一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器

本发明涉及航空，尤其涉及一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器。

背景技术：

1、当前我国促进航空低碳减排、保障绿色环境对以民用飞机为主的航空装备提出了迫切需求，但是，就该领域目前的技术发展而言，存在以下局限性：现有的新能源民用飞机，仍然主要采用传统涡轮发动机驱动或电机驱动模式，主要的创新发展集中于对传统燃油的替代，存在着功率低、动力传动系统复杂、飞行速度低等问题；从飞机的构型来看，目前的飞机构型仍然主要采用传统的固定翼飞机设计和旋翼直升机设计两种模式。

2、但是，两种模式不论是大展长的扁平机翼还是细长的直升机旋翼都是一种一端固定一端自由的悬臂式薄壁梁结构，这种构型特有的大变形和结构根部连接区域的集中高载，都严重制约气动和结构两方面设计效率的提升，以及在飞行中不能很好的进行姿态控制调整。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，以解决现有飞行器设计动力系统复杂、叶片或翼根处盈利集中严重，以及不能改变叶片安装角，导致不能改变飞行器飞行方向的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，包括静止机身、上旋转机身和下旋转机身；

3、所述静止机身包括内静止机身，所述内静止机身的外侧套设有外静止机身，且内静止机身和外静止机身之间连接有若干个连接杆；

4、所述上旋转机身和下旋转机身转动设置在内静止机身和外静止机身之间，所述上旋转机身和下旋转机身均包括内旋转机身和外旋转机身，所述内旋转机身和外旋转机身之间安装若干个叶片，其中，每个叶片的叶根处均安装有变距作动器，所述上旋转机身和下旋转机身内均安装有电磁线圈组，且在两个电磁线圈组的配合下，能够驱动上旋转机身和下旋转机身绕着内静止机身进行旋转，且上旋转机身和下旋转机身的旋转方向相反。

5、优选的，所述内静止机身为圆柱形壳体结构，其顶部和底部均固定安装有气流整流罩，所述外静止机身的剖面为锥形。

6、优选的，所述内旋转机身通过转动轴承与内静止机身转动连接，所述外旋转机身通过滚珠组和滚柱组和外静止机身转动连接。

7、优选的，所述上旋转机身内的叶片和下旋转机身内的叶片的扭曲方向相反。

8、优选的，所述叶片采用oa209翼型，所述叶片叶根处的旋转半径为540mm，叶尖旋转半径为1250mm，叶片扭转角9°，叶片弦长175mm。

9、优选的，所述上旋转机身和下旋转机身内的电磁线圈组安装在外旋转机身内。

10、优选的，所述上旋转机身内的电磁线圈组和下旋转机身内的电磁线圈组通入的电流流向相反。

11、本发明的有益效果如下：

12、一、具有优异的结构强度性能，通过将叶片两端都进行固定，能极大提高叶片刚度，从而减小振动的幅度、减小疲劳损伤；同时极大减小叶片根部的应力集中问题。提高了结构的可靠性，能在相同的安全度下减轻结构的重量。

13、二、具有优异的气动设计效率，两端固定的叶片与涵道之间无缝隙，能极大减少旋翼飞机中常见的、且占比很大的叶尖诱导阻力；再有，上下机身以相反的方向进行旋转，能相互抵消旋转扭矩，由此静止机身不会发生旋转。

14、三、具有优异的电磁驱动功率和效率，将产生旋转力矩的电磁线圈组布置在旋转结构的外圈，由此极大提高了电磁力的力臂，使相同电磁力所能产生的旋转驱动力矩大大增加；同时，由于电磁线圈直接带动旋转机身和叶片进行旋转，从而极大简化了传统旋翼结构所需要的变速齿轮组和复杂的传动机构，从而减轻飞行器的质量，综上，飞行器能拥有更好的能源利用率。

15、四、具有优异的姿态控制调整，计算机通过变距作动器调节每片桨叶的安装角，从而实现对飞行器的姿态控制，其控制原理与直升机的基本姿态控制基本相同。

技术特征：

1.一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，包括静止机身(1)、上旋转机身(2)和下旋转机身(3)；

2.根据权利要求1所述的一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，所述内静止机身(11)为圆柱形壳体结构，其顶部和底部均固定安装有气流整流罩，所述外静止机身(13)的剖面为锥形。

3.根据权利要求1所述的一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，所述内旋转机身(7)通过转动轴承(4)与内静止机身(11)转动连接，所述外旋转机身(8)通过滚珠组(5)和滚柱组(14)和外静止机身(13)转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，所述上旋转机身(2)内的叶片(9)和下旋转机身(3)内的叶片(9)的扭曲方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，所述叶片(9)采用oa209翼型，所述叶片(9)叶根处的旋转半径为540mm，叶尖旋转半径为1250mm，叶片扭转角9°，叶片弦长175mm。

6.根据权利要求1所述的一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，所述上旋转机身(2)和下旋转机身(3)内的电磁线圈组(6)安装在外旋转机身(8)内。

7.根据权利要求6所述的一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，其特征在于，所述上旋转机身(2)内的电磁线圈组(6)和下旋转机身(3)内的电磁线圈组(6)通入的电流流向相反。

技术总结
本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种以电磁力驱动的碟形涵道飞行器，包括静止机身、上旋转机身和下旋转机身，所述静止机身包括内静止机身，所述内静止机身的外侧套设有外静止机身，且内静止机身和外静止机身之间连接有若干个连接杆，所述上旋转机身和下旋转机身转动设置在内静止机身和外静止机身之间，所述上旋转机身和下旋转机身均包括内旋转机身和外旋转机身。本发明通过在外旋转机身外侧布置电磁线圈组、以及将叶片的叶尖和叶根都进行固定的独特设计，使其拥有更高的能量利用效率、更好的气动效率、更大的结构强度和更简单的结构，从而在相同的结构重量下使飞行器拥有较高的巡航速度和较长的巡航时间。

技术研发人员：陈吉昌,邹文炀,卢志伟,张恒辉,刘凯,胡媛媛,李嘉仪,白孟轩,童明波
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15