所述第二桨毂与所述第二桨叶通过所述第二桨叶摇臂连接。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，若干第二旋翼是对称布置的，每一个第二旋翼均由一个单独的第二电动机驱动。当若干第二电动机同时加速或减速，能够实现旋翼机在垂直方向上的上升和下降运动；当改变量一致的条件下，其中一个第二电动机转速上升，与之对称的第二电动机转速下降，并使其余的第二电动机保持原来的转速，由于一个第二旋翼升力变大，与之对称的第二旋翼升力变小，产生不平衡的力矩，使机身绕轴旋转，同理，旋翼机能够实现横滚运动、俯仰运动、前后运动和侧向运动，能够稳定的控制飞行姿态，并且简化了结构，在第一旋翼遇到故障时，第二旋翼同样也能发挥第一旋翼的作用，提供升力和推力，增强了续航能力，保证旋翼机能够安全的降落到地面，增加了安全性能。

进一步的，所述推进装置为喷气式发动机，所述喷气式发动机内部设有喷油泵，所述喷气式发动机与电子调速器电性连接。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，喷气式发动机能够为旋翼机提供足够的推力，并且效率高、油耗低、飞行航程远。

进一步的，所述电子调速器包括控制器、转速调整电位器、传感器和执行器，所述控制器的一端与电源正负极电性连接，另一端分别与用于设定飞行转速的所述转速调整电位器、所述传感器和所述执行器电性连接，其中，所述传感器安装在所述喷气式发动机内部的涡轮上，采集得到的所述涡轮的转速传输到所述控制器，所述控制器控制所述执行器发生动作，所述执行器与所述喷油泵连接。

进一步的，所述执行器包括直流电机、输出轴摇臂和反馈部件；所述直流电机驱动所述输出轴摇臂转动，所述输出轴摇臂通过调节连杆与所述喷油泵的齿杆连接，所述反馈部件将所述执行器的工作状态传入所述控制器以形成闭环控制***。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，用转速调整电位器设定需要的转速，传感器通过涡轮上的齿圈测量出发动机转速实际值，并传送至控制器，在控制器中，实际值与设定值相比较，其比较的差值经控制线路的整理、放大，驱动执行器输出轴摇臂，通过调节连杆拉动喷油泵齿杆，进行供油量的调节，能够保持设定转速。

进一步的，所述控制器与所述电源正极之间设置有保险装置，所述保险装置用于控制所述电源的闭合。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，当传感信号中断，如因电缆断裂发动机停止远行时，保险装置可以关闭电源，使执行器停止工作，并使输出轴摇臂恢复至原位置，保障了电子调速器安全性能。

进一步的，所述机身的顶端还设有可充气滑翔伞，所述可充气滑翔伞上开设有充气孔，所述充气孔与充气泵密封连接。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，在旋翼机正常运行情况下，为减少占用空间面积，可充气滑翔伞是处于泄气状态的，当旋翼机遇到故障迫降时，充气泵快速为可充气滑翔伞充气，即使已经下降到200米以下，充气完全的滑翔伞依然能够使旋翼机安全的降落到地面。

进一步的，所述机身内部还设有货舱，所述货舱与所述驾驶舱之间设有隔板。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，通过设置货舱，本发明旋翼机除了可以载人以外，还可以运输货物，可以应用到物流、救灾等方面，增加了旋翼机的实用性。

进一步的，所述机身为碳纤维材质。

采用上述技术方案的有益技术效果在于，碳纤维材质质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，大大减轻了旋翼机机重，减少电动机消耗。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种载人旋翼机，旋翼双层结构设计，能够提供稳定的升力和推力，能够精准的控制飞行姿态，通过电子调速器的设计，能够保持设定转速飞行，达到了续航能力强，控制能力强，安全性能高、应用范围广泛的有益技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种载人旋翼机的整体结构示意图；

图2附图为本发明提供的一种载人旋翼机的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明实施例公开了一种载人旋翼机，包括机身1和起落架2，起落架2安装于机身1底部，机身1为圆台状，机身1***两侧安装有推进装置3；机身1内部设有驾驶舱11；机身1顶端平面上至少安装有四个第一旋翼4，第一旋翼4均经过减速器与第一电动机传动连接；机身1底端平面上至少安装有四个第二旋翼5，第二旋翼5均与一个第二电动机传动连接；第一旋翼4和第二旋翼5在水平投影面上间隔布置。通过双层的旋翼机构设计，上层的第一旋翼4主要用于提供升力和推力，下层的第二旋翼5主要用于姿态控制，并且在水平投影面上间隔布置，双层互不干扰，能够为旋翼机提供足够并且稳定的升力，保证旋翼机保持在设定的高度和速度，能够精确地控制飞行姿态。在第一旋翼4发生故障的时候，第二旋翼5又能提供一定的升力和推力，增强了续航时间，同时，保障了旋翼机能够安全的降落到地面，大大增加了安全性能。

具体的，第一旋翼4包括第一支杆、第一旋翼轴、第一桨毂、第一桨叶和第一桨叶摇臂，第一支杆一端与机身1顶端平面连接，另一端与第一旋翼轴垂直连接，第一旋翼轴均由第一电动机经减速器驱动，第一旋翼轴顶端安装有第一桨毂，第一桨毂与第一桨叶通过第一桨叶摇臂连接。

具体的，第二旋翼5包括第二支杆、第二旋翼轴、第二桨毂、第二桨叶和第二桨叶摇臂，第二支杆一端与机身1底端平面连接，另一端与第二旋翼轴垂直连接，每个第二旋翼轴分别由一个第二电动机驱动，第二旋翼轴顶端安装有第二桨毂，第二桨毂与第二桨叶通过第二桨叶摇臂连接。

具体的，推进装置3为喷气式发动机，喷气式发动机内部设有喷油泵，喷气式发动机与电子调速器电性连接。

具体的，电子调速器包括控制器、转速调整电位器、传感器和执行器，控制器的一端与电源正负极电性连接，另一端分别与用于设定飞行转速的转速调整电位器、传感器和执行器电性连接，其中，传感器安装在喷气式发动机内部的涡轮上，采集得到的涡轮的转速传输到控制器，控制器控制执行器发生动作，执行器与喷油泵连接。

具体的，执行器包括直流电机、输出轴摇臂和反馈部件；直流电机驱动所述输出轴摇臂转动，输出轴摇臂通过调节连杆与喷油泵的齿杆连接，反馈部件将执行器的工作状态传入控制器以形成闭环控制***。

具体的，控制器与电源正极之间设置有保险装置，保险装置用于控制电源的闭合。

具体的，机身1的顶端还设有可充气滑翔伞6，可充气滑翔伞6上开设有充气孔，充气孔与充气泵密封连接。

具体的，机身1内部还设有货舱，货舱与驾驶舱11之间设有隔板。

具体的，机身1为碳纤维材质。

为了进一步体现本发明产生的有益技术效果，本发明的第一旋翼4的尺寸大于第二旋翼5，在结构上优化设计，第一旋翼4和第二旋翼5互不干扰影响，能够提供稳定的升力和精准的姿态控制。

为了进一步体现本发明产生的有益技术效果，本发明至少包括四个第一旋翼4，本实施例中，第一旋翼4设置为四个，四个第一旋翼4对称布置，这样，减轻机重，获得足够的升力和推力，提高续航能力。

为了进一步体现本发明产生的有益技术效果，本发明至少包括四个第二旋翼5，本实施例中，第二旋翼5设置为四个，四个第二旋翼5对称布置，并且分别位于第一旋翼4之间的间隔中，这样，与四个第一旋翼4形成平衡稳定的结构，能够精准地控制旋翼机的姿态。

本发明在运行过程中，首先驱动喷气式发动机，产生一个向前的驱动力，旋翼机前进，在前进的过程中，气流吹动第一旋翼4而产生升力，旋翼机起飞，然后用转速调整电位器设定需要的转速，传感器通过涡轮上的齿圈测量出发动机转速实际值，并传送至控制器，在控制器中，实际值与设定值相比较，其比较的差值经控制线路的整理、放大，驱动执行器输出轴摇臂，通过调节连杆拉动喷油泵齿杆，进行供油量的调节，能够保持设定转速飞行，在遇到气流时，第一电动机驱动，同样能够使第一旋翼4旋转而产生所需升力，提高了安全性能，当四个第二电动机同时加速或减速，能够实现旋翼机在垂直方向上的上升和下降运动；当改变量一致的条件下，其中一个第二电动机转速上升，与之对称的第二电动机转速下降，并使其余的第二电动机保持原来的转速，由于一个第二旋翼5升力变大，与之对称的第二旋翼5升力变小，产生不平衡的力矩，使机身绕轴旋转，同理，旋翼机能够实现横滚运动、俯仰运动、前后运动和侧向运动，能够稳定的控制飞行姿态，并且简化了结构，在第一旋翼4遇到故障时，第二旋翼5同样也能发挥第一旋翼4的作用，提供升力和推力，增强了续航能力，保证旋翼机能够安全的降落到地面，增加了安全性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种载人旋翼机，其特征在于，包括机身和起落架，所述起落架安装于所述机身底部，所述机身为圆台状，所述机身***两侧安装有推进装置；所述机身内部设有驾驶舱；所述机身顶端平面上至少安装有四个第一旋翼，所述第一旋翼均经过减速器与第一电动机传动连接；所述机身底端平面上至少安装有四个第二旋翼，每个所述第二旋翼均与一个第二电动机传动连接；所述第一旋翼和所述第二旋翼在水平投影面上间隔布置。

2.根据权利要求1所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述第一旋翼包括第一支杆、第一旋翼轴、第一桨毂、第一桨叶和第一桨叶摇臂，所述第一支杆一端与所述机身顶端平面连接，另一端与所述第一旋翼轴垂直连接，所述第一旋翼轴均由所述第一电动机经所述减速器驱动，所述第一旋翼轴顶端安装有所述第一桨毂，所述第一桨毂与所述第一桨叶通过所述第一桨叶摇臂连接。

3.根据权利要求1所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述第二旋翼包括第二支杆、第二旋翼轴、第二桨毂、第二桨叶和第二桨叶摇臂，所述第二支杆一端与所述机身底端平面连接，另一端与所述第二旋翼轴垂直连接，每个所述第二旋翼轴分别由一个所述第二电动机驱动，所述第二旋翼轴顶端安装有所述第二桨毂，所述第二桨毂与所述第二桨叶通过所述第二桨叶摇臂连接。

4.根据权利要求1所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述推进装置为喷气式发动机，所述喷气式发动机内部设有喷油泵，所述喷气式发动机与电子调速器电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述电子调速器包括控制器、转速调整电位器、传感器和执行器，所述控制器的输入端与电源正负极电性连接，输出端分别与用于设定飞行转速的所述转速调整电位器、所述传感器和所述执行器电性连接，其中，所述传感器安装在所述喷气式发动机内部的涡轮上，采集得到的所述涡轮的转速传输到所述控制器，所述控制器控制所述执行器发生动作，所述执行器与所述喷油泵连接。

6.根据权利要求5所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述执行器包括直流电机、输出轴摇臂和反馈部件；所述直流电机驱动所述输出轴摇臂转动，所述输出轴摇臂通过调节连杆与所述喷油泵的齿杆连接，所述反馈部件将所述执行器的工作状态传入所述控制器以形成闭环控制***。

7.根据权利要求6所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述控制器与所述电源正极之间设置有保险装置，所述保险装置用于控制所述电源的闭合。

8.根据权利要求1所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述机身的顶端还设有可充气滑翔伞，所述可充气滑翔伞上开设有充气孔，所述充气孔与充气泵密封连接。

9.根据权利要求1所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述机身内部还设有货舱，所述货舱与所述驾驶舱之间设有隔板。

10.根据权利要求1所述的一种载人旋翼机，其特征在于，所述机身为碳纤维材质。