带气囊伞帽的旋翼机的制作方法

1.本发明涉及一种旋翼机，特别涉及一种能够垂直升降，并且即使在完全失去动力的情况下也能够以自由降落方式安全落地的旋翼机，可适用于载人飞行器。


背景技术：

2.旋翼机上升的动力主要由飞行过程中前方气流吹动旋翼旋转而产生，因此旋翼机起飞时，通常需要较长的滑跑距离才能慢慢爬升，即不能垂直起升。同理，也不能垂直下降和在空中悬停。不仅如此，当旋翼机近地面飞行或者处于起升或降落过程中时，旋翼旋转产生的升力有限且不够稳定，因此导致旋翼机的姿态稳定性也较差，从而直接影响旋翼机的安全性。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种带气囊伞帽的旋翼机，其能实现垂直升降和悬停，并在完全失去动力的情况下也能够以自由降落方式安全落地。
4.本发明的主要技术方案有：一种带气囊伞帽的旋翼机，包括机身和安装在所述机身的顶部的旋翼，所述旋翼的上方安装有气囊伞，所述气囊伞是伞状撑开的气囊，所述气囊内充填有密度小于空气的气体。
5.所述带气囊伞帽的旋翼机还设有支架，所述气囊伞的边缘固定在所述支架上以保持撑开状态，所述支架安装在所述机身上，所述旋翼在前后方向上优选为完全处于所述伞状物的遮罩范围内。
6.所述气囊伞可以为左右对称结构，所述支架的左右两侧局部边缘分别固定设有水平方向向左和向右延伸的左翼板和右翼板，所述旋翼在左右方向上优选完全处于所述气囊伞、左翼板和右翼板的遮罩范围内。
7.撑开状态下，所述气囊伞的边缘可以呈圆形或前后长度大于左右宽度的近似椭圆形。
8.所述气囊伞的外表面优选为流线型平滑曲面，靠前的表面的流线型坡度较缓，靠后的表面的流线型坡度较陡，整体呈鸭舌帽形。
9.所述气囊优选为设有多个气囊单元的整体结构，每个所述气囊单元各自密封，每个所述气囊单元上各自设有带反向阀的进气口。
10.所述气囊内充填的气体优选为氦气。
11.所述带气囊伞帽的旋翼机还优选设有发动机和离合器，所述旋翼通过所述离合器与所述发动机连接。
12.所述旋翼旋转起来所对应的圆形区域不超出所述气囊伞在与旋翼轴心线相垂直的相应平面上的投影区域。
13.所述机身优选采用内外双层结构，内层以内为机舱，内外层之间可以分散设有若
干抗震弹簧，所述抗震弹簧的两端分别抵在内层的外表面与外层的内表面上，内层和外层之前的其余空腔采用泡沫塑料填充。
14.所述支架相对所述机身的角度优选为可调的。
15.本发明的有益效果是：由于采用气囊伞本身提供的升力，使得旋翼机能始终保持垂直姿态，再配合动力旋翼带动气流使气囊伞获得向上的动力，旋翼转速越高，气囊伞获得的向上的动力就越大，使得本发明的旋翼机能够垂直起降以及悬停。对于起降场地要求大为降低，并且动力节省明显，有利于延长航程，进一步扩展了旋翼机的应用领域。
16.利用离合器将所述旋翼与发动机连接起来，让旋翼主动旋转，带动气流使气囊伞获得向上的动力，旋翼转速越高，气囊伞获得的向上的动力就越大，使得降落伞效果尤为明显，即使是在旋翼机靠近地面的高度上，气囊伞也能提供足够、稳定的升力，该升力足以保持机身姿态的平衡和稳定，因此能够很好地解决现有旋翼机在靠近地面时（包括飞行和起降过程）机身姿态不稳甚至有侧翻风险的问题，极大地提升了旋翼机的稳定性和安全性。
17.由于气囊伞始终都能提供向上的动力，并不受旋翼状态的影响，因此即使没有动力，旋翼机也能以自由降落方式缓慢下降并最终安全落地，因此安全性显著提高。
18.由于采用内胆式机身，抗震性能显著提升，机身寿命长，且乘坐体验好，也从另一方面提高了安全性。
附图说明
19.图1是本发明的一个实施例的结构示意图；图2是图1所示实施例的俯视方向视图（透明效果）；图3是图1所示实施例的后视方向视图。
20.附图标记：2、气囊伞；2
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1、气囊单元；3、支架；4、左翼板和右翼板；5、转轴；6、旋翼；10、动力扇；11、尾翼；12、起落架；13、舱门；14、抗震弹簧；15、泡沫塑料。
具体实施方式
21.本发明公开了一种摔不死的新型旋翼机，如图1
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3所示，包括机身和安装在所述机身的顶部的旋翼6，所述旋翼的上方安装有气囊伞2，所述气囊伞是伞状撑开的气囊，所述气囊内充填有密度小于空气的气体，例如氦气。这里称“伞状”是为突出所述气囊以尽可能延展的姿态遮罩在所述旋翼的上方的状态，并非是对气囊形状的限定，事实上，所述气囊伞可以是任意形状。气囊伞能够规范旋翼机的姿态，使旋翼机在失去动力或在水面降落时也能保持垂直姿态。根据上述结构特征，本发明也可称为“摔不死的带气囊伞帽的旋翼机”。
22.另外，所述旋翼旋转起来所对应的圆形区域优选为不超出所述气囊伞在与旋翼轴心线相垂直的相应平面上的投影区域，以便使旋翼旋转时所带动的气流几乎全部流向气囊伞，充当支撑气囊伞的源动力，使能量利用率最大化。
23.由于只要气囊伞本身处于正常状态，气囊伞就能提供向上的动力，该动力不受旋翼是否停转的影响，因此在竖直方向上气囊伞提供的向上的动力能抵消旋翼机本身的部分重力，就能够规范旋翼机垂直姿态并有助于空中悬停。
24.所述带气囊伞帽的旋翼机还可设有发动机、离合器，需要时所述旋翼通过离合器
与发动机连接，使所述旋翼成为带动力旋翼。所述发动机为处于特殊阶段或过程的旋翼机提供动力源，促使所述旋翼临时主动旋转。带动力旋翼主要用于助力垂直起降。
25.在起飞过程中可以先利用离合器将所述旋翼与发动机连接起来，让所述旋翼主动旋转，带动气流使气囊伞获得向上的初始动力，并且，所述旋翼本身也产生一定的举力，旋翼和气囊伞相互配合，实现垂直起飞。由于所述旋翼和气囊伞同时提供上升的动力，可以缩短垂直起飞的过程。
26.在降落过程中，同理利用离合器将所述旋翼与发动机连接起来，让旋翼主动旋转，带动气流使气囊伞获得向上的动力，旋翼转速越高，气囊伞获得的向上的动力就越大，使得降落伞效果尤为明显，即使是在旋翼机靠近地面的高度上，气囊伞也能提供足够、稳定的升力，该升力足以保持机身姿态的平衡和稳定，因此能够很好地解决现有旋翼机在靠近地面时（包括飞行和起降过程）机身姿态不稳甚至有侧翻风险的问题，极大地提升了旋翼机的稳定性和安全性，很好地体现“摔不死”特点。
27.所述带气囊伞帽的旋翼机还设有支架3，所述气囊伞的边缘固定在所述支架上以保持撑开状态，所述支架安装在所述机身上，附图所示实施例中，所述支架可连接在所述旋翼的转轴5上。所述支架可以包括平面支撑环和若干支撑杆，所述若干支撑杆的上端与所述平面支撑环连接，所述若干支撑杆的下端与所述旋翼的转轴连接，所述若干支撑杆围绕所述旋翼的转轴一周间隔分布且各自倾斜设置。所述旋翼在前后方向上应完全处于所述气囊伞的遮罩范围内。在附图所示实施例中，即所述旋翼的直径不大于所述伞状物撑开状态下前后方向的最大尺寸。
28.所述支架用于保障气囊伞的面积的有效展开，并能对所述气囊伞的姿态进行调整。
29.以附图所示实施例为例，所述支架可相对所述转轴固定安装，支架的平面支撑环保持与旋翼所在平面平行。当所述旋翼根据需要倾动时，所述气囊伞随所述旋翼同步倾动。所述支架也可以采用角度可调的方式安装在所述转轴或机身上，并可以独立于所述旋翼单独调节倾角，使旋翼机在飞行过程中能以更灵活且安全的飞行姿态自如应对更多种、更复杂的气流状况。
30.所述气囊伞优选为左右对称结构。
31.所述支架的左右两侧边缘分别固定设有水平方向向左和向右延伸的左翼板和右翼板4。所述左翼板和右翼板也是所述支架的一部分，在本实施例中，分别固定在所述平面支撑环的左右两侧中段边缘上，当然所述气囊伞与左右翼板之间也是相对固定的。所述左翼板和右翼板可以作为所述气囊伞在左右方向上的延伸。所述旋翼在左右方向上完全处于所述气囊伞、左翼板和右翼板的遮罩范围内。在附图所示实施例中，即所述支架的中心固定在所述旋翼的转轴上的情况下，所述旋翼的直径不大于所述左翼板与右翼板上相距最远的两点之间的距离。
32.撑开状态下，所述气囊伞的边缘可以呈圆形或前后长度大于左右宽度的椭圆形，这里所说的圆形、椭圆形既包括严格几何意义上的圆形、椭圆形，也包括近似的圆形、椭圆形，实践中往往后者更具有普遍意义。根据所述气囊伞的边缘的形状，所述支架的平面支撑环相应做出圆形或椭圆形。
33.所述气囊伞的外表面优选为流线型平滑曲面，靠前的表面的流线型坡度较缓，靠
后的表面的流线型坡度较陡，整体呈鸭舌帽形。所述气囊伞也可以称为伞状帽、伞帽、气囊伞帽。本申请的新型旋翼机即指带气囊伞帽的旋翼机。采用上述外形的气囊伞可以进一步有效减小飞行中的风阻，减少动力损耗，提高动作灵活性。
34.所述机身优选采用内外双层结构，也可以称为内胆式机身。内层以内为机舱，采用高强度材料制成，内外层之间分散设有若干抗震弹簧14，每个所述抗震弹簧的两端分别抵在内层的外表面与外层的内表面上，内层和外层之前的其余空腔采用泡沫塑料15填充。机身上开设有舱门13，起落架12固定在机身的底部。采用上述具有柔性防振特点的机身结构可以有效减小振动对机身的影响，延迟机身寿命，也提高乘坐舒适度，机身的强度和抗震性能都得到明显的提升，进一步提高了旋翼机的安全性。
35.所述机身的后半部、尾翼11的前部还可以设有后置的动力扇10，主要用于提供旋翼机前进的动力。
36.所述气囊优选采用设有多个气囊单元的整体结构，即此时的所述气囊伞是伞状撑开的气囊组合。每个所述气囊单元各自密封，每个所述气囊单元上均各自设有带反向阀的进气口。充气时各个气囊单元整体同步充气，充满时反向阀自动关闭。采用多个气囊单元的结构，一旦某一气囊单元发生漏气，仍然有其他大量的气囊单元处于正常充气状态，可靠性更好。
37.本发明的飞行特点是：1、起飞垂直上升：此时旋翼与发动机连接主动旋转，带动气流旋转，再输向气囊伞，使气囊伞获得向上的动力。旋翼本身也产生一定举力而使旋翼机垂直起飞。
38.2、水平向前飞行：当垂直上升脱离地面后，动力扇工作产生向前的推力，此时可减少发动机主动旋转的动力，使旋翼接近无动力旋转状态，整个旋翼机在动力扇、旋翼、气囊伞的共同作用下，向前飞行和升降。
39.3、滑翔飞行：由于气囊伞本身可以通过支架进行姿态调整来滑翔飞行，旋翼本身也能提供升力，使得本发明的旋翼机具有滑翔飞行的各种功能。
40.4、垂直降落：本发明的旋翼机降落时，旋翼逐渐从发动机获得使得降落缓慢而无需向前滑行的动力。
41.5、空中悬停：与垂直起升过程相似，旋翼与发动机连接主动旋转，带动气流旋转，气流向上冲向气囊伞，旋翼与气囊伞作用力合成，形成能够克服旋翼机重力的举力，因此可使本发明的旋翼机在空中悬停。
42.本发明是目前最安全，能耗最少，性价比最高和具备垂直升降、并在完全失去动力情况下能够以自由降落方式安全落地的旋翼机，由于载人飞行器对于安全性、飞行姿态稳定性的要求更为看重，因此尤其在载人旋翼机上采用本发明的技术方案更能突显其优势。