专利名称：变姿飞行机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变姿飞行机器人，该变姿飞行机器人是一种小型的涵道式飞行机器 人，能够自主飞行，适于一些特殊的应用场合如进行侦査、监视、摄影和情报等工作。
背景技术：
目前，飞行机器人在军事和民用等多种领域发挥着越来越重要的作用，有些甚至是 不可替代的。各种大小和类型的飞行机器人随着计算机技术、通信技术和电子技术等的 发展而蓬勃发展。飞行机器人技术包括了诸如地面控制站、传感器组件和通信设备等诸 多领域的关键技术。由于固定翼飞行机器人和传统的旋翼机在一些特定场合的应用有一 定的局限性，近二三十年涌现出一些新型的飞行机器人，特别是垂直起降技术在飞行机 器人上的应用。涵道风扇技术也被用来设计一种新型的飞行机器人。目前，在美国、法 国、新加坡和意大利等国家都有设计出应用涵道风扇技术的飞行机器人，美国DARPA 更是设立了一个OAV计划针对涵道风扇技术应用的提高和成熟。
涵道风扇技术应用于飞行机器人技术目前主要有三种形式 一种是运用双螺旋桨共 轴式涵道飞行器，两个螺旋桨被包含在涵道内且逆向旋转以抵消各自的扭矩，这种类型 的飞行机器人可实现垂直起降，通过改变螺旋桨的总距角以改变飞行器的飞行状态，从 而实现水平飞行；二是在一个大的涵道风扇周围安装若干个小的涵道风扇，这种形式的 飞行机器人能实现垂直起降，通过改变各个涵道风扇的总距角以达到对飞行器的飞行姿 态的控制；三是应用单个的涵道风扇以及若干的固定板和导向板的涵道风扇式飞行机器 人，这类飞行机器人由固定板提供旋翼的反扭矩，通过对导向板的控制可以实现飞行器 姿态的改变，由垂直飞行状态到水平飞行状态或者由水平飞行状态到垂直飞行状态。变 姿飞行机器人技术引起了越来越多的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的变姿飞行机器人，该变姿飞行机器人兼有固定翼 和直升机的有优点，能够改变飞行姿态，实现垂直起降和水平飞行，在复杂的环境中也 能顺利完成任务。
本发明的构思是该变姿飞行机器人由下述几个部分组成机身结构、能源和驱动 部分。该变姿飞行机器人的机身由几部分组成，包括涵道壳体、上中心体、下中心体、 固定板、导向板和起落架。涵道壳体把变姿飞行机器人的大部分部件都包围在其中，起 到一定的保护作用，在变姿飞行机器人水平飞行的时候，涵道壳体提供飞行器所需要的主要的升力。此外，涵道壳体是中空的，用于存放飞行器所需要的燃料。上中心体通过 连接件和涵道壳体相连，上中心体内装有发动机。发动机驱动旋翼旋转，为变姿飞行机 器人提供升力和前飞的动力。下中心体内可装载任务载荷。下中心体通过固定板与涵道 壳体连接起来，变姿飞行机器人飞行时，固定板提供一定的力矩平衡旋翼旋转所产生的 扭矩。每片导向板与固定板相连，由驱动器驱动从而改变一定的角度，进而改变飞行器 的姿态，实现水平飞行和航向控制。起落架用于变姿飞行器的起飞和降落时对飞行器的 支撑，并对飞行器起到一定的保护作用。能源和驱动部分包括燃料、发动机和旋翼等， 发动机驱动旋翼旋转，为飞行机器人提供升力及水平飞行的推力。 根据上述构思，本发明采用如下的技术方案
一种变姿飞行机器人，包括涵道壳体(1)、发动机(11)及其驱动的旋翼(4),其 特征在于所述的涵道壳体(1)包围的涵道腔上部，通过3 4个支撑架(6)固定连接 一个上中心体(7)，上中心体(7)内安置所述的发动机(11)，发动机(11)输出轴从 上中心体(7)下端伸出而固定连接所述的旋翼(4);涵道壳体(1)包围的涵道腔下部， 通过固定板(2)固定连接一个下中心体(5)，每个固定板(2)的下边缘各铰连一个导 向板(8)，下中心体(5)的下端各装有驱动器(9)，驱动器(9)通过连杆联动导向板 (8)。
上述的涵道壳体(1)截面采用NACA0016翼型，其内腔构成燃料储室。 上述的变姿飞行机器人中共有8片固定板(2)，分成4组安装，每组内的2片固定 板(2)相互平行，而每相邻两组固定板(2)相互垂直，固定板(2)采用NACA23012翼型。
上述的涵道壳体(1)下面固定连接一个环形起落架(3)。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点是本 变姿飞行机器人采用涵道风扇垂直起降技术，使得飞行机器人能够像直升机一样垂直起 降，可以应用于一些地形比较复杂的环境中，且涵道壳体可以较好地保护内部的旋翼， 减小飞行机器人的噪音。通过采用固定板和导向板的技术可以实现飞行机器人的变姿， 能够像固定翼飞行器一样水平前飞。
图1是本发明的一个实施例的结构示意图。图2是图1示例的的剖面图。
具体实施例方式
本发明的一个具体实施方式
的示意图，参见图l、图2。图1、图2中所示，涵道壳体(1)、上中心体(7)、下中心体(10)、旋翼(4)、 固定板(2)、导向板(8)和起落装置(3)等部件组成了变姿飞行机器人。涵道壳体(1) 与上中心体(7)之间通过支撑架(6)连接起来，上中心体(7)内部装有发动机(11)， 发动机(11)驱动旋翼(4)转动。下中心体(10)通过固定板(2)与涵道壳体(1) 连接，固定板(2)共有8片，分成4组安装，相邻两组之间垂直安装。每片固定板(2) 尾端连接一片导向板(8)，导向板(8)共4组，每组由一个驱动器(9)通过连杆联接 驱动。起落架(3)与涵道壳体(1)尾部相连接。变姿飞行机器人所载燃料装载在涵道 壳体(1)的空腔内，发动机(11)上中心体(7)内，驱动旋翼(4)旋转。
权利要求
1. 一种变姿飞行机器人，包括涵道壳体(1)、发动机(11)及其驱动的旋翼(4)，其特征在于所述的涵道壳体(1)包围的涵道腔上部，通过3～4个支撑架(6)固定连接一个上中心体(7)，上中心体(7)内安置所述的发动机(11)，发动机(11)输出轴从上中心体(7)下端伸出而固定连接所述的旋翼(4)；涵道壳体(1)包围的涵道腔下部，通过固定板(2)固定连接一个下中心体(5)，每个固定板(2)的下边缘各铰连一个导向板(8)，下中心体(5)的下端各装有驱动器(9)，驱动器(9)通过连杆联动导向板(8)。
2. 根据权利要求1所述的变姿飞行机器人，其特征在于所述的涵道壳体(1)截面采用 NACA0016翼型，其内腔构成燃料储室。
3. 根据权利要求1所述的变姿飞行机器人，其特征在于共有8片固定板(2)，分成4组安 装，每组内的2片固定板(2)相互平行，而每相邻两组固定板(2)相互垂直，固定板(2)采用NACA23012翼型。
4. 根据权利要求1所述的变姿飞行机器人，其特征在于所述的涵道壳体(1)下面固定连接 一个环形起落架(3)。
全文摘要
本发明涉及一种变姿飞行机器人。它包括涵道壳体、发动机及其驱动的旋翼，涵道壳体包围腔上部通过支撑架固定上中心体，其内装发动机，发动机驱动旋翼，而下部通过固定板固定连接下中心体，固定板下边缘铰连导向板，导向板由驱动器联动。本飞行机器人能像直升机一样垂直起降，减小飞行噪音，能变姿，像固定翼飞行器一样水平前飞。
文档编号B64C27/04GK101417707SQ20081003240
公开日2009年4月29日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者峰 王, 蓁 蒋, 龙利民 申请人:上海大学