一种垂直起降飞行器的制造方法_2

文档序号:9537259阅读:来源:国知局
14]作为本发明垂直起降飞行器的更进一步改进,调姿单元还包括涵道,涵道与扇叶组成涵道风扇,调姿单元为涵道风扇。调姿单元的出风口设置有可以选择性地朝飞行器前后方向摆动的舵面;舵面用于改变垂直推力及纵向推力的矢量分量或作偏航控制;舵面与伺服作动器可操作地连接,伺服作动器接受飞行控制系统控制并与飞行控制系统信号连接。使用涵道风扇作为调姿单元,可以保护飞行器起降场所的人员或物品不被扇叶所伤害,所以更加安全;此外扇叶置于涵道中,可以吸进上层额外的环境空气,起到一定的引射增升的作用;通过增加扇叶的叶片数量和提高发动机的转速,还可以增加推力和提高速度。出风口设置有可以选择性朝飞行器前后方向摆动的舵面,可以通过舵面改变主推力装置垂直推力及纵向推力的矢量分量的大小,用于调节飞行高度和纵向飞行速度;也可以通过舵面改变左右主推力装置纵向推力的矢量分量的差异,进行偏航控制,提高的飞行器的操作性。
[0015]作为本发明垂直起降飞行器的另一种改进,飞行器的在左右半翼对称位置的翼体上设置有涵道,滚转调姿单元设置在涵道内;涵道的进风口和出风口分别设置有盖板,盖板可以打开和关闭,当盖板关闭时,盖板与翼面持平。这样的好处是,当飞行器处于纵向高速飞行时,关闭上下盖板,可以减少调姿单元造成的空气阻力,并增加翼面的面积。
[0016]作为本发明垂直起降飞行器的另一种改进,飞行器通过伸长机构与调姿单元或主推力装置连接。当调姿单元为扇叶或主推力装置为旋翼时,使扇叶或旋翼所产生的气流不被翼面或机身等部件所阻挡;还可以用作将调姿单元或主推力装置设置在某个需要的位置时的连接机构,例如通过伸长机构使调姿单元或主推力装置远离飞行器的重心。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1是本发明垂直起降飞行器的姿态控制装置工作原理图。
[0019]图2是本发明一种垂直起降飞行器实施例示意图。
[0020]图3是本发明一种垂直起降飞行器实施例平面示意图。
[0021]图4是本发明一种涵道风扇及涵道出风口舵面连接方式示意图。
[0022]图5是本发明一种涵道风扇及涵道出风口导流叶栅舵面连接方式的示意图。
[0023]图6是本发明一种机翼活动连接方式示意图。
[0024]图7是本发明翼体设置涵道示意图。
[0025]图8是本发明一种通过伸长臂连接调姿单元或主推力装置的示意图。
【具体实施方式】
[0026]图2所示本发明一种垂直起降飞行器实施例示意图,包括了机身6、主推力装置7以及姿态控制装置。
[0027]由图1所示本发明垂直起降飞行器的姿态控制装置工作原理图可知,姿态控制装置使用电能,由电源模块1、调姿单元2、电机3、调速器单元4、飞行控制系统5组成;电源模块1为姿态控制装置提供电源;调姿单元2为与电机3功率连接的扇叶,每个调姿单元2各自连接有一个与之相对应的电机3 ;调速器单元4与电机3电性连接,用于分别调节每个电机3的输出功率,调速器单元4接受飞行控制系统5控制并与飞行控制系统5信号连接;至少有两个调姿单元2分别对称地置于飞行器的左部及右部用作滚转调姿单元;飞行器以重心的前后分为前部与后部,至少有一个调姿单元2置于相对于滚转调姿单元所处该部的另一部,或当滚转调姿单元所产生的垂直升力的合力可作用在飞行器大体重心处时至少有一个调姿单元2置于飞行器的前部或后部均可,或有至少两个调姿单元2分别置于飞行器的前部及后部,作为俯仰调姿单元;所有的俯仰调姿单元所产生的垂直升力的合力可作用在机身纵向中线10上。
[0028]电源模块1可以是电功率储存装置,例如充电电池、超级电容、核电池等等;也可以是发电装置,包括发电机和功率连接发电机的发动机;也可以是连接有发电装置的电功率储存装置。电机3采用无刷电机最优,但并非是限定,也可以是其它类型的电机,如有刷电机、交流电机、直流电机、单相电机、三相电机等等。调速器单元4包括电子调速器electronic speed controller、直流电机调速器、交流电机调速器等可以调节电机输出功率的装置;调速器单元4可以为与电机3或其它设备组合在一起的一个模块,也可以是独立的调速器,可以是单组输出控制单个电机的调速器,也可以是多组输出分别控制多个电机的调速器;调速器的类型应该与电机3的类型相匹配,例如无刷电机采用无刷电子调速器、有刷电机采用有刷电子调速器等等。调速器单元4接受飞行控制系统5控制并与飞行控制系统5信号连接;飞行控制系统是进行飞行姿态和运动参数实施控制的自动控制系统,飞行控制系统5可以采用电子飞行控制系统、数字式飞行控制系统、电传操纵系统等具备自动控制能力的飞行控制系统;利用飞行控制系统5采集飞行姿态数据、分析处理数据、自动发出控制信号,通过调速器单元4控制电机3的输出功率,从而实现对飞行器的姿态控制。所述的扇叶是指在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置,风扇、螺旋桨、旋翼等也属于本发明所述的扇叶的范围。
[0029]虽然调姿单元2只要不处于重心处就具备一定的调姿作用,但因为调姿单元2距离飞行器的重心越远效率越高,所以调姿单元2最优的连接位置应该是飞行器的左右端部以及前或后的端部;在实际应用上,不同气动布局或不同外形的飞行器对调姿单元2布置的位置的要求不同,调姿单元2不能连接在端部的情况下,原则上应该将调姿单元2设置在尽可能远离飞行器重心的位置。调姿单元2连接的方式或位置可以有多种,例如连接在机翼处、连接在翼体内的涵道、通过伸长臂与飞行器连接等等。至少有两个调姿单元2分别对称地置于飞行器的左部及右部用作滚转调姿单元,即至少一个置于左部,至少一个置于右部,两个调姿单元可以以机身6或机身纵向中线10作为对称轴。飞行器以重心的前后分为前部与后部,可以设置至少一个调姿单元2置于相对于滚转调姿单元所处该部的另一部作为俯仰调姿单元,例如滚转调姿单元设置在前部则俯仰调姿单元设置在后部,相反,滚转调姿单元设置在后部则俯仰调姿单元设置在前部;或者当滚转调姿单元所产生的垂直升力的合力可作用在飞行器大体重心处时可以设置至少一个俯仰调姿单元置于飞行器的前部或后部均可,例如当分别置于左右的两个滚转调姿单元大体与重心处于平面的同一直线时,至少一个俯仰调姿单元置于飞行器的前部或后部均可;或者可以有至少两个调姿单元2分别置于飞行器的前部及后部作为俯仰调姿单元,即可以同时在飞行器的前部及后部设置俯仰调姿单元。所有的俯仰调姿单元所产生的垂直升力的合力可以使飞行器整体实现俯仰,而不只是实现飞行器的一侧的俯仰;例如当俯仰调姿单元个数为奇数时,可以设置一个俯仰调姿单元在机身纵向中线10上,其余偶数个数的俯仰调姿单元以机身纵向中线10为对称轴分别对称地置于左右,当俯仰调姿单元个数为偶数时,所有俯仰调姿单元可以以机身纵向中线10为对称轴分别对称地置于左右,这样所有的俯仰调姿单元所产生的垂直升力的合力可作用在机身纵向中线10上。机身纵向中线10是指平面上可以将飞行器左右平分的轴线。此外,利用调姿单元2产生升力的方式来进行姿态控制可以提高飞行器总体的垂直升力,所以调姿单元2以产生升力的方式来进行姿态控制为优选方案;当然调姿单元2还可以通过产生反升力或既可以产生升力又可以产生反升力的方式来进行姿态控制。
[0030]作为本发明的进一步改进,调姿单元2还可以包括涵道11,涵道11与扇叶组成涵道风扇,调姿单元2为涵道风扇。还可以在涵道11中设置短舱,短舱通过连接机构固定在涵道11中,连接机构可以是安定面、固定肋等部件;短舱用于装载电机3或传动装置,电机3通过电机输出轴与扇叶连接,或通过传动装置与扇叶连接。当然,还可以通过其它方式连接调姿单元2与电机3,例如在涵道11中设置有电机安装座,电机安装座用于安装电机3,电机输出轴连接扇叶等方式。调姿单元2为涵道风扇时,还可以在涵道风扇的出风口设置有可以选择性地朝飞行器前后方向摆动的舵面12 ;舵面12用于改变垂直推力及纵向推力的矢量分量或作偏航控制;舵面12与伺服作动器可操作地连接,伺服作动器接受飞行控制系统5控制并与飞行控制系统5信号连接。图4所示一种涵道风扇及涵道出风口舵面连接方式示意图,舵面12与涵道11活动连接,舵面12与涵道11连接的两端分别设置有转轴14,涵道11设置有供转轴14转动的通孔15,通孔15容纳转轴14 ;伺服作动器的一端与舵面12连接,另一端与涵道11连接;这只是一个实施例而并非限定,还可以采用其它的连
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