一种万向铰涵道双旋翼飞行器的制作方法

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种万向铰涵道双旋翼飞行器。

背景技术：

涵道飞行器是一种采用涵道内安装旋翼以提供升力的飞行器，相比于相同尺寸无涵道的旋翼系统，这种飞行器的旋翼系统的涵道唇口会形成低压区而产生额外升力。大尺寸旋翼的气动效率要比小尺寸旋翼的气动效率高，单旋翼旋转时会产生桨叶弦向阻力，旋翼对机身会产生一个与旋翼旋转方向相反的扭矩，单个大尺寸的旋翼需配备一个平衡反扭矩的系统，才能保证飞行器的稳定性。而且单个大尺寸旋翼系统的整体几何尺寸较大，不利于携带，而且旋翼较为危险，不适用于某些特定的区域或特定的任务

为了解决飞行器稳定性的问题，可以采用四旋翼的设计，然而，四旋翼飞行器虽然具有较好的飞行稳定性，但是不仅旋翼的气动效率较低，前飞阻力较大，飞行速度低，多套动力及调速系统使得能量的利用率也很低。在目前电池技术未取得突破性进展的情况下，如何提高续航时间成为电机驱动的四旋翼飞行器发展的技术瓶颈。

综上，现有的多旋翼飞行器在稳定性较高的情况下不具备较高的旋翼气动效率，而单旋翼直升机系统气动效率高,但稳定性较低和操纵性要求极高，且结构复杂,高稳定性和高旋翼气动效率不能兼备。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种万向铰涵道双旋翼飞行器，能够利用较大尺寸旋翼较高的气动效率，实现飞行器的操纵并保持飞行器的姿态稳定。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种万向铰涵道双旋翼飞行器，包括：机身（1）、电机（2）、电机（3）、旋翼（4）、旋翼（5）、涵道（6）、涵道（7）、外圈（8）、外圈（9）。机身（1）沿长轴方向对称设置外圈（8）、外圈（9），外圈（8）内安装涵道（6），外圈（9）内安装涵道（7），涵道（6）的横梁上安装旋翼（5）和电机（2），涵道（7）的横梁上安装旋翼（4）和电机（3）。旋翼（4）和旋翼（5）旋转方向相反，因此，旋翼（4）和旋翼（5）在旋转时分别对机身产生的反扭矩可以相互平衡。

进一步的，涵道（6）和外圈（8）通过万向铰形式连接在机身（1）上，涵道（7）和外圈（9）通过万向铰形式连接在机身（1）上，相比于传统直升机的操纵机构，本设计机构零件个数更少，零件的复杂程度更低。直接转动涵道倾斜桨盘使得操纵响应更快。

进一步的.外圈（8）连接在机身（1）上，涵道（6）连接在外圈（8）上;外圈(9)连接在机身(1)上,涵道(7)连接在外圈(9)上。

进一步的，外圈（8）和外圈（9）通过长拉杆（13）连接，长拉杆（13）上连接舵机（10）。

进一步的，舵机（10）控制外圈（8）和外圈（9）做俯仰运动，同时带动外圈（8）内的涵道（6）和外圈（9）内的涵道（7）做俯仰偏转，旋翼桨盘偏转即可产生一个水平方向上的拉力，使得安装有该旋翼桨盘的飞行器前飞和后退。

进一步的，外圈（8）上安装舵机（15），外圈（9）上安装舵机（14）。

进一步的，舵机（15）控制外圈（8）内的涵道（6）做滚转运动，舵机（14）控制外圈（9）内的涵道（7）做滚转运动，涵道（6）和涵道（7）同向偏转时，飞行器做左右运动，涵道（6）和涵道（7）反向偏转时，飞行器做偏航运动。

进一步的，机载设备舱（12）连接并控制电机（2）和电机（3），通过控制电机（2）和电机（3）的转速实现旋翼(4)和旋翼(5)拉力的调节。当旋翼(4)和旋翼(5)转速提高，在重力方向上翼旋转产生的升力大于飞行器总重时，飞行器机身（1）上升；当旋翼(4)和旋翼(5)转速下降，在重力方向上翼旋转产生的升力小于飞行器总重时，飞行器机身（1）下降。

进一步的，沿机身（1）的纵轴方向，在涵道（6）和涵道（7）下方各安装一组导流片（11），当气流吹过偏转的导流片时产生气动力，位于机身下方的导流片产生的气动力对机身纵轴形成侧向力及滚转力矩，可用于辅助飞行器的侧向平移、滚转操纵及稳定飞行器的侧向及滚转姿态。

进一步的，导流片（11）的剖面形状为对称翼型，导流片（11）偏转时能够产生侧向力，本实施例中导流片（11）的剖面形状为翼型，操纵功效高，对旋翼下洗流阻塞小。

本发明实施例提供的一种万向铰涵道双旋翼飞行器，通过反向驱动两个涵道内的旋翼，互相抵消了大尺寸旋翼旋转时产生的扭矩，使得保持航向稳定，飞行器能够稳定飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的底部结构示意图；

图3为本发明实施例中的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的动力系统和操纵系统结构示意图；

图4为本发明实施例中的一种万向铰涵道双旋翼飞行器的涵道的俯视图。

其中，1-机身，2-电机，3-电机，4-旋翼，5-旋翼，6-涵道，7-涵道，8-外圈，9-外圈，10-舵机，11-导流片，12-机载设备舱，13-长拉杆，14-舵机，15-舵机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种万向铰涵道双旋翼飞行器，如图1和图2所示，包括机身1、电机2、电机3、旋翼4、旋翼5、涵道6、涵道7、外圈8、外圈9、舵机10、导流片11、机载设备舱12、长拉杆13、舵机14、舵机15。

机身1上沿长轴方向对称布置外圈8和外圈9，外圈8和外圈9内通过万向铰形式装配涵道6和涵道7，涵道6、涵道7、外圈8、外圈9的外壁轴是管状结构，动力线路和舵机线路沿涵道6和涵道7的横梁和外圈8、外圈9的外壁穿过外壁轴的轴心。电机2安装在涵道6的横梁上，电机3安装在涵道7的横梁上,电机3上方安装旋翼4，电机2上方安装旋翼5，电机2和电机3连接机载设备舱12。机载设备舱12包括电源系统、电子调速系统以及飞控系统,电子调速器12控制电机2和电机3驱动旋翼4和旋翼5同时反向转动，产生升力，当旋翼4和旋翼5转速提高，在重力方向上翼旋转产生的升力大于飞行器总重时，飞行器机身1上升；当旋翼4和旋翼5转速下降，在重力方向上翼旋转产生的升力小于飞行器总重时，飞行器机身1下降。

外圈8和外圈9通过长拉杆13连接，长拉杆13上安装舵机10，舵机10通过长拉杆13驱动外圈8和外圈9做俯仰运动。外圈8和外圈9还分别安装了舵机15和舵机14，舵机15和舵机14也同样能驱动外圈8和外圈9做偏转运动。飞行器的俯仰稳定性由电机2和电机3的差速，以及舵机15和舵机14驱动涵道6和涵道7偏转实现，航向稳定性由舵机15和舵机14通过反向驱动涵道6和涵道7实现。

在涵道6和涵道7的下方位置，机身上还分别安装了一组导流片11，如图3所示，导流片11位于机身纵轴下方，导流片11的剖面为对称翼型，相对于通常的平板型导流片偏转时需要大角度的情况,翼型设计使得导流片11在小角度偏转下能产生较大的气动力，该气动力对于机身1纵轴产生侧向操纵力及滚转力矩。导流片11偏转可用于辅助飞行器的侧向平移、滚转操纵及稳定飞行器的侧向及滚转姿态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。