一种垂直起降飞行器的制作方法

本发明涉及航空系统技术领域，尤其涉及一种垂直起降飞行器。

背景技术：

在18世纪，俄国第一位科学院士米哈依尔·罗曼诺索夫就发明了共轴式布局。当时，罗曼诺索夫科学院发明出了一种可以将空气特性测量仪提升到空中的机器。罗曼诺索夫的发明原理来自于钟表机构原理，也就是钟表的两个指针都沿着一个轴心旋转。共轴双旋翼布局有很多优点。体现在飞行品质上的就是整体升力系统效率高，比其它旋翼布局，同等旋翼直径的直升机升力大12%。由于没有尾桨，因此全机尺寸紧凑，发动机的全部功率都用来驱动旋翼，提高了直升机贴地飞行的安全性。由于允许重心移动距离较大，机动性有所增加。且操纵简单，安定性好。

科幻电影《阿凡达》中的bicopter在机身两侧水平放置了两个螺旋桨，这两个螺旋桨每一个都可以独立的进行前后倾斜，总的来说可以理解为是一个可以倾转涵道风扇的横列双旋翼飞行器。该布局目的是使用相对较小的两组发动机驱动两组旋翼，以在发动机单发动力有限的情况下实现较大的载重，与之类似的设计还有纵列双旋翼方案，比如支奴干直升机。但这有一个非常糟糕的问题就是涡环，简单说就是自旋翼桨尖产生的涡流，在某种情况下这种涡流会向桨的内部发展，这对于飞行器产生升力是极为不利的，但直升机上升和平飞的时候这种涡流并不会对其产生影响。对于双旋翼来说，一般情况下两个桨不会同时陷进漩涡中，也因此当一边的螺旋桨陷入漩涡另一边的桨却没有，这样就会造成飞机因为两个旋翼的动力不平衡而失去一边动力向一侧偏转的结果。直升机可以通过向一固定方向飞行来摆脱漩涡的范围，而对于纵列双旋翼来说即使某一螺旋桨陷入漩涡也不会对其本身的飞行造成影响，即使没有操作干预飞机也会自动向前或向后飞行。相比较来说，横列双旋翼因为此时的力矩在滚转轴上，所以飞机会立刻陷入滚转之中，飞机不但不能摆脱掉涡环反而会使飞行状况更加糟糕。

我们希望能够将直升机垂直起降的优点同双旋翼的可倾转结合起来，这样做可以减少分列式的布局所增加的额外结构和用来安装发动机的发动机架，以便减小飞行器的体积；同时又可以综合直升机起降用地小灵活轻便的特点。最终我们将双桨合二为一，做成了共轴反桨双旋翼布局，希望能够以此通过优化bicopter形式，但又不照搬直升机复杂的控制结构。

技术实现要素：

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，提供一种垂直起降飞行器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种垂直起降飞行器，包括机体、第一套环、第二套环、第一舵机、第二舵机、安装板、共轴反桨电动机、第一螺旋桨、第二螺旋桨、电子调速器、电源模块、接收机和遥控器；

所述机体中空，且上端开口；

所述第一套环、第二套环均呈圆环状，两侧朝外均设有与其固连的、延长线经过圆心的转动轴；

所述第一套环两侧的转动轴分别通过轴承和所述机体的内壁相连，所述第二套环两侧的转动轴分别通过轴承和所述第一套环的内壁相连，使得所述第一套环能够相对机体自由转动、第二套环能够相对第一套环自由转动；

所述第一套环两侧的转动轴水平设置，所述第二套环两侧转动轴所在的直线经过所述第一套环的圆心，且所述第二套环两侧转动轴所在的直线和所述第一套环两侧转动轴所在的直线垂直；

所述第一套环、第二套环处于同一平面时同轴；

所述第一舵机设置在所述第一套环一侧的转动轴上，用于调整所述第一套环相对于所述机体的旋转角度；

所述第二舵机设置在所述第二套环一侧的转动轴上，用于调整所述第二套环相对于所述第一套环的旋转角度；

所述共轴反桨电动机通过所述安装板固定在所述第二套环上，其外输出轴、内输出轴所在直线经过所述第二套环的圆心和所述第二圆环所在平面垂直；

所述第一螺旋桨、第二螺旋桨分别安装在所述共轴反桨电动机的外输出轴、内输出轴上，且第一螺旋桨、第二螺旋桨的安装方向分别和所述共轴反桨电动机的外输出轴、内输出轴的旋转方向相同；

所述接收机分别和所述第一舵机、第二舵机、电子调速器的一端电气相连，所述电子调速器的另一端和所述共轴反桨电动机电气相连，其中，所述接收机用于接收遥控器的指令，并将其转化为相应的信号分别发送至第一舵机、第二舵机、电子调速器；所述电子调速器用于根据接收到的信号控制所述共轴反桨电动机工作；

所述电源模块分别和所述接收机、第一舵机、第二舵机、电子调速器、共轴反桨电动机电气相连，用于供电；

所述遥控器用于发送指令至所述接收机。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述第一套环的内径为45mm、外径为54mm，所述第二套环的内径为28mm、外径为35mm。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述遥控器的型号为futebat10c。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述接收机的型号为cooltechr6008hv。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述电子调速器采用好盈20a电调。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述第一螺旋桨、第二螺旋桨的型号均为1047。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述共轴反桨电动机的型号为cr28m。

本发明采用差速反转双旋翼，借鉴直升机的结构，两个螺旋桨的旋转方向是相反的，使两个螺旋桨在旋转时提供升力，并通过两个螺旋桨的差速旋转实现对飞行器的航向控制。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.完美的垂直起降，无需改变发动机喷管更无需使用升力风扇；

2.更加简单精巧的设计使得飞行方式完全摆脱机翼的束缚，相比现在流行的多轴飞行器，本发明以独特的共轴双桨的设计变得更加灵活，小巧。

附图说明

图1为本发明第一套环、第二套环和机体之间的结构示意图；

图2为本发明第一套环、第二套环的俯视图。

图中，1-机体，2-第一套环，3-第二套环。

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：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1和图2所示，本发明公开了一种垂直起降飞行器，包括机体、第一套环、第二套环、第一舵机、第二舵机、安装板、共轴反桨电动机、第一螺旋桨、第二螺旋桨、电子调速器、电源模块、接收机和遥控器；

所述机体中空，且上端开口；

所述第一套环、第二套环均呈圆环状，两侧朝外均设有与其固连的、延长线经过圆心的转动轴；

所述第一套环两侧的转动轴分别通过轴承和所述机体的内壁相连，所述第二套环两侧的转动轴分别通过轴承和所述第一套环的内壁相连，使得所述第一套环能够相对机体自由转动、第二套环能够相对第一套环自由转动；

所述第一套环两侧的转动轴水平设置，所述第二套环两侧转动轴所在的直线经过所述第一套环的圆心，且所述第二套环两侧转动轴所在的直线和所述第一套环两侧转动轴所在的直线垂直；

所述第一套环、第二套环处于同一平面时同轴；

所述第一舵机设置在所述第一套环一侧的转动轴上，用于调整所述第一套环相对于所述机体的旋转角度；

所述第二舵机设置在所述第二套环一侧的转动轴上，用于调整所述第二套环相对于所述第一套环的旋转角度；

所述共轴反桨电动机通过所述安装板固定在所述第二套环上，其外输出轴、内输出轴所在直线经过所述第二套环的圆心和所述第二圆环所在平面垂直；

所述第一螺旋桨、第二螺旋桨分别安装在所述共轴反桨电动机的外输出轴、内输出轴上，且第一螺旋桨、第二螺旋桨的安装方向分别和所述共轴反桨电动机的外输出轴、内输出轴的旋转方向相同；

所述接收机分别和所述第一舵机、第二舵机、电子调速器的一端电气相连，所述电子调速器的另一端和所述共轴反桨电动机电气相连，其中，所述接收机用于接收遥控器的指令，并将其转化为相应的信号分别发送至第一舵机、第二舵机、电子调速器；所述电子调速器用于根据接收到的信号控制所述共轴反桨电动机工作；

所述电源模块分别和所述接收机、第一舵机、第二舵机、电子调速器、共轴反桨电动机电气相连，用于供电；

所述遥控器用于发送指令至所述接收机。

作为本发明一种垂直起降飞行器进一步的优化方案，所述第一套环的内径为45mm、外径为54mm，所述第二套环的内径为28mm、外径为35mm。

本发明采用差速反转双旋翼，借鉴直升机的结构，两个螺旋桨的旋转方向是相反的，使两个螺旋桨在旋转时提供升力，并通过两个螺旋桨的差速旋转实现对飞行器的航向控制，完美的垂直起降，无需改变发动机喷管更无需使用升力风扇。

本发明更加简单精巧的设计使得飞行方式完全摆脱机翼的束缚，相比现在流行的多轴飞行器，本发明以独特的共轴双桨的设计变得更加灵活，小巧。

本发明通过控制动力组的倾斜，使拉力线偏离重心产生力矩，并使共轴双桨倾斜，然后实现沿轴的运动；又将升力与航向控制相结合，至此，实现该布局的可控性。

遥控器采用futabat10c（2.4g），接收机采用cooltechr6008hv，由天线、滤波器、放大器、a/d转换器组成，使用是需先和遥控器对频，对频成功后接收遥控器的信号再输出给各个模块、电子调速器来完成相应的需求。

电子调速器采用好盈20a电调。

所述第一螺旋桨、第二螺旋桨的型号均为1047。

所述共轴反桨电动机的型号为cr28m。

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。