专利名称：一种空陆两用飞行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种飞行器，具体说，是涉及一种空陆两用飞行器。
背景技术：
从上世纪80年代开始，将流体力学与螺旋桨空气动力学的特性相结合，并在飞行器上的应用，使得涵道风扇式飞行器逐步成为研究的热点。如20世纪80年代，美国研制出了使用涵道风扇为小型飞行器提供升力，用于空中侦察和监视的小型飞行器；1992年， Sikorsky公司研制出了采用共桨涵道式布局，机身扁平、涵道长径较小，通过螺旋桨周期变距实现飞行姿态控制的飞行器。2011年，Allied Aerospace公司设计出了螺旋桨环扩在涵道中上部，涵道内部和出口处装有用于平衡转矩和控制姿态的控制舵，发动机和有效载荷安装在涵道中间壳体内的小型涵道飞行器。涵道风扇飞行器为人们提供了将汽车和飞机进行结合的尝试，如专利 CN200920053565. 0公开了一种双涵道螺旋桨可垂直起降飞行的汽车，通过在汽车车体前后设置涵道，实现飞行功能。专利CN200920302792. 2也公开了一种纵列式双涵道垂直起降陆空交通工具，也通过在汽车车体前后设置涵道，来实现飞行功能。现有技术，多以汽车为基体，增加涵道风扇，实现陆地和飞行两种功能。但这些飞行器体积较大，结构复杂，无法像直升机那样在狭小空间起飞，更无法完成一些灵便的如航拍等空中任务。
实用新型内容本实用新型为解决现有空陆两用飞行器存在的体积结构较大，无法在狭小空间起飞，无法完成灵便空中任务等问题，提供一种具备足够空间，同时结构紧凑、重量较小、操作方便的空陆两用飞行器。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种空陆两用飞行器，它包括机身结构，所述的机身结构上设置有动力装置和控制系统，所述的动力装置为整个飞行器提供动力，所述的控制系统对飞行器进行控制；涵道升降装置，所述的涵道升降装置包括升降电机，所述的升降电机连接有丝杠， 所述的丝杠顶端设置有丝杠约束件，所述的丝杠通过丝杠轴承和丝杠约束件连接；所述的升降电机固定在电机支撑件上，所述的丝杠约束件通过约束支撑杆固定在电机支撑件上； 所述的丝杠上连接有升降进给件，所述的丝杠和升降进给件组成移动副；所述的升降进给件通过进给轴销连接有升降梁，所述的升降进给件通过进给轴销和升降梁组成转动副；所述的升降梁通过升降梁轴销连接有约束摇臂，所述的升降梁通过升降梁轴销和约束摇臂组成转动副；所述的约束摇臂通过摇臂轴销连接在电机支撑件上，所述的约束摇臂通过摇臂轴销和电机支撑件组成转动副；涵道系统，所述的涵道系统包括涵道、螺旋桨和涵道控制装置；所述的涵道通过涵
4道支撑杆固定在涵道控制装置上；所述的螺旋桨通过螺旋桨夹头固定在涵道控制装置上；所述的机身结构通过机身支撑柱和所述涵道升降装置的电机支撑件固定连接，所述的涵道系统固定在所述涵道升降装置的升降梁上。进一步，所述的机身结构包括支撑底板，所述的支撑底板和所述的机身支撑柱固定连接；所述的动力装置和控制系统固定在支撑底板上；所述的支撑底板上设置有滚动轴承。进一步，所述的控制系统包括控制单片机，用于处理接收到的模拟信号；控制传感器，用于接收控制信号；遥控器，用于人为操作发出信号指令；所述的控制单片机通过电路和所述的控制传感器连接。进一步，所述的涵道控制装置包括旋转电机，所述旋转电机的转轴和所述的螺旋桨夹头固定连接；所述旋转电机的转子上固定有电机锁定环；所述旋转电机的定子固定在电机固定件上；所述的电机固定件通过涵道倾转轴销连接有涵道倾转轴承，所述的电机固定件通过涵道倾转轴承连接有倾转轴承支撑架，所述的倾转轴承支撑架固定在涵道支撑件上；涵道离合件，所述的涵道离合件上加工有锥形螺纹，所述的涵道离合件通过锥形螺纹和所述的电机锁定环连接；所述的涵道离合件和所述的电机固定件上设置有对应的销孔，所述的销孔内设置有手动转换插销，所述的手动转化插销通过转换插销螺母锁定；所述的涵道离合件通过所述的涵道支撑杆和涵道固定连接；舵机，所述的舵机通过舵机固定支架固定在所述的涵道支撑件上，所述的涵道支撑件固定在所述升降梁的末端；所述电机固定件的侧面通过球头铰链连接有舵机摇臂的一端，所述舵机摇臂的另一端通过球头铰链连接有舵机曲柄，所述的舵机曲柄连接在舵机上；所述的舵机摇臂通过球头铰链和舵机曲柄组成运动副。进一步，所述涵道的下侧面周边为倒角结构，所述的倒角面由橡胶组成。进一步，所述涵道的下侧面周边倒角为45°。进一步，所述的升降电机为碳刷电机，所述的动力装置为电池。进一步，所述的支撑底板上开有铣槽，所述的滚动轴承通过轴销固定在铣槽内。进一步，所述的控制单片机为AVRU80芯片单片机。进一步，所述的旋转电机为无刷整体式旋转电机。具体操作中，以遥控器为上位机，发出控制信号，在控制单片机的作用下，启动飞行器；运行过程中，通过模块化程序控制飞行器的运行。在启动飞行器飞行模式时，调整涵道离合件，使电机锁定环位于涵道离合件锥形螺纹的小端，使得涵道离合件与旋转电机的转子脱开；同时插上手动转换插销，锁定转换插销螺母，将涵道离合件和电机固定件固定；在涵道支撑杆的作用下，保证涵道在飞行过程中处于静止状态。飞行器启动后，升降电机带动丝杠转动，在丝杠作用下，带动升降进给件移动；通过左右升降梁、约束摇臂组成的连杆结构的作用，将左右升降梁拉动升起；当左右升降梁升至与地面平行位置时，在左右对称的涵道系统作用下，实现飞行器的空中飞行。飞行模式中，可在舵机作用下，通过舵机曲柄，带动舵机摇臂移动，使得电机固定件通过涵道倾转轴承转动，进而带动整个涵道系统倾转；实现飞行模式中对涵道矢量射流方向的控制，完成对涵道倾转角度的调整。在启动飞行器陆地运行模式时，去除手动转换插销，使涵道离合件和电机固定件脱离；同时调整涵道离合件，使电机锁定环位于涵道离合件锥形螺纹的大端，通过螺纹将涵道离合件和电机锁定环固定连接，涵道离合件开口收缩与旋转电机转子形成过渡配合，使得涵道离合件可随着旋转电机的转子旋转；进而在涵道支撑杆的作用下，带动左右涵道的转动。陆地运行模式下，通过升降电机调整丝杠，在升降进给件作用下，将左右升降梁降下，直至左右涵道下侧倒角面与地面接触；在左右涵道下侧倒角面与地面接触的摩擦力作用下，带动设置在支撑底板的滚动轴承运动，进一步实现飞行器的陆地运动。本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的通过升降进给件、左右升降梁和约束摇臂组成的连杆结构，简单的实现了涵道系统的升降；通过涵道风扇结构，为飞行器飞行模式提供动力；采取以涵道为飞行器地面运行主动轮，实现了飞行器的陆地运行； 通过电机锁定环、涵道离合件、电机固定件和手动转换插销的结构设计，用手动方式实现了飞行器陆地和飞行模式的转换，简化了复杂的离合结构，减轻了飞行器的重量；在飞行模式中，也可由舵机控制飞行器行驶和转弯的方向，使整个飞行器结构更加紧凑。本实用新型还以遥控方式和模块化程序，完成了飞行器操作控制，实现了飞行器的无人驾驶。整个飞行器，结构简单、体积较小、重量较轻、操作方便，可较容易的完成各种空中和陆地的作业。
图1是本实用新型一种空陆两用飞行器的结构示意图。图2是实施例提供的一种空陆两用飞行器涵道升降装置的结构示意图。图3是实施例提供的一种空陆两用飞行器涵道控制装置的结构示意图。图4是实施例提供的一种空陆两用飞行器涵道系统的单侧剖面图。图5是实施例提供的一种空陆两用飞行器飞行模式状态图。图6是实施例提供的一种空陆两用飞行器陆地运行模式状态图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细的说明。实施例如图1所示，本实施例提供的一种空陆两用飞行器，它包括机身结构1、涵道升降装置2和涵道系统3 ；机身结构1包括支撑底板11，在支撑底板11上开设有四个铣槽，四个滚动轴承12通过轴销固定在支撑底板11的铣槽内；左右两根机身支撑柱13固定在支撑底板11上；在支撑底板11上还固定有动力装置8和控制系统9，所述的动力装置8为电池。如图1所示，所述的涵道系统3为左右对称的两个涵道装置，它包括涵道31、螺旋桨32和涵道控制装置。如图2所示，所述的涵道升降装置2 ；涵道升降装置2包括升降电机21，升降电机 21连接有丝杠22，丝杠22的顶端设置有丝杠约束件23，丝杠22通过丝杠轴承M和丝杠约束件23连接；升降电机21和丝杠22固定在电机支撑件沈上，丝杠约束件23通过约束支撑杆25固定在电机支撑件沈上；电机支撑件沈和左右两根机身支撑柱13固定连接。如图2所示，丝杠22上设置有升降进给件27，升降进给件27通过进给轴销15连接左右两根升降梁28，升降梁28通过升降轴销16连接约束摇臂四，约束摇臂四通过摇臂轴销17连接在电机支撑件沈上。丝杠22和升降进给件27组成移动副，升降进给件27通过进给轴销15和左右升降梁观分别组成转动副，升降梁观通过升降轴销16和约束摇臂 29组成转动副，升降梁观和约束摇臂四组成连杆结构。如图3、图4所示，所述的涵道控制装置，它包括旋转电机34，旋转电机34的转轴上套有螺旋桨32，螺旋桨32通过螺旋桨夹头33固定；旋转电机34的转子上固定有电机锁定环35，旋转电机34的定子固定在电机固定件36上；电机固定件36通过涵道倾转轴销47 连接有涵道倾转轴承37，电机固定件36通过涵道倾转轴承37与倾转轴承支撑架38连接， 倾转轴承支撑架38固定在涵道支撑件39上，涵道支撑件39固定在升降梁观的末端。如图3、图4所示，所述的涵道控制装置，还包括涵道离合件40，在涵道离合件40 的上端加工有锥形外螺纹，涵道离合件40可以通过锥形外螺纹与电机锁定环35固定连接； 在涵道离合件40和电机固定件36的对应位置上设置有销孔41，在销孔41内可以插入手动转换插销，手动转换插销通过转换插销螺母锁定；在涵道离合件40上对称设置有四根涵道支撑杆42，涵道离合件40通过涵道支撑杆42和涵道31固定连接。如图3、图4所示，所述的涵道控制装置，还包括舵机43，舵机43通过舵机固定支架44固定在涵道支撑件39上；舵机43上连接有舵机曲柄45，舵机曲柄45通过球头铰链连接有舵机摇臂46的一端，舵机摇臂46的另一端通过球头铰链连接到电机固定件36的侧面；舵机摇臂46和舵机曲柄45通过球头铰链组成运动副。如图4所示，所述的涵道31下侧面周边为倒角结构，其倒角为45°，涵道31下侧倒角面为橡胶结构，用来和地面产生摩擦力。本实施例中，升降电机21为碳刷电机，旋转电机34为50级无刷整体式旋转电机， 控制系统9采用的是AVRU80芯片单片机。具体操作中，通过手持遥控器，发出控制信号，由AVRU80芯片单片机控制飞行器；运行过程中，通过模块化程序控制飞行器运行。图5为本实施例提供的一种空陆两用飞行器的飞行模式。在启动飞行模式时，调整涵道离合件40，使电机锁定环35位于涵道离合件40锥形螺纹的小端，使得涵道离合件 40与旋转电机34的转子脱开；同时插上手动转换插销，锁定转换插销螺母，将涵道离合件 40和电机固定件36固定；在涵道支撑杆42的作用下，保证涵道31在飞行过程中处于静止状态。飞行器启动后，升降电机21带动丝杠22转动，在丝杠22的作用下，带动升降进给件27移动；通过左右升降梁观、约束摇臂四组成的连杆结构的作用，将左右升降梁观拉动升起；当左右升降梁观升至与地面平行位置时，如图5所示，在左右对称的涵道系统3的作用下，实现飞行器的空中飞行。飞行模式中，可控制舵机43，通过舵机曲柄45，带动舵机摇臂46移动，使得电机固定件36通过涵道倾转轴承37转动，进而带动整个涵道系统3的倾转；实现飞行模式中对涵道矢量射流方向的控制，完成对涵道倾转角度的调整。图6为本实施例提供的一种空陆两用飞行器的陆地运行模式。在启动陆地运行模式时，去除固定涵道离合件40和电机固定件36上的手动转换插销，使涵道离合件40和电机固定件36脱离；同时调整涵道离合件40，使电机锁定环35位于涵道离合件40锥形螺纹的大端，通过螺纹将涵道离合件40和电机锁定环35固定连接，使得涵道离合件40可随着旋转电机34的转子旋转；进而在涵道支撑杆42的作用下，带动左右涵道31的转动。陆地运行模式下，通过升降电机21调整丝杠22，在升降进给件27的作用下，带动左右升降梁降观下，当左右升降梁降观至与地面成45°角时，左右涵道31的下侧倒角面与地面接触，在左右涵道31的橡胶倒角面与地面接触产生的摩擦力作用下，使设置在支撑底板11上的四个滚动轴承12运动，实现飞行器在陆地上的运动。最后应当说明的是以上实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种空陆两用飞行器，其特征在于，包括机身结构，所述的机身结构上设置有动力装置和控制系统，所述的动力装置为整个飞行器提供动力，所述的控制系统对飞行器进行控制；涵道升降装置，所述的涵道升降装置包括升降电机，所述的升降电机连接有丝杠，所述的丝杠顶端设置有丝杠约束件，所述的丝杠通过丝杠轴承和丝杠约束件连接；所述的升降电机固定在电机支撑件上，所述的丝杠约束件通过约束支撑杆固定在电机支撑件上；所述的丝杠上连接有升降进给件，所述的丝杠和升降进给件组成移动副；所述的升降进给件通过进给轴销连接有升降梁，所述的升降进给件通过进给轴销和升降梁组成转动副；所述的升降梁通过升降梁轴销连接有约束摇臂，所述的升降梁通过升降梁轴销和约束摇臂组成转动副；所述的约束摇臂通过摇臂轴销连接在电机支撑件上，所述的约束摇臂通过摇臂轴销和电机支撑件组成转动副；涵道系统，所述的涵道系统包括涵道、螺旋桨和涵道控制装置；所述的涵道通过涵道支撑杆固定在涵道控制装置上；所述的螺旋桨通过螺旋桨夹头固定在涵道控制装置上；所述的机身结构通过机身支撑柱和所述涵道升降装置的电机支撑件固定连接，所述的涵道系统固定在所述涵道升降装置的升降梁上。
2.如权利要求1所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于所述的机身结构包括支撑底板，所述的支撑底板和所述的机身支撑柱固定连接；所述的动力装置和控制系统固定在支撑底板上；所述的支撑底板上设置有滚动轴承。
3.如权利要求2所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于所述的支撑底板上开有铣槽，所述的滚动轴承通过轴销固定在铣槽内。
4.如权利要求1所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于，所述的控制系统包括控制单片机，用于处理接收到的模拟信号；控制传感器，用于接收控制信号；遥控器，用于人为操作发出信号指令；所述的控制单片机通过电路和所述的控制传感器连接。
5.如权利要求4所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于所述的控制单片机为 AVR1280芯片单片机。
6.如权利要求1所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于，所述的涵道控制装置包括 旋转电机，所述旋转电机的转轴和所述的螺旋桨夹头固定连接；所述旋转电机的转子上固定有电机锁定环；所述旋转电机的定子固定在电机固定件上；所述的电机固定件通过涵道倾转轴销连接有涵道倾转轴承，所述的电机固定件通过涵道倾转轴承连接有倾转轴承支撑架，所述的倾转轴承支撑架固定在涵道支撑件上；涵道离合件，所述的涵道离合件上加工有锥形螺纹，所述的涵道离合件通过锥形螺纹和所述的电机锁定环连接；所述的涵道离合件和所述的电机固定件上设置有对应的销孔， 所述的销孔内设置有手动转换插销，所述的手动转化插销通过转换插销螺母锁定；所述的涵道离合件通过所述的涵道支撑杆和涵道固定连接；舵机，所述的舵机通过舵机固定支架固定在所述的涵道支撑件上，所述的涵道支撑件固定在所述升降梁的末端；所述电机固定件的侧面通过球头铰链连接有舵机摇臂的一端，所述舵机摇臂的另一端通过球头铰链连接有舵机曲柄，所述的舵机曲柄连接在舵机上；所述的舵机摇臂通过球头铰链和舵机曲柄组成运动副。
7.如权利要求6所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于体式旋转电机。
8.如权利要求1所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于倒角结构，所述的倒角面由橡胶组成。
9.如权利要求5所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于角为45°。
10.如权利要求1所述的一种空陆两用飞行器，其特征在于机，所述的动力装置为电池。所述的旋转电机为无刷整所述涵道的下侧面周边为所述涵道的下侧面周边倒 所述的升降电机为碳刷电
专利摘要本实用新型公开了一种空陆两用飞行器，它包括由动力装置、控制系统以及支撑底板组成的机身结构，包括由升降电机、丝杠、一组对称的升降梁、约束摇臂和电机支撑件组成的涵道升降装置，还包括由涵道、螺旋桨和涵道控制装置组成的左右对称的涵道系统。本实用新型通过机械连杆结构，简单实现了涵道系统的升降控制；通过涵道风扇结构，为飞行器飞行模式提供动力；采取以涵道为飞行器地面运行主动轮，实现了飞行器的陆地运行；还以手动方式，简单实现飞行和陆地模式转换；通过遥控和模块化操作，方便了飞行器的操控；整个飞行器，结构简单、体积较小、重量较轻、操作方便，可较容易的完成各种空中和陆地的作业。
文档编号B60F5/02GK202319771SQ201120435330
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者张溢轩, 胡盛斌, 陆文华, 陈之易, 雷磊 申请人:上海工程技术大学