一种涵道升力体和涵道飞行器

1.本发明涉及无人机领域，特别涉及一种涵道升力体和涵道飞行器。


背景技术：

2.传统单涵道旋翼式飞行器在转动平面上只有电机和螺旋桨转动，涵道体不动，转动惯量小，平稳性差；涵道体迎风面积大，在有侧风的环境中受到风的阻力大，需要用较大的电功率产生抵消风阻的力；遇侧风、突风时不能提供较大的稳定力矩，飞行器振动大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种涵道升力体，涵道升力体的涵道壳体与旋翼反向旋转，转动惯量大，可以提供较大的稳定力矩，从而增加无人机的稳定性，遇到侧风和突风时可以显著的减小无人机的振动。
4.本发明的技术方案是：一种涵道升力体，包括旋翼和涵道壳体，旋翼通过支撑架在涵道壳体的涵道内定位，旋翼的中心轴线与涵道中心线重合，电机固定在支撑架上，电机的转子与旋翼的中心轴固定连接，当旋翼的旋翼桨叶旋转时，涵道壳体会反方向旋转。
5.进一步地，所述涵道壳体的截面为翼型。
6.进一步地，还包括固定翼，固定翼固定在涵道壳体的外表面上，固定翼围绕涵道壳体的中心线对称布置。
7.进一步地，所述固定翼是柔性翼。
8.进一步地，所述固定翼的外表面蒙皮是为柔性材质；所述固定翼内布置有高强度抗拉绳索，与涵道升力体固定在一起。
9.进一步地，所述固定翼的外表面蒙皮是橡胶、聚氨乙烯、聚氯乙烯、硅胶材质的一种。
10.进一步地，所述高强度抗拉绳索是尼龙绳、高分子聚乙烯纤维绳、钢丝的一种。
11.另一方面，一种涵道飞行器，包括上述的涵道升力体。
12.进一步地，所述涵道飞行器为系留飞行器。
13.本发明具有以下有益效果：旋翼桨叶旋转时会产生一个反扭力矩作用到涵道飞行器的涵道升力体上，涵道飞行器的涵道升力体在反扭力矩作用下发生自转，有侧风时涵道升力体较其他多旋翼无人机在同样的总重条件下迎风面积小且由于类似翼型的截面阻力小，能有效降低能耗；涵道升力体的旋翼桨叶和涵道升力体的快速旋转具有陀螺效应，能有效抵消涵道升力体的振动，遇突风时可以提供稳定力矩，从而提升涵道升力体的稳定性和环境适应性；涵道升力体是一个翼型圆盘，在侧风作用下能产生额外升力，从而降低无人机能耗；固定翼为柔性翼，柔性翼在侧风作用下会发生柔性形变，从而减小侧风对无人机的干扰，增加无人机稳定性；遇到突风时，柔性翼可发生柔性变形，减小突风对无人机的干扰，进一步增加无人机的稳定性。
附图说明
14.图1是本发明的涵道飞行器的三维立体示意图。
15.图2是涵道升力体的部分截面图。
16.图3是本发明的固定翼的剖面图。
17.其中，上述附图包括以下附图标记：1、旋翼；2、支撑架；3、涵道壳体；4、固定翼；5、电机。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图1所示，一种涵道升力体，包括旋翼1和涵道壳体3，旋翼1通过支撑架2在涵道壳体3的涵道内定位，旋翼1的中心轴线与涵道中心线重合，当旋翼1的旋翼桨叶旋转时，涵道壳体3会反方向旋转；电机5固定在支撑架2上，电机5的转子与旋翼1的中心轴固定连接。
22.旋翼设置在涵道壳体3内，能抑制翼尖扰流，减小旋翼旋转阻力；旋翼1的旋翼桨叶旋转时会产生一个反扭力矩作用到涵道壳体3上，涵道壳体3在反扭力矩作用下发生自转，有侧风时涵道壳体3较其他多旋翼无人机在同样的总重条件下迎风面积小且由于类似翼型的截面阻力小，能有效降低能耗；旋翼桨叶和涵道壳体3的快速旋转具有陀螺效应，能有效抵消涵道飞行器的振动，遇突风时可以提供稳定力矩，从而提升涵道飞行器的稳定性和环境适应性。
23.涵道壳体3的截面为翼型，前缘半径介于10％-20％弦长，涵道入口为连续光滑的曲面，在侧风作用下能产生额外升力，从而降低无人机能耗。
24.涵道升力体还包括固定翼4，固定翼4固定在涵道壳体3的外表面上，固定翼围绕涵道壳体的中心线对称布置，固定翼4随着涵道壳体3作旋转运动，从而提供额外升力。
25.固定翼4是柔性翼，有侧风时刚性翼上下挥舞会导致涵道飞行器全机振动；遇突风时刚性翼上的升力突然加大会立即作用于无人机机体上，会造成无人机振动甚至失稳。固定翼4为柔性翼，柔性翼在侧风作用下会发生柔性形变，从而减小侧风对无人机的干扰，增加无人机稳定性；遇到突风时，柔性翼可发生柔性变形，减小突风对无人机的干扰，进一步增加无人机的稳定性。
26.固定翼4的外表面蒙皮是橡胶或聚氨或聚氯乙烯或硅胶等柔性材质。
27.固定翼4内布置有高强度抗拉绳索，与涵道壳体3固定在一起，用来承载固定翼4桨叶的离心力，材质可以是尼龙、高分子聚乙烯纤维绳、钢丝等。
28.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种涵道升力体，包括旋翼和涵道壳体，旋翼通过支撑架在涵道壳体的涵道内定位，旋翼的中心轴线与涵道中心线重合，电机固定在支撑架上，电机的转子与旋翼的中心轴固定连接，其特征在于：当旋翼的旋翼桨叶旋转时，涵道壳体会反方向旋转。2.根据权利要求1所述的一种涵道升力体，其特征在于：所述涵道壳体的截面为翼型。3.根据权利要求1所述的一种涵道升力体，其特征在于：还包括固定翼，固定翼固定在涵道壳体的外表面上，固定翼围绕涵道壳体的中心线对称布置。4.根据权利要求3所述的一种涵道升力体，其特征在于：所述固定翼是柔性翼。5.根据权利要求4所述的一种涵道升力体，其特征在于：所述固定翼的外表面蒙皮是为柔性材质；所述固定翼内布置有高强度抗拉绳索，与涵道升力体固定在一起。6.根据权利要求5所述的一种涵道升力体，其特征在于：所述固定翼的外表面蒙皮是橡胶、聚氨乙烯、聚氯乙烯、硅胶材质的一种。7.根据权利要求5所述的一种涵道升力体，其特征在于：所述高强度抗拉绳索是尼龙绳、高分子聚乙烯纤维绳、钢丝的一种。8.一种涵道飞行器，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的涵道升力体。9.根据权利要求8所述的一种涵道飞行器，其特征在于：所述涵道飞行器为系留飞行器。

技术总结
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种涵道升力体和涵道飞行器，所述涵道升力体包括旋翼和涵道壳体，旋翼通过支撑架在涵道壳体的涵道内定位，旋翼的中心轴线与涵道中心线重合，电机固定在支撑架上，电机的转子与旋翼的中心轴固定连接，当旋翼的旋翼桨叶旋转时，涵道壳体会反方向旋转；本发明涵道升力体的旋翼桨叶和涵道升力体的快速旋转具有陀螺效应，能有效抵消涵道飞行器的振动，遇突风时可以提供稳定力矩，从而提升涵道升力体的稳定性和环境适应性。性。性。


技术研发人员：刘振臣 符海玉 李瑞斌
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2022/11/25