可作两栖动力装置的飞行器的制作方法

本实用新型涉及飞行器领域，具体是一种可作两栖动力装置的飞行器。

背景技术：

旋翼类飞行器具备垂直起降、机动性高、操纵简便、适应性强等特性，可以应用于各种复杂情况，正处于高速发展时期。

目前，水空两栖的飞行器，大多以水面上航行和空中飞行为主，在水下的技术还不够成熟，水、空的巨大环境差为两栖飞行器的设计制造带来了难题，而采用对水、空单独设计系统再进行组合的方案，又会增加结构的复杂性和重量成本。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种可作两栖动力装置的飞行器，既可以作为空气中的单独飞行器，也可进行组合，作为某一飞行器的升力装置，并能够作为水下航行器的推进器，应用范围广，适应性强；涵道的应用提高了升力效率，也提高了飞行器的安全性，降低了噪音；水下工作时的顺桨方式简单，结构紧凑轻便，提高了重量效率和经济性。

本实用新型提供了一种可作两栖动力装置的飞行器，包括涵道体，涵道体内通过涵道体支架连接有动力轴；所述的动力轴包括水下螺旋桨动力轴和空气螺旋桨动力轴，其中，水下螺旋桨动力轴连接有水下螺旋桨，空气螺旋桨动力轴上端升出涵道体上表面并连接有空气旋翼结构。

进一步改进，所述的空气旋翼结构包括空气螺旋桨桨毂和空气螺旋桨，其中，空气螺旋桨桨毂与空气螺旋桨动力轴连接，空气螺旋桨通过挥舞轴与空气螺旋桨桨毂连接，所述的挥舞轴上设置有扭簧，空气螺旋桨在挥舞轴处产生的离心力力矩与扭簧的扭矩抵消。

本实用新型还提供了一种可作两栖动力装置的飞行器的工作方法，包括以下工作状态：

1）飞行器的初始状态：空气螺旋桨的桨叶由于根部扭簧的作用，保持近似垂直；

2）在空气中作为独立的飞行器工作：

2.1）在空气中从初始状态启动时，在传动轴上连接发动机，空气螺旋桨按顺时针方向旋转，随着桨叶旋转速度增加，桨叶的离心力在挥舞轴处产生了离心力力矩，与扭簧的扭矩抵消，将整个空气螺旋桨平面逐渐拉平，当螺旋桨平面保持水平时，离心力在挥舞轴处的力臂为零，不再产生力矩，此时空气螺旋桨为飞行器提供升力，而水下螺旋桨逆时针旋转，由于空气和水介质的不同，水下螺旋桨在空气中产生的升力可以忽略不计，产生的阻力用以平衡空气螺旋桨的反扭矩，对水下螺旋桨的转速控制可以改变阻力及反扭矩，即可以实现飞行器偏航方向的运动；

2.2）通过改变空气螺旋桨的转速，从而改变升力的大小，可以实现飞行器的垂直方向的运动。

2.3）俯仰和滚转方向的运动，可以采用倾斜空气螺旋桨桨尖平面的方式实现。

3）在水下工作：作为水下推进装置，空气螺旋桨在扭簧的作用下会自动完成顺桨，桨叶变为初始状态示意图中的的竖直状态，水下螺旋桨正常旋转，为水下航行器产生向前的推进力。

本实用新型有益效果在于：既可以作为空气中的单独飞行器，也可进行组合，作为某一飞行器的升力装置，并能够作为水下航行器的推进器，应用范围广，适应性强；涵道的应用提高了升力效率，也提高了飞行器的安全性，降低了噪音；水下工作时的顺桨方式简单，结构紧凑轻便，提高了重量效率和经济性。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图。

图2为本实用新型初始状态示意图。

图3为空气螺旋桨的桨叶根部图。

图4为扭簧与离心力弯矩的作用示意图。

图5为水下工作姿态示意图。

图6为多个组合状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供了一种可作两栖动力装置的飞行器，包括涵道体6，涵道体6内通过涵道体支架5连接有动力轴；所述的动力轴包括水下螺旋桨动力轴8和空气螺旋桨动力轴9，其中，水下螺旋桨动力轴8连接有水下螺旋桨7，空气螺旋桨动力轴9上端升出涵道体6上表面并连接有空气旋翼结构。

进一步改进，所述的空气旋翼结构包括空气螺旋桨桨毂1和空气螺旋桨3，其中，空气螺旋桨桨毂1与空气螺旋桨动力轴9连接，空气螺旋桨3通过挥舞轴4与空气螺旋桨桨毂1连接，所述的挥舞轴4上设置有扭簧2，如图3所示，空气螺旋桨在挥舞轴处产生的离心力力矩与扭簧的扭矩抵消。

本实用新型还提供了一种可作两栖动力装置的飞行器的工作方法，飞行器的初始状态如图2所示，空气螺旋桨的桨叶由于根部扭簧的作用，保持近似垂直。

在空气中工作时，可以作为单独的飞行器，也可以通过多个组合成为某一飞行器的升力装置，如图6所示，此时整个飞行器的操纵和反扭矩平衡不需要水下螺旋桨。

作为独立的飞行器，在空气中从初始状态启动时，只需要在涵道下方增加发动机或电机连接到传动轴上，为整个飞行器提供动力，空气螺旋桨按顺时针方向旋转，随着桨叶旋转速度增加，桨叶的离心力在挥舞轴处产生了离心力力矩，与扭簧的扭矩抵消，将整个空气螺旋桨平面逐渐拉平，当螺旋桨平面保持水平时，离心力在挥舞轴处的力臂为0，不再产生力矩，此时空气螺旋桨为飞行器提供升力，而水下螺旋桨逆时针旋转，由于空气和水介质的不同，水下螺旋桨在空气中产生的升力可以忽略不计，产生的阻力用以平衡空气螺旋桨的反扭矩，对水下螺旋桨的转速控制可以改变阻力及反扭矩，即可以实现飞行器偏航方向的运动。扭簧与离心力弯矩的作用如图4所示。

通过改变空气螺旋桨的转速，从而改变升力的大小，可以实现飞行器的垂直方向的运动。

俯仰和滚转方向的运动，可以采用倾斜空气螺旋桨桨尖平面的方式实现。

在水下工作时，可以作为水下推进装置，此时不需要再驱动空气螺旋桨旋转，空气螺旋桨在扭簧的作用下会自动完成顺桨，桨叶变为初始状态示意图中的的竖直状态，如图5所示，这样相比水平旋转的状态，大大地减小了整个装置在水下的阻力，水下螺旋桨正常旋转，为水下航行器产生向前的推进力。

本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种可作两栖动力装置的飞行器，其特征在于：包括涵道体，涵道体内通过涵道体支架连接有动力轴；所述的动力轴包括水下螺旋桨动力轴和空气螺旋桨动力轴，其中，水下螺旋桨动力轴连接有水下螺旋桨，空气螺旋桨动力轴上端升出涵道体上表面并连接有空气旋翼结构。

2.根据权利要求1所述的可作两栖动力装置的飞行器，其特征在于：所述的空气旋翼结构包括空气螺旋桨桨毂和空气螺旋桨，其中，空气螺旋桨桨毂与空气螺旋桨动力轴连接，空气螺旋桨通过挥舞轴与空气螺旋桨桨毂连接，所述的挥舞轴上设置有扭簧，空气螺旋桨在挥舞轴处产生的离心力力矩与扭簧的扭矩抵消。

技术总结
本实用新型提供了一种可作两栖动力装置的飞行器，飞行器包括涵道体，涵道体内通过涵道体支架连接有动力轴；所述的动力轴包括水下螺旋桨动力轴和空气螺旋桨动力轴，其中，水下螺旋桨动力轴连接有水下螺旋桨，空气螺旋桨动力轴上端升出涵道体上表面并连接有空气旋翼结构。本实用新型既可以作为空气中的单独飞行器，也可进行组合，作为某一飞行器的升力装置，并能够作为水下航行器的推进器，应用范围广，适应性强；涵道的应用提高了升力效率，也提高了飞行器的安全性，降低了噪音；水下工作时的顺桨方式简单，结构紧凑轻便，提高了重量效率和经济性。

技术研发人员：何振亚;朱清华
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2020.02.29
技术公布日：2020.11.06