CN109878702A - 推力向量控制器 - Google Patents

Abstract

一种推力向量控制器包括气流导引件、连接构件、第一驱动装置以及第二驱动装置。气流导引件邻近于排气开口，气流导引件包括本体、第一驱动部、第二驱动部以及连接部，气流通过本体并被本体所导引，第一驱动部、第二驱动部以及连接部连接于本体，连接构件可移动地连接着连接部与排气推进装置，本体通过连接部以及连接构件可移动地连接于喷气推进装置，第一驱动装置连接于第一驱动部且驱动第一驱动部使气流导引件朝第一方向移动，第二驱动装置，连接于第二驱动部且驱动第二驱动部使气流导引件朝第二方向移动，其中第一方向与第二方向不平行。

Description

推力向量控制器

技术领域

本发明涉及一种气流方向导引装置，尤其涉及一种推力向量控制器。

背景技术

飞上天空不仅是人类的梦想，也是一种极有效率的交通模式，具有快速到达目的地的效能，因此，可移除了因空间而对人所造成的隔阂，所以，飞行不仅是具有娱乐及商务性质，对于其它应用更有极大的需求。

对于固定翼飞行器而言，固然可以搭载大量人员及货物，但是这类载具需要很长的跑道以及大量相关的起降设备，因此只局限于机场起降，为克服此项限制，另外发展出旋翼飞行器，例如直升机，可以在小面积的范围垂直起降。但是，即使是可以垂直起降的旋翼飞行器，仍要设置相当面积的停机坪，并不能像地面的车辆随地上、下载客，且在密集建筑物的大都会中，直升机仍然难进入狭窄巷道及普通楼顶。

因此，目前已有研发团队着手研发单人垂直升降飞行器，可以在建筑物密集而空间狭窄的都会区使用，单人飞行器由于体积小，不具有像定翼飞行器般的较大型的机翼，因此也就不具备定翼飞行器上控制升降及方向的升降翼及尾翼，因此如何控制单人飞行器的方向，成为单人飞行器的重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种推力向量控制器，对于使用排气推进装置的飞行器而言，本发明的推力向量控制器可装设在排气推进装置的排气开口，当排气推进装置通过排气开口排出气流产生推力时，本发明的推力向量控制器可导引气流而改变气流方向并从而改变推力的方向，藉此使飞行器转向或升降。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的推力向量控制器的一实施例可用于飞行器的排气推进装置，排气推进装置具有排气开口且可产生气流自排气开口排出而产生推力，本发明的推力向量控制器的一实施例包括气流导引件、连接构件、第一驱动装置以及第二驱动装置。气流导引件邻近于排气开口并环绕排气开口，气流通过气流导引件并被气流导引件所导引，连接构件可移动地连接气流导引件与排气推进装置，第一驱动装置驱动气流导引件相对于排气推进装置朝第一方向移动，第一方向为由气流导引件的周面通过气流导引件的中心，第二驱动装置驱动气流导引件相对于排气推进装置朝第二方向移动，第二方向为由气流导引件的周面通过气流导引件的中心，其中第一方向与第二方向不平行。

在本发明的一实施例中，气流导引件包括本体、第一驱动部、第二驱动部以及连接部，气流通过本体并被本体所导引，连接构件可转动地连接于连接部，本体通过连接部以及连接构件可转动地连接于喷气推进装置，第一驱动部、第二驱动部以及连接部连接于本体，第一驱动装置连接于第一驱动部且驱动第一驱动部，从而驱动气流导引件朝第一方向移动，第二驱动装置连接于第二驱动部且驱动第二驱动部，从而驱动气流导引件朝第二方向移动。

在本发明的一实施例中，本体包括第一导流部以及支持部，第一导流部环绕排气开口，使气流由第一导流部导引而朝一方向排出，支持部支持于第一导流部的内壁而维持第一导流部环绕排气开口的状态。

在本发明的一实施例中，支持部包括第一支持构件以及第二支持构件，第一支持构件的相对的两端连接于第一导流部的内壁面，第二支持构件的相对的两端连接于第一导流部的内壁面，且第一支持构件与第二支持构件是彼此交叉连接。

在本发明的一实施例中，本体还包括第二导流部，第二导流部与第一导流部呈同心设置并连接支持部。

在本发明的一实施例中，第一导流部与第二导流部均呈管状。

在本发明的一实施例中，连接部设于第一支持构件与第二支持构件的交叉连接处。

在本发明的一实施例中，第一支持构件与第二支持构件的交叉连接处是位于第一导流部的几何中心。

在本发明的一实施例中，第一驱动部以及第二驱动部设于第一导流部，且第一驱动部以及第二驱动部相对于第一导流部的几何中心彼此相距90度中心角。

在本发明的一实施例中，第一支持构件以及第二支持构件是彼此垂直地交叉设置，且第一驱动部是设于第一支持构件与第一导流部的连接处，第二驱动部是设于第二支持构件与第一导流部的连接处。

在本发明的一实施例中，连接构件包括万向接头。

在本发明的一实施例中，第一驱动装置与第二驱动装置是设置于排气推进装置上。

在本发明的一实施例中，第一方向与第二方向是垂直。

本发明的推力向量控制器，设置在排气推进装置的排气开口处，可将从排气推进装置排出的气流导引至所希望的方向，藉此使排气推进装置的推力可以不只是沿着轴心作用，也可以作用于其他方向，如此对于装设排气推进装置的飞行器可以产生转向与升降的效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的推力向量控制器的一实施例安装于排气推进装置的示意图。

图2为本发明的推力向量控制器的一实施例的立体示意图。

图3为图2的俯视示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参阅图1、图2及图3，图1表示本发明的推力向量控制器的一实施例安装于排气推进装置，图2、图3表示本发明的推力向量控制器的一实施例。本实施例的推力向量控制器100，可用于飞行器的排气推进装置P，排气推进装置P具有进气开口Pi以及排气开口Po，在进气开口Pi以及排气开口Po之间形成气流通道P1，空气自进气开口Pi进入排气推进装置P，排气推进装置P可以用例如螺旋桨在气流通道P1中产生气流F，并使气流F自排气开口Po排出，推力向量控制器100包括气流导引件10、连接构件20、第一驱动装置30以及第二驱动装置40。气流导引件10设置于邻近于排气开口Po，气流导引件10通过连接构件20可移动地连接于排气推进装置P，而且对准排气开口Po，自排气开口Po排出的气流会通过气流导引件10，在本实施例中，连接构件20可以是例如一端固定于排气推进装置P的排气开口Po，另一端与气流导引件10可旋转地连接，使得气流导引件10可相对于排气开口Po在与排气开口Po平行的平面上的360度的任意方向上摆动，第一驱动装置30以及第二驱动装置40可推移气流导引件10分别在第一方向与第二方向上移动，其中，第一方向与第二方向可以是上述360度的任意方向中的两个不平行的方向，第一方向为由气流导引件10的周面通过气流导引件10的中心的方向，第二方向也是由气流导引件10的周面通过气流导引件10的中心的方向，但是第一方向与第二方向不平行，同时藉由改变在上述第一方向与第二方向上推移气流导引件10的推移量，使气流导引件10在周边360度的范围内的各方向上都可以相对于排气推进装置P的轴心L产生倾斜，而且在任一方向上可以相对于排气推进装置P的轴心L形成不同的倾斜角度，而将气流F导引所希望的方向上。

第一驱动装置30以及第二驱动装置40设置于排气推进装置P上，在本实施例中，第一驱动装置30以及第二驱动装置40是设置于排气推进装置P的壳体P2与气流通道P1之间所形成的空间P3中。在本实施例中，第一驱动装置30包括步进马达以及控制线，控制线连接步进马达的输出轴以及气流导引件10，控制步进马达的输出轴转动而拉动控制线，使气流导引件10在一方向上摆动，第二驱动装置40也具有步进马达与控制线，控制步进马达的输出轴转动而拉动控制线，使气流导引件10在另一方向上摆动，如此可以控制气流导引件10在其周边360度的范围内的各方向上相对于排气推进装置P的轴心产生倾斜，而将气流F导引所希望的方向上。

如图2及图3所示，气流导引件10包括本体12、第一驱动部14、第二驱动部16以及连接部18，气流F通过本体12并被本体12所导引，第一驱动部14、第二驱动部16以及连接部18连接于本体12，连接构件20可移动地连接着连接部18与排气推进装置P(请参阅图1)，本体12通过连接部18以及连接构件20可移动地连接于喷气推进装置P，在本实施例中，连接构件20可以是万向接头，因此本体12及连接部18可以连接构件20为中心的360度的范围朝任一方向摆动而与排气推进装置P的轴心产生倾斜，第一驱动装置30连接于第一驱动部14且驱动第一驱动部14使气流导引件10朝第一方向移动，第二驱动装置40连接于第二驱动部16且驱动第二驱动部16使气流导引件10朝第二方向移动，在本实施例中，第一方向与第二方向是不平行，如此才能使气流导引件10朝以连接构件20为中心的360度的范围内的任一方向摆动而与排气推进装置P的轴心产生倾斜，而且藉由改变气流导引件10在第一方向与第二方向上的移动量可以调整气流导引件10与排气推进装置P的轴心之间的倾斜角度。较佳的是，第一方向与第二方向是垂直的，如此可以适配于以直角座标为基础的控制方式。

在本实施例中，本体12包括第一导流部122以及第一支持部120。第一导流部122环绕排气开口Po，使气流F由第一导流部122导引而朝一方向排出，支持部120支持于第一导流部122的内壁而维持第一导流部122的形状，并藉此维持第一导流部122环绕排气开口Po的状态。第一支持部120包括第一支持构件124以及第二支持构件126，第一支持构件124的相对的两端连接于第一导流部122的内壁面，第二支持构件126的相对的两端连接于第一导流部122的内壁面，且第一支持构件124与第二支持构件126是彼此交叉连接。在本实施例中，第一支持构件124与第二支持构件126为长条形构件，藉由第一支持构件124的相对两端连接于第一导流部122的内壁面以及第二支持构件126的相对两端连接于第一导流部122的内壁面，使得第一导流部122的内壁面由第一支持构件124与第二支持构件126支持，可保持第一导流部122的形状，而维持第一导流部122环绕排气开口Po的状态。较佳的是，第一支持构件124与第二支持构件126的交叉连接处是位于第一导流部122的几何中心，第一导流部122对准排气推进装置P的排气开口Po，较佳的是，在气流导引件10未产生位移时排气推进装置P的轴心L通过第一导流部122的几何中心。在本实施例中，本体12还包括第二导流部128，第二导流部128与第一管状122部呈同心设置并连接第一支持构件124以及第二支持构件126。从排气推进装置P的排气开口Po排出的气流F通过第一导流部122与第二导流部128，因此藉由使第一导流部122与第二导流部128于第一方向与第二方向上产生移动量，可以控制第一导流部122与第二导流部128在其周边360度的范围内的各方向上相对于排气推进装置P的轴心产生倾斜，而将气流F导引到所希望的方向上。在本实施例中，第一导流部122与第二导流部128呈管状，较佳的是，第一导流部122与第二导流部128呈圆管状，因此第一导流部122的几何中心为其圆心。

在本实施例中，第一驱动部14以及第二驱动部16设于第一导流部122，且第一驱动部14以及第二驱动部16相对于第一导流部122的几何中心彼此相距90度中心角。如图3所示，第一驱动部14以及第二驱动部16是设于第一导流部122的外周壁，在本实施例中，第一驱动部14以及第二驱动部16是突肋，沿第一导流部122的轴向延伸且设于第一导流部122的外周壁。在本实施例中，第一驱动部14是设于第一支持构件124与第一导流部122的连接处，第二驱动部16是设于第二支持构件126与第一导流部122的连接处。

本发明的推力向量控制器100，设置在排气推进装置P的排气开口Po处，可将从排气推进装置P排出的气流F导引至所希望的方向，藉此使排气推进装置P的推力可以不只是沿着轴心作用，也可以作用于其他方向，如此对于装设排气推进装置P的飞行器可以产生转向与升降的效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种推力向量控制器，用于排气推进装置，所述排气推进装置具有排气开口且产生气流自所述排气开口排出，其特征在于，包括：

气流导引件，邻近于所述排气开口并环绕所述排气开口，所述气流通过所述气流导引件并被所述气流导引件所导引；

连接构件，可动地连接所述气流导引件与所述排气推进装置；

第一驱动装置，驱动所述气流导引件相对于所述排气推进装置朝第一方向移动，所述第一方向为由所述气流导引件的周面通过所述气流导引件的中心；以及

第二驱动装置，驱动所述气流导引件相对于所述排气推进装置朝第二方向移动，所述第二方向为由所述气流导引件的周面通过所述气流导引件的中心，其中所述第一方向与所述第二方向不平行。

2.如权利要求1所述的推力向量控制器，其特征在于，所述气流导引件包括本体、第一驱动部、第二驱动部以及连接部，所述气流通过所述本体并被所述本体所导引，所述连接构件可转动地连接所述连接部，所述本体通过所述连接部以及所述连接构件可转动地连接于所述喷气推进装置，所述第一驱动部、所述第二驱动部以及所述连接部连接于所述本体，所述第一驱动装置连接于所述第一驱动部且驱动所述第一驱动部，从而驱动所述气流导引件朝所述第一方向移动，所述第二驱动装置连接于所述第二驱动部且驱动所述第二驱动部，从而驱动所述气流导引件朝所述第二方向移动。

3.如权利要求2所述的推力向量控制器，其特征在于，所述本体包括第一导流部以及支持部，所述第一导流部环绕所述排气开口，使所述气流由所述第一导流部导引而朝一方向排出，所述支持部支持于所述第一导流部的内壁而维持所述第一导流部环绕所述排气开口的状态。

4.如权利要求3所述的推力向量控制器，其特征在于，所述支持部包括第一支持构件以及第二支持构件，所述第一支持构件的相对的两端连接于所述第一导流部的内壁面，所述第二支持构件的相对的两端连接于所述第一导流部的内壁面，且所述第一支持构件与所述第二支持构件是彼此交叉连接。

5.如权利要求3所述的推力向量控制器，其特征在于，所述本体还包括第二导流部，所述第二导流部与所述第一导流部呈同心设置并连接所述支持部。

6.如权利要求5所述的推力向量控制器，其特征在于，所述第一导流部与所述第二导流部均呈管状。

7.如权利要求3所述的推力向量控制器，其特征在于，所述连接部设于所述第一支持构件与所述第二支持构件的交叉连接处。

8.如权利要求3所述的推力向量控制器，其特征在于，所述第一支持构件与所述第二支持构件的交叉连接处是位于所述第一导流部的几何中心。

9.如权利要求3所述的推力向量控制器，其特征在于，所述第一驱动部以及所述第二驱动部设于所述第一导流部，且所述第一驱动部以及所述第二驱动部相对于所述第一导流部的几何中心彼此相距90度中心角。

10.如权利要求9所述的推力向量控制器，其特征在于，所述第一支持构件以及所述第二支持构件是彼此垂直地交叉设置，且所述第一驱动部是设于所述第一支持构件与所述第一导流部的连接处，所述第二驱动部是设于所述第二支持构件与所述第一导流部的连接处。

11.如权利要求1所述的推力向量控制器，其特征在于，所述连接构件包括万向接头。

12.如权利要求1所述的推力向量控制器，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置是设置于所述排气推进装置上。

13.如权利要求1所述的推力向量控制器，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向是垂直。