一种垂直起降的水空两栖飞行器的制作方法

本发明属于航空器技术领域，更具体的说是涉及一种垂直起降的水空两栖飞行器。

背景技术：

航空器可分为固定翼和旋转翼两大类，固定翼常见于水平起降航空器（如喷气式客机），而旋转翼常见于垂直起降航空器（如直升机）。就目前已经达到的技术水平来说，固定翼航空器可以高速飞行，操作简便，但需依托跑道起降。旋转翼航空器可以垂直起降，不需依托跑道起降，适应性强，但是机理失调，操控复杂，飞行速度慢，燃油效率低。这些航空器各有特点，且功能强大，但它们面临的一个局限性是：只能在空中工作，不能应用于空中和水中协同观察。

此外，在空气中飞行的无人机中，四旋翼甚至多旋翼式飞行技术受到越来越多的应用。多旋翼飞行控制比较简单，可实现无人机的垂直升降、悬停、前进后退等多个动作，机动性比较灵活，但是多旋翼式飞行能量转换效率比较低，大大影响了无人机的航程和活动范围，而传统固定翼式飞机，不能垂直起降、悬停，机动性较差。

因此，如何提供一种能够垂直起降、水空两栖的宽体翼飞行器是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种垂直起降的水空两栖飞行器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种垂直起降的水空两栖飞行器，包括：密封的主控舱体和对称设置的机翼；还包括：设置在所述主控舱体内部的主控电路板，分别与所述主控电路板电性连接的浮力调节机构和俯仰调节机构；所述机翼上安装有与所述主控舱体平行的若干支架横杠；所述支架横杠上安装有副翼；所述主控舱体的两端设有旋翼和尾翼；

安装在所述尾翼上的尾部螺旋桨；所述尾部螺旋桨包括旋转轴、套接在所述旋转轴外部的多个轴套、与所述轴套连接的多个桨叶一；每个所述轴套的两端设有配合结构，且由所述配合结构形成配合面；相互配合的所述轴套配合面之间的旋转活动空间形成配合角；所述旋转轴最下方的桨叶为主动桨叶，所述旋转轴直接驱动所述主动桨叶的轴套带动所述主动桨叶旋转，所述主动桨叶的轴套带动上方相邻的从动桨叶的轴套，所述从动桨叶的轴套又带动上方相邻的从动桨叶的轴套，使得同一组桨叶可按照所述配合结构确定的配合角依次展开；

其中，所述浮力调节机构通过控制所述尾翼上的所述尾部螺旋桨来实现所述飞行器的垂直起降；所述俯仰调节机构通过控制所述旋翼和所述副翼来维持所述飞行器的平稳飞行。

本发明中，安装在尾部螺旋桨上的桨叶一具有起降时像折扇一样打开，而飞行时像折扇一样收存的效果。并且轴套与桨叶一对应连接，而旋转轴与最下边的轴套相连，旋转轴驱动最下边的轴套，下边的轴套依次驱动上边的轴套，由此旋转轴可以驱动一组桨叶一转动。

另外，在有配合结构形成的配合面中，在轴套转动到配合角时才能对应轴套转动。以及轴套扇的配合结构具有单向性，正方向转动时可以按照配合角锁止驱动，反向转动时配合面解锁而使的上、下轴套可以自由转动复位。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明具有可实现垂直起降和水平飞行两种工作模式的平稳转换和有效兼容，具有自动适应的特性，可有效减少人工操作介入，提高飞行器反应的速度、灵敏度、容错能力、安全性和持续航行时间，具有机理协调、结构简单、成本低廉、可靠性高、适应性好等优点。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，所述主控舱体的顶部设置有天线，所述天线采用通信天线及gps/北斗定位天线。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果：设置在主控舱体顶部的天线用来辐射和接收无线电，通过地面遥控飞行器以实现垂直起降、改变飞行方向、水中滑行的目的。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，所述旋翼布置在垂直方向上，所述旋翼包括桨叶二和电机，所述桨叶二与机身垂直且相对于机身左右对称。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，所述桨叶二为折叠的桨叶，当所述飞行器在水下航行时，所述旋翼不转动，所述桨叶二在水阻力作用下会收拢；而当所述飞行器在空中飞行时，所述旋翼转动，所述桨叶二在旋转惯性和空气阻力的作用下展开。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果：本发明中，通过地面遥控主控电路板，以使通过俯仰调节机构控制旋翼来完成飞行器的方向转换。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，所述配合角按照所述旋转轴上的桨叶数目均分360度确定。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果：本发明通过限定配合角按照同一根旋转轴上的桨叶数目均分360度确定，以保证一根旋转轴带动各轴套正向旋转至被相互锁止后其上各桨叶相互间均分360°圆周角。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，所述桨叶一的翼型为成熟机翼翼型，所述桨叶一的外形为等宽结构或外宽内窄的斧状结构。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果：本发明中的桨叶一采用宽弦翼型，可提高升力且有富裕，可以将富裕的升力用于提高飞行稳定性，实现超驱动垂直起降。

而桨叶一采用刚性宽弦厚旋翼时，旋翼质量较大，还可以在翼尖配置金属部件，进一步加大旋翼转动惯量，有利于加大旋翼蓄能，实现有动力起飞时的地面加速和无动力自转迫降时的柔性着陆。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，在所述飞行器垂直起降时，所述旋转轴正方向旋转，所述主动桨叶带动所述从动桨叶按照所述配合结构确定的所述配合角依次展开；在所述飞行器水平飞行时，所述旋转轴自由转动，所述配合结构的配合面锁止释放，所述桨叶一在迎面气流吹拂下收合，以降低空气阻力并作为固定翼。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果：本发明的尾翼只负责垂直起降时提供升力，不负责转向和姿态控制，回避了飞行器在高速前飞时出现的各种偏转、振动、扭矩，并且因尾翼取消了挥舞铰、摆振铰和斜盘，使得结构简化、成本降低、可靠性提高。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，在所述飞行器紧急坠落的情况下，所述主动桨叶在上行气流吹动下正方向自旋旋转，继而带动整组所述桨叶一自动依次展开，实现正方向无动力自旋迫降。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，所述主控舱体的内部还设有打气/抽气泵。

优选的，在上述一种垂直起降的水空两栖飞行器中，紧贴所述主控舱体的底端设有充气橡皮袋，且所述充气橡皮袋与所述打气/抽气泵连接。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果：本发明在空中飞行时维持一定负压使得橡皮袋紧贴主控舱体，当飞行器飞到水面上空需要降落水上时，可用打气泵使橡皮袋充分充气，变成橡皮筏，体积膨胀到飞行器能排开水量足以支撑机重时，缓缓降落水面。在水面上可用尾喷口推进，尾两侧喷口控制飞行器的转向。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种垂直起降的水空两栖飞行器，有如下的有益效果：

本发明所述的垂直起降飞行的水空两栖的宽体翼飞行器，通过将多旋翼和固定翼结合，使得飞行器不仅能够在空中垂直升降并大范围飞行，还可以在水中长时间、长航程工作，并且可实现空中飞行和水中航行之间随意切换，可完成空中和水中协同观测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明水空两栖飞行器的俯视示意图。

图2附图为本发明水空两栖飞行器的左视示意图。

图3附图为本发明尾部螺旋桨的主视示意图。

图4附图为本发明尾部螺旋桨的左视示意图。

图5附图为本发明尾部螺旋桨的两轴套相互配合时剖视示意图。

图6附图为本发明尾部螺旋桨的两轴套相互配合时a-a剖视示意图。

图7附图为本发明尾部螺旋桨的两轴套相互配合时b-b剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种垂直起降的水空两栖飞行器，不仅结构紧凑、设计合理，而且能够垂直起降，可实现空中飞行和水中航行之间随意切换，以及能够完成空中和水中协同观测，因此本发明所公开的垂直起降的水空两栖飞行器极具市场应用与推广价值。

请参见附图1，本发明提供了一种垂直起降的水空两栖飞行器，具体包括：

密封的主控舱体1和对称设置的机翼2；还包括：设置在主控舱体1内部的主控电路板3，分别与主控电路板3电性连接的浮力调节机构4和俯仰调节机构5；机翼2上安装有与主控舱体1平行的若干支架横杠6；支架横杠6上安装有副翼7；主控舱体1的两端设有旋翼8和尾翼9；

安装在尾翼9上的尾部螺旋桨10；尾部螺旋桨10包括旋转轴11、套接在旋转轴11外部的多个轴套12、与轴套12连接的多个桨叶一13；每个轴套12的两端设有配合结构14，且由配合结构14形成配合面；相互配合的轴套配合面之间的旋转活动空间形成配合角15；旋转轴11最下方的桨叶为主动桨叶，旋转轴11直接驱动主动桨叶的轴套带动主动桨叶旋转，主动桨叶的轴套带动上方相邻的从动桨叶的轴套，从动桨叶的轴套又带动上方相邻的从动桨叶的轴套，使得同一组桨叶按照配合结构确定的配合角依次展开；

其中，浮力调节机构4通过控制尾翼9上的尾部螺旋桨10来实现飞行器的垂直起降；俯仰调节机构5通过控制旋翼8和副翼7来维持飞行器的平稳飞行。

其中，尾部螺旋桨10的具体结构参见说明书附图3和附图4；以及旋转轴11、轴套12和配合结构14三者之间具体的位置关系参见说明书附图5、附图6和附图7。

需要说明的是，本发明通过设置在主控舱体顶部的天线接收来自地面遥控的无线电，以控制主控电路板，并通过俯仰调节机构控制旋翼来完成飞行器的方向转换和控制副翼来维持飞行器的平稳飞行，以及通过浮力调节机构控制尾翼上的尾部螺旋桨来完成飞行器的垂直起降。

另外，本发明采用浮动总距的设计，总距操纵杆释放以后，桨叶可以在的一定的正攻角和负攻角范围内围绕总距铰自由浮动。在飞行器起飞或紧急坠落的情况下，桨叶一13的总距铰可以在总距调节范围内自由浮动，以迅速启动旋翼自旋，加大旋翼蓄能，实现飞行器的蓄能起飞或无动力自旋柔性迫降，更好地提高旋翼的工作稳定性和自适应能力。在起飞和着陆时，通过调整桨叶一13的总距铰，加大负攻角，主动形成上洗气流或侧洗气流，可以进行超驱动起降，有效抵抗阵风扰动，提高飞行稳定性和安全性。同时，还可以大大减少下洗气流，从而抑制地面扬尘，改善着陆条件，提高飞行安全性和鲁棒性。

参见说明书附图2，为了进一步优化上述技术方案，主控舱体1的顶部设置有天线16，天线16采用通信天线及gps/北斗定位天线。

为了进一步优化上述技术方案，旋翼8布置在垂直方向上，旋翼8包括桨叶二17和电机，桨叶二17与机身垂直且相对于机身左右对称。

为了进一步优化上述技术方案，桨叶二17为折叠的桨叶，当飞行器在水下航行时，旋翼8不转动，桨叶二17在水阻力作用下会收拢；而当飞行器在空中飞行时，旋翼8转动，桨叶二17在旋转惯性和空气阻力的作用下展开。

为了进一步优化上述技术方案，配合角15按照旋转轴1上的桨叶数目均分360度确定。

为了进一步优化上述技术方案，桨叶一13的翼型为成熟机翼的翼型，桨叶一13的外形为等宽结构或外宽内窄的斧状结构。

为了进一步优化上述技术方案，在飞行器垂直起降时，旋转轴11正方向旋转，主动桨叶带动从动桨叶按照配合结构14确定的配合角15依次展开；在飞行器水平飞行时，旋转轴11自由转动，配合结构14的配合面锁止释放，桨叶一13在迎面气流吹拂下收合，以降低空气阻力并作为固定翼。

为了进一步优化上述技术方案，在飞行器紧急坠落的情况下，主动桨叶在上行气流吹动下正方向自旋旋转，继而带动整组桨叶一13自动依次展开，实现正方向无动力自旋迫降。

为了进一步优化上述技术方案，主控舱体1的内部还设有打气/抽气泵。

为了进一步优化上述技术方案，紧贴主控舱体1的底端设有充气橡皮袋18，且充气橡皮袋18与打气/抽气泵连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。