专利名称：单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种碟形飞行器，具体涉及一种单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器。
背景技术：
从目前国内外的研究情况来看，对碟形飞行器的研究从动力装置的分布位置来看主要包括非共轴式碟形飞行器、共轴式碟形飞行器和其它驱动方式碟形飞行器。南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室开展了涵道式共轴双旋翼无人机的总体设计和仿真计算研究，提出了一种碟形飞行器的气动外形方案，但是未见实物飞行及后续研究的相关报道。哈尔滨盛世特种飞行器有限公司拥有一系列单推力桨涵道飞行器专利(发明专利申请公告号CN101704415A、实用新型发明申请公告号CN201592779U、CN201670359U和专利号ZL200820090085. 7等)。这些专利方案均由单个螺旋桨提供推力，飞行器的姿态控制需要借助空气舵完成，这会损失一部分推力，很难增加有效载荷质量。申请号为201110151075. 6，申请公告号为CN102285449A的发明专利申请公开了一种共轴双旋翼涵道式飞行器，但是其旋翼实际为螺旋桨，桨叶没有变桨叶角的功能。飞行姿态的控制是由下方的空气舵来实现的，空气舵的存在会损失一部分升力。申请号为201020581268. 6，申请公告号为CN2014842257U的实用新型专利申请虽然也应用了上下共轴旋翼，但是其单个旋翼只有两只桨叶，且旋翼桨叶角变化只能改变升力大小，没有控制飞行器姿态的能力，控制飞行器的姿态和前飞需要三个辅助动力系统来实现。专利号为ZL200520107951. 5的实用新型专利公开一种碟形飞行器，使用共轴双旋翼，但是旋翼桨叶角不可变，姿态的改变也由类似空气舵的机构实现。
发明内容
针对上述技术上的不足，本发明的目的是提供一种单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器。本发明的目的是这样实现的一种单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器，包括上旋翼、下螺旋桨、十字盘、连杆、主轴、大齿轮、支架、上旋翼电机、下螺旋桨电机、涵道壁、夕卜壳、舵机、支杆和支座，上旋翼与主轴固定连接，主轴由支架支撑，支架由四个支杆和一个支座连接组成，相邻的两个支杆之间呈90°角，连杆的两端分别与上旋翼和十字盘连接，上旋翼、十字盘和大齿轮通过主轴串联在一起，下螺旋桨与下螺旋桨电机连接，下螺旋桨电机与支座连接，支座内设有大齿轮，大齿轮与主轴连接，主轴与螺旋桨电机连接，外壳的内侧设有涵道壁，支杆的两端分别与涵道壁和支座相连，支座的上侧边安装有舵机和上旋翼电机，上旋翼电机通过其内部的齿轮与大齿轮啮合。本发明与单推力螺旋桨涵道飞行器相比，由于没有空气舵面，推力损失小，旋翼和螺旋桨的结合可以提供更大的升力；与其它多涵道飞行器相比，具有结构简单的优点。
图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明的内部结构示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明作进一步说明如图1所示，一种单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器，包括上旋翼1、下螺旋桨
2、十字盘3、连杆4、主轴5、大齿轮6、支架7、上旋翼电机8、下螺旋桨电机9、涵道壁10、夕卜壳11、舵机12、支杆13和支座14，上旋翼I与主轴5固定连接，主轴5由支架7支撑，支架7由四个支杆13和一个支座14连接组成，相邻的两个支杆13之间呈90°角，连杆4的两端分别与上旋翼I和十字盘3连接，上旋翼1、十字盘3和大齿轮6通过主轴5串联在一起，下螺旋桨2与下螺旋桨电机9连接，下螺旋桨电机9与支座14连接，支座14内设有大齿轮6，大齿轮6与主轴5连接，主轴5与螺旋桨电机9连接，外壳11的内侧设有涵道壁10，支杆13的两端分别与涵道壁10和支座14相连，支座14的上侧边安装有舵机12和上旋翼电机8，上旋翼电机8通过其内部的齿轮与大齿轮6啮合。本发明中碟形飞行器的姿态控制即前飞、后飞、左飞和右飞，由周期性改变旋翼的桨距来实现。每片桨叶的桨距在旋转一圈时是周期变化的。因此，对于整具旋翼来说，各片桨叶在不同方位处的桨距可能不同。对碟形飞行器的姿态控制信号传递给舵机12，舵机12控制十字盘3的姿态，十字盘3的姿态通过连杆4传递给旋翼的各片桨叶，即可实现桨距的周期变化，从而实现碟形飞行器的姿态控制。碟形飞行器的左转和右转通过控制上旋翼I和下螺旋桨2的反扭矩来实现。从上往下看时，若上旋翼I顺时针旋转，反扭矩则为逆时针；下螺旋桨2与上旋翼I反向旋转，为逆时针旋转，则反扭矩为顺时针。当上旋翼I和下螺旋桨2产生的反扭矩相等时，碟形飞行器不偏转。当想控制碟形飞行器向左转时，可增大上旋翼I转速或减小下螺旋桨2转速或同时增大上旋翼I转速和减小下螺旋桨2转速，则上旋翼I反扭矩增大或下螺旋桨2反扭矩减小或均发生变化，合力矩即为逆时针方向，碟形飞行器在该合力矩的作用下原地向左转。当想控制碟形飞行器向右转时，可减小上旋翼I转速或增大下螺旋桨2转速或同时减小上旋翼I转速和增大下螺旋桨2转速，则上旋翼I反扭矩减小或下螺旋桨2反扭矩增大或均发生变化，合力矩即为顺时针方向，碟形飞行器在该合力矩的作用下原地向右转。通过组合上旋翼I和下螺旋桨2桨距和转速的控制，可以实现精细的姿态和飞行轨迹控制。本发明与单推力螺旋桨涵道飞行器相比，由于没有空气舵面，推力损失小，旋翼和螺旋桨的结合可以提供更大的升力；与其它多涵道飞行器相比，具有结构简单的优点；由于旋翼桨叶角度在桨叶的各个旋转位置可变，故可以实现飞行姿态的控制。
权利要求
1.一种单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器，包括上旋翼(I)、下螺旋桨(2)、十字盘(3)、连杆(4)、主轴(5)、大齿轮(6)、支架(7)、上旋翼电机(8)、下螺旋桨电机(9)、涵道壁 (10)、外壳(11)、舵机(12)、支杆(13)和支座(14)，其特征在于:上旋翼⑴与主轴(5)固定连接，主轴(5)由支架(7)支撑，支架(7)由四个支杆(13)和一个支座(14)连接组成，相邻的两个支杆(13)之间呈90°角，连杆(4)的两端分别与上旋翼(I)和十字盘(3)连接，上旋翼(I)、十字盘(3)和大齿轮(6)通过主轴(5)串联在一起，下螺旋桨(2)与下螺旋桨电机(9)连接，下螺旋桨电机(90与支座(14)连接，支座(14)内设有大齿轮(6)，大齿轮(6)与主轴(5)连接，主轴(5)与螺旋桨电机(9)连接，外壳(11)的内侧设有涵道壁(10)，支杆(13)的两端分别与涵道壁(10)和支座(14)相连，支座(14)的上侧边安装有舵机(12)和上旋翼电机(8)，上旋翼电机⑶通过其内部的齿轮与大齿轮(6)啮合。
全文摘要
本发明提供一种单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器，包括上旋翼、下螺旋桨、十字盘、连杆、主轴、大齿轮、支架、上旋翼电机、下螺旋桨电机、涵道壁、外壳、舵机、支杆和支座，上旋翼与主轴固定连接，主轴由支架支撑，支架由四个支杆和一个支座连接组成，支座内设有大齿轮，大齿轮与主轴连接，主轴与螺旋桨电机连接，外壳的内侧设有涵道壁，支杆的两端分别与涵道壁和支座相连，支座的上侧边安装有舵机和上旋翼电机，上旋翼电机通过其内部的齿轮与大齿轮啮合。本发明与单推力螺旋桨涵道飞行器相比，由于没有空气舵面，推力损失小，旋翼和螺旋桨的结合可以提供更大的升力；与其它多涵道飞行器相比，具有结构简单的优点。
文档编号B64C27/20GK103072690SQ20131002386
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者赵宏欣, 王振果, 陈宝, 闫东奇, 高恩和, 李长坤 申请人:中国航空工业空气动力研究院