专利名称：一种轻型飞行器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于直升机技术领域。具体涉及到一种以电动飞轮为动力的超轻型直 升机，尤其是该动力工作时无燃油、无污染，是一种安全、节能的轻型飞行器。
背景技术：
众所周知，直升飞机由于具有垂直起降、空中悬停、前后左右飞行及旋翼自转着陆 的能力，在军用、民用领域具有广泛的用途。自第一代直升飞机开始到现在已发展到第四代产品。其产量仅民用机未来五年后 将达到14406架。到目前为止，所有直升机的发动机全部采用涡轮发动机和活塞式发动机，而这些 发动机均因耗油率高，使用寿命短，污染大而著称。就这样下去，将严重地破坏了我们的生 存环境。美国飞轮系统公司(AFS)开发了一种飞轮电池(EMB)，由外壳、轴承、飞轮轴、飞 轮、电动发电机、电子交换系统和接线盒组成。由于外壳内没有处于真空状态，且飞轮轴承 系统存在较大的摩擦，因而使其损耗较大，效率较低。该公司产品目前只在汽车行业中实 验。现在，世界性的节能减排行动在各个领域全面展开。直升飞机也不例外，世界各国 都在研究噪音低，使用寿命长，节能环保的直升飞机。
发明内容本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种以电动飞轮为动力，不用燃 油，噪音小，使用寿命长，节能环保，应用领域广的轻型飞行器。本实用新型的技术解决方案是一种轻型飞行器，包括起落架、操纵室、动力系统 和机身壳，其特征在于所述的动力系统包括发动机和飞轮电池；发动机为两台，分别通过 固定支架固定在机身壳的两侧；该发动机一个支点可转动地与固定支架连接，另一支点通 过液压缸与固定支架连接；发动机上连接有桨毂和旋翼；机身壳的两侧分别设有固定短机 翼，后部设有平衡板；飞轮电池由外壳、轴承、飞轮轴、飞轮、电动发电机、电子交换系统和接 线盒组成。本实用新型的技术解决方案中所述的飞轮电池由外壳、磁悬浮轴承、飞轮轴、碳纤 维飞轮、电动发电机、电子交换系统和接线盒组成。参照我国直一9直升机和美国贝尔公司直升机的原理和基本构造，独创性的开拓 了一种以“电动飞轮”为动力的超轻型直升机。由于在现有直升机起落架、操纵室、动力系统 和机身壳的基础上，去掉涡轮发动机或活塞式发动机、中部螺旋桨和尾桨，而相应采用由发 动机和飞轮电池构成的动力系统，采用设置在上机身壳两侧的发动机、桨毂、旋翼、固定短 机翼，采用后部设置的平衡板，因而可使动力系统效率高，飞轮电池储能密度可达到100 200wh / kg，功率密度可达5000 IOOOOw / kg，能量转换工作效率高，使用寿命可达10年以上。这种超轻型直升机可两栖使用，具有垂直起降、空中悬停、前后左右飞行及旋翼自转 着陆的能力。本实用新型的创新点在于1、目前世界上所有的直升机的动力部分均为涡轮发动机或活塞发动机，该发动机 大量的消耗石油产品，发动机故障多，寿命短。而我们完全摆脱了此种模式，大胆采用电动 飞轮发动机，此发动机利用能量转换和磁悬浮技术相结合使直升机正常工作而独创不用一 滴油的飞行器。2、本轻型机结构上增加了旋翼能改变90°工作，增添了固定短翼和平衡板，去掉 了尾桨，缩短了机身长度，这种结构增加了航行速度，稳定性也得到提高。3、本实用新型机体全部使用碳纤复合材料，减轻了重量，提高了强度和安全性，由 于机壳为整体制造，密封性好，当在水面上降落后能正常在水面航行，不需另设计气囊，整 机漂浮正常。本实用新型具有以电动飞轮为动力，不用燃油，噪音小，使用寿命长，节能环保，应 用领域广的特点。本实用新型主要用于具起垂直起降、空中悬停、前后左右飞行及旋翼自转 着陆能力，在军用、民用领域具有广泛用途的直升机。
图1是本实用新型总体结构示意图。图2是图1的俯视结构示意图。图3是本实用新型飞轮电池的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型参照美国飞轮系统公司(AFS)开发的(EMB)飞轮电池结合现代磁悬浮 技术，自行研发电动飞轮超轻型直升机，它采用了碳纤维旋翼、平衡板，同时又解决了两栖 使用，提高了安全性，使用寿命长，燃油零消耗，对大气没有污染。如图1、图2所示。动力系统是本实用新型的核心。动力系统对直升机的各种使用 特性有重要影响，发动机一般要求功重比高，耗油率低，起动容易，加速快，可靠性高，维修 性好，振动与噪声小。而本实用新型动力系统“电动飞轮”都能满足上述要求。本实用新型 由起落架1、操纵室2、动力系统、桨毂5和旋翼4、固定短机翼6、平衡板8和机身壳7构成， 动力系统包括发动机3和飞轮电池，飞轮电池由外壳11、磁悬浮轴承12、飞轮轴13、碳纤维 飞轮14、电动发电机15、电子交换系统16和接线盒17组成。动力系统“电动飞轮”是这样工作的。外壳11的插座通入电流，通过外壳11内电 子交换系统16的电子转换使电动发电机15转动，因电动发电机15转子和碳纤维飞轮14 在同一轴上，当电动发电机15转动时，碳纤维飞轮14也一起转动，由于电子交换系统16使 碳纤维飞轮14加速旋转，从而完成电能到机械能的转换过程，使能量以动能的形式存储起 来。(此时碳纤维飞轮14转速可高达20万转/分)当停电后(供电时间约10 20分钟)，碳 纤维飞轮14继续旋转，当要使用能量时，碳纤维飞轮14旋转带动电动发电机15发电，通过 电子交换系统16电力电子变换装置转换成负载所需要的电能，完成机械能到电能的释放。 这个释放能量的过程我们把它设计到3小时(也就是续航时间)。[0022]动力系统“电动飞轮”的效率高，储能密度可达到100 200wh /坧，功率密度可 达5000 IOOOOw /坧，能量转换工作效率高达95%以上，使用寿命可达10年以上。之所 以有这样好的效果，是因为本系统使用了磁悬浮轴承12及真空外壳11技术，这样它几乎没 有机械损失。另外电动发电机15采用无刷技术，涡流及磁滞损耗很小。由于上述方案，使得直升机获得了满意的动力。本直升机上安装2台飞轮电池和2 台发动机3作为动力源。两台发动机3分别安装在直升固定在机身壳7的两侧。发动机3 一个支点可转动地与固定支架连接，另一支点通过液压缸与固定支架连接。发动机3上连 接有桨毂5和旋翼4。机身壳7的两侧分别设有固定短机翼6，后部设有平衡板8。旋翼4 起飞时垂直水平线，平飞时根据需要可旋转90°成为拉力螺旋桨。本实用新型采用两副旋翼4左右对称安装在机身壳两侧的发动机3通过固定支架 固定在固定短机翼6翼梢，并在同一水平面内。两副旋翼4转速相等，转向相反，反作用力 矩可相互平衡，故本机取消尾桨，并安装了平衡板8，以调整飞行姿态。由于构造对称，空气动力也是对称的，两副桨翼4在相同的条件下工作，有良好的 可靠性，操纵性和纵横向稳定性。又由于两副旋翼4可旋轴，当旋翼4轴处于水平位置时，两副旋翼4成为拉力螺旋 桨，机身两侧的固定短机翼6则起到提升飞行速度的作用。本实用新型发明一种以“电动飞轮”为动力的超轻型直升机的主要技术指标整体尺寸长6000 X宽3600 X高MOO mm ；整机重量440 kg ；飞行速度可> 400 km / h ；续航时间3 h ；噪声< 60db ；发动机功率100 140kw / (kg / s)；飞轮电池数
量2组。
权利要求1.一种轻型飞行器，包括起落架(1)、操纵室(2)、动力系统和机身壳(7)，其特征在于 所述的动力系统包括发动机(3)和飞轮电池；发动机(3)为两台，分别通过固定支架固定在 机身壳(7)的两侧；该发动机(3) —个支点可转动地与固定支架连接，另一支点通过液压缸 与固定支架连接；发动机(3)上连接有桨毂(5)和旋翼(4)；机身壳(7)的两侧分别设有固 定短机翼(6)，后部设有平衡板(8);飞轮电池由外壳、轴承、飞轮轴、飞轮、电动发电机、电子 交换系统和接线盒组成。
2.根据权利要求1所述的一种轻型飞行器，其特征在于所述的飞轮电池由外壳(11)、 磁悬浮轴承(12)、飞轮轴(13)、碳纤维飞轮(14)、电动发电机(15)、电子交换系统(16)和接 线盒(17)组成。
专利摘要本实用新型的名称为一种轻型飞行器。属于直升机技术领域。它主要是解决现有的问题。它的主要特征包括起落架、操纵室、动力系统和机身壳；动力系统包括发动机和飞轮电池；发动机为两台，分别通过固定支架固定在机身壳的两侧；该发动机一个支点可转动地与固定支架连接，另一支点通过液压缸与固定支架连接；发动机上连接有桨毂旋翼和；机身壳的两侧分别设有固定短机翼，后部设有平衡板；飞轮电池由外壳、轴承、飞轮轴、飞轮、电动发电机、电子交换系统和接线盒组成。本实用新型具有垂直起降、空中悬停、前后左右飞行及旋翼自转着陆的特点，在军用、民用领域具有广泛的用途。
文档编号B64C27/04GK201856896SQ20102058323
公开日2011年6月8日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者李伯川, 滕芝敏, 王华祥, 王莉 申请人:李伯川, 滕芝敏, 王华祥, 王莉