一种飞行器的制作方法

文档序号:15008679发布日期:2018-07-24 21:53阅读:168来源:国知局

本发明涉及飞行器技术领域,尤其是涉及一种可以低空飞行的飞行器。



背景技术:

随着社会的发展,人们对交通工具的要求越来越高,对低空飞行器的需求更加强烈,目前,在低空载人飞行器领域中,直升机是最为常见的,它可以相对低空、低速飞行,但是由于直升机是单旋翼带尾桨布局,但尾梁导致停放面积大,承载的尾梁和长距离的尾桨传动轴系易损伤,碰撞危险高,悬停性能不稳定,虽然也有多旋翼的低空飞行器被公开,尤其是技术已经很成熟的四轴飞行器,甚至可以贴近地面飞行,四个旋翼分别由四个电机单独驱动,操作简单、小巧灵活,但是四轴飞行器的旋翼是固定的,在贴近底面飞行时同样会占据相对较大的面积,容易碰撞,造成交通事故。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明提供一种飞行器,通过夹角可调的机臂组件带动螺旋桨伸出或缩回底仓,使螺旋桨保持自转的同时,满足当飞行器低空飞行时,通过将螺旋桨缩回底仓工作而降低因螺旋桨被碰撞而引发事故的风险。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案是提供一种飞行器,包括容客舱和底仓,所述底仓为设有开口的盒式结构,包括驱动装置和机臂组件,其中,

所述机臂组件包括两摆臂,两所述摆臂的一端连接一转动机构形成有一可调的夹角,两所述摆臂的另一端均设有螺旋桨,通过调整所述夹角,使所述螺旋桨随所述摆臂伸缩于所述底仓;

所述驱动装置为电机,包括第一电机和第二电机,所述第一电机驱动所述转动机构,所述第二电机驱动所述螺旋桨。

本发明飞行器的进一步改进在于,所述机臂组件为偶数组,且均衡布设于所述底仓。偶数组所述机臂组件相互配合使飞行器更加平稳。

本发明飞行器的进一步改进在于,所述转动机构包括两主动齿轮、两所述主动齿轮分别由两所述第一电机驱动,两所述摆臂分别固定于两所述主动齿轮并形成所述夹角。通过配合地调整两所述第一电机的转速和旋转方向,达到调整所述夹角的目的。

本发明飞行器的进一步改进在于,所述转动机构是一种同步转动结构,包括一主动齿轮、与所述主动齿轮啮合的一被动齿轮,所述第一电机驱动所述主动齿轮,所述主动齿轮带动所述被动齿轮同步旋转,两所述摆臂分别固定于所述主动齿轮和所述被动齿轮并形成所述夹角。仅需调整一个所述第一电机的转速和旋转方向,即可达到调整所述夹角的目的。

本发明飞行器的进一步改进在于,所述底仓底部设有若干圆孔,所述圆孔数量与所述螺旋桨数量相同,所述圆孔位置与缩回所述底仓内部时的所述螺旋桨位置相对应。当所述螺旋桨置于所述底仓内部工作时,通过所述圆孔产生更大的气流作用,散热的同时还能减少能耗。

本发明飞行器的进一步改进在于,所述底仓上预设有用于加强支撑所述摆臂的固定支座。通过增设固定支座来辅助支撑所述摆臂,减少对转动机构损耗的同时,使飞行器的飞行更加平稳,所述固定支座的具体安装位置,需根据所述摆臂的位置和实际飞行需求提前设定。

综上,本发明通过前述技术方案,有益效果包括但不限于:

1、结构简单、操作容易。每个螺旋桨由第二电机单独驱动,通过调整每个第二电机的旋转方向和转速来控制每个螺旋桨的工作状态,进而实现飞行器的各种飞行动作;

2、通过可伸缩于底仓的螺旋桨,改变飞行器所占的面积,使飞行器更加灵活的飞行于各种场合。降低了低空飞行时因螺旋桨遭碰撞而发生事故的风险。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,其中:

图1是飞行器立体示意图;

图2是机臂结构示意图1;

图3是机臂结构示意图2;

图4是高空飞行实施例的仰视图;

图5是低空飞行实施例的仰视图;

图6

图6a是第一种固定支座待工作状态结构示意图;

图6b是第二种固定支座待工作状态结构示意图;

图7

图7a是第一种固定支座工作状态结构示意图;

图7b是第一种固定支座工作状态结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“底”和“顶”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参阅图1-4所示,一种飞行器,包括容客舱1和底仓2,底仓2优选为两侧开口的盒式结构,包括驱动装置和机臂组件3,其中,

机臂组件3包括两摆臂31,两摆臂31的第一端固接一转动机构32形成有一可调的夹角34,两摆臂31的第二端均设有螺旋桨33,通过转动机构32带动两摆臂31绕转动机构32转动来调整夹角34的大小。优选整个机臂组件34以转动机构32为固定点,固定于底仓2一设定位置,该位置要保证机臂组件3能够通过调整夹角34使螺旋桨33可完全伸出底仓2外部,也可完全缩回底仓2内部。当夹角34由180度起不断减小时,螺旋桨33随着摆臂31由底仓2外侧自底仓2两侧开口处收缩至底仓内侧,当夹角34不断增大至180度时,螺旋桨33随着摆臂31由底仓2内侧自底仓2两侧开口处伸出至底仓2外侧;

驱动装置为大功率电机,包括第一电机和第二电机,第一电机固设于底仓2内部,优选与转动机构32的固定位置相对应,可将第一电机先行固定于底仓2上,再将转动机构32固定于第一电机的输出轴上(附图中第一电机与所驱动的转动机构32为同轴固定),第一电机直接驱动转动机构32,第二电机固设于摆臂31的第二端,可固定于摆臂31第二端的上面,也可固定于摆臂31第二端的下面,螺旋桨33的中轴套设于第二电机的输出轴上,并受第二电机驱动,容客舱1内部设有主要操作控制装置,该操作控制装置分别与第一电机和第二电机电连接。

通过上述技术方案,利用操作控制装置分别控制第一电机和第二电机,通过控制第一电机的启闭时间、转向和转速,进而控制转动机构32带动两摆臂31转动,实现调整机臂组件3的夹角34的角度,随着夹角34的角度的变化,完成螺旋桨33伸、缩于底仓2的位置切换;通过单独控制每个第二电机的启闭时间、转向和转速,进而控制每个螺旋桨的自转状态,实现飞行器的起飞、降落、转向、加速和减速等飞行状态。

进一步地,为保证飞行器在螺旋桨摆动的同时还能稳定飞行,同时考虑到尽可能不增加飞行器的尺寸,本实施例优选机臂组件3的数量为两个,且分别由两组第一电机来驱动,但要求这两组第一电机的固定高度不同(可采用增加固定电机的支座的形式来增加第一电机的固定高度),以使两个机臂组件3在交叉时不会相互碰撞通过操作控制装置控制两组第一电机的启闭时间、转向和转速,进而控制两个机臂组件3的相对位置,为了更好的控制飞行器的飞行状态,可以将一个机臂组件3上的螺旋桨33置为正转,另一个机臂组件3上的螺旋桨33置为反转,即将一个机臂组件3上的第二电机以及相应螺旋桨33固定于两摆臂31的第二端的上面,将另一个机臂组件3上的第二电机以及相应螺旋桨33固定于两摆臂31的第二端的下面。

当飞行器在高空飞行时,控制两机臂组件3均伸展为一字型(即夹角34为180度),且相互平行,当飞行器在低空飞行时,两机臂组件3的角度34均减至最小,且两角度34相对、摆臂31两两交叉,将机臂组件3控制为上述状态,使飞行器相对于单个机臂组件3的飞行器尺寸基本不增大的同时飞行更加平稳。

进一步地,本实施例的转动机构32优选为齿轮结构,具体有两种方案:

一是,该齿轮结构包括两主动齿轮321、两主动齿轮321分别套设于两第一电机的输出轴,要求两主动齿轮321相对独立且靠近,则两摆臂31的一端分别固接至主动齿轮321的上面,并形成夹角34。为了飞行器能够保持平稳运行,优选操作控制装置控制两个第一电机同时以相同速度相反方向旋转,则两套设于第一电机的主动齿轮321将同时以相同速度相反方向旋转,进而带动两摆臂31以相同速度相反方向绕转动机构32转动,达到调整夹角34大小的目的;

二是,该齿轮结构是一种同步转动的齿轮结构,包括一主动齿轮321、与主动齿轮321啮合的一被动齿轮322,其中仅主动齿轮321套设于第一电机的输出轴,两摆臂31的一端分别固接至主动齿轮321和被动齿轮322的上面,优选两摆臂31相对固定,即可伸展至一字型。第二种方案较第一种方案,控制更加简单、成本也更低,仅需控制一个第一电机就可实现摆臂31的同步转动,因为当主动齿轮321旋转时,与主动齿轮321啮合的被动齿轮322将同时以相同速度相反方向旋转,进而带动两摆臂31以相同速度绕转动机构32转动,达到调整夹角34大小的目的。

当然,以上两种方案均可应用于两个及以上机臂组件3,但要注意的是对于设有两个及以上机臂组件3的飞行器,每个机臂组件3分别由一个第一电机驱动,在保证单个机臂组件3按上述方式调整夹角34的同时还要与其他机臂组件配合,使飞行器能够平稳飞行。

进一步地,配合图5所示,本实施例的底仓2底部均设有若干圆孔21,圆孔21数量与螺旋桨33数量相同,圆孔21位置与缩回至底仓内部时的螺旋桨33位置相对应。当螺旋桨33置于底仓2内部工作时,通过圆孔21产生更大的气流作用,散热的同时还能减少能耗。

进一步地,考虑到飞行器飞行时,摆臂31会产生很大的离心力,尤其是在两摆臂31伸展为一字型时的离心力非常大,因而对摆臂31的支撑要求非常严苛,而仅靠转动机构32来提供对摆臂31的支撑力的话,对转动机构32的技术要求将非常高,而且转动机构32的使用寿命也会大大降低,因此,配合图6和7所示,本实施例选择在底仓2底部增设一些用于支撑摆臂31的固定支座4,需要注意的是,固定支座4固定的具体位置需要根据飞行器的实际需求提前确定,本实施例优选增设与摆臂31数量相同的固定支座4,且将固定支座4分别固定于:

当摆臂31伸展为一字型(即夹角34为180度)时,每个摆臂31自与转动机构32相连的一端起,大概2/3处位置所对应的底仓2的底部。

具体地,固定支座4应为一种可自动固定和支撑的结构,通过在固定支座4(或底仓相应位置)上装设传感器或限位开关等能够感应摆臂31位置的感应元件,给主要操作控制装置发出感应信号,进而控制固定支座4动作。本实施例优选固定支座4为一种可自动升降的支撑结构,主要包括固定安装于底仓2底部的底座41、自动伸缩杆42、支撑部43,其中,

自动伸缩杆42可以选择电动推杆、气动推杆、液压推杆等,且均通过电路与主要操作控制装置相连,该自动伸缩杆42一端固接于底座41,另一端固接于支撑部43;

支撑部43可以制成一矩形托板,托板顶面设为橡胶锯齿面(或者其他具有较大摩擦力的面),具体如6a和7a所示,使摆臂31在竖向上,增加了第二个支撑点,在水平方向上,与橡胶锯齿面的摩擦力有效的抑制了其所受的离心力,为增加摩擦力,也可以将摆臂31底面制成毛面;

支撑部43也可以制成一中间带有凹槽的厚托板,凹槽位置与摆臂31需要固定的位置相对应,凹槽的尺寸与摆臂31的宽度和厚度相啮合,具体如6b和7b所示,通过凹槽对摆臂31进行支撑和固定。

下面简单介绍一下固定支座飞行时的动作轨迹:

在飞行器起飞前,先通过主要操作控制装置将固定支座4设为待工作状态(如图6),即控制自动伸缩杆42缩为最短,使固定支座4置为最低高度,且该高度应低于摆臂31距底仓2的垂直高度。当需要保持摆臂31伸展为一字型状态稳定飞行时,主要操作控制装置控制转动机构32旋转,直至夹角34为180度时停止旋转,然后控制自动伸缩杆42伸长,进而带动支撑部43向上升,直至感应元件发出接触信号时停止上升,支撑部43进入工作状态(如图7),与摆臂31有效接触,使摆臂31获得转动机构32以外的第二个支撑点,通过两个支撑点来保证摆臂31的稳定。当飞行器需要通过调整夹角34而改变飞行状态时,仍由主要操作控制装置控制固定支座4下降至最低的待工作状态,然后控制转动机构32旋转,使摆臂31进入下一指定位置,同样的,如下一指定位置是需要长时间保持的飞行状态,也可以相应的增设固定支座4,以保证摆臂31的稳定。

以上方案的电动控制和驱动部分的工作原理属于成熟的公知技术,在此不做赘述。

以上结合附图对本发明的各种实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以对其作出种种变化。例如,机臂组件和螺旋桨的安装位置、数量,底仓的开口位置和尺寸等,都可以根据实际使用场合和要求进行变化和调整。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

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