小型撲翼式涵道飛行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種小型撲翼式涵道飛行器。飛行器將撲翼機構(gòu)與涵道發(fā)動機有機結(jié)合，由三個涵道發(fā)動機和撲翼機構(gòu)共同提供動力，實現(xiàn)多姿態(tài)、機動靈活飛行。撲翼機構(gòu)采用基于曲柄搖桿的變形機構(gòu)實現(xiàn)仿生撲翼運動。三個涵道發(fā)動機呈三角形氣動布局，位于中間的涵道發(fā)動機為主涵道發(fā)動機，固定不動；位于旁邊的兩個涵道發(fā)動機為小涵道發(fā)動機，可傾轉(zhuǎn)。飛行器可實現(xiàn)垂直起降與懸停，此時三個涵道發(fā)動機提供豎直方向的動力。當撲翼保持在水平位置不動，兩個小涵道發(fā)動機傾轉(zhuǎn)到水平位置，提供水平方向的推力實現(xiàn)飛行器的高速平飛或轉(zhuǎn)向。采用撲翼運動飛行時可實現(xiàn)飛行器緩慢巡航。采用該混合驅(qū)動和多姿態(tài)飛行，可使飛行器的飛行效率和機動性得到較大改善。
【專利說明】小型撲翼式涵道飛行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小型仿生飛行器，特別是關(guān)于將仿生撲翼結(jié)構(gòu)與可傾轉(zhuǎn)式涵道發(fā)動機相結(jié)合的一種新型飛行器。

【背景技術(shù)】
[0002]普通固定翼飛行器具備高速航行功能，但其不能垂直起降與懸停；旋翼飛行器能垂直起降，但又不能高速飛行?？蓛A轉(zhuǎn)涵道飛行器解決了上述問題，實現(xiàn)了飛行器既能垂直起降又能高速平飛。此類涵道飛行器具有推力大、航速高的特點，但其突出缺點是噪聲大、效率低、續(xù)航時間短。相比而言，撲翼式飛行器具有效率高、噪聲小等優(yōu)點，然而其航速低、推力小的缺點也限制了其應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種飛行效率高、續(xù)航時間長、航速較高、噪聲較低的飛行姿態(tài)機動靈活的小型飛行器。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:將飛行器的撲翼機構(gòu)與可傾轉(zhuǎn)式涵道發(fā)動機巧妙結(jié)合，采取合理的氣動布局，從而實現(xiàn)飛行器的靈活飛行。其特征在于一種基于曲柄搖桿機構(gòu)的變形機構(gòu)與三個涵道發(fā)動機的有機組合。
[0005]所述撲翼機構(gòu)是一種基于曲柄搖桿機構(gòu)的變形機構(gòu)。圖示雙聯(lián)齒輪3作為曲柄，主連桿5、副連桿4、副連桿6這三者構(gòu)成一“三角形結(jié)構(gòu)”。搖桿包含兩級，第一級為初級搖桿(初級主骨7、初級副骨8)，第二級為次級搖桿(次級主骨9)。
[0006]所述三個涵道發(fā)動機由一個大涵道發(fā)動機12與兩個小涵道發(fā)動機(10、11)構(gòu)成。大涵道發(fā)動機12固定不動，提供飛行器的主要升力；兩個小涵道發(fā)動機(10、11)可傾轉(zhuǎn)，在豎直狀態(tài)時提供升力，傾轉(zhuǎn)到水平狀態(tài)時則提供飛行器前進和轉(zhuǎn)向時的推力。
[0007]所述飛行器氣動布局合理、高效，大涵道發(fā)動機12位于兩撲翼機構(gòu)中間，兩個可傾轉(zhuǎn)小涵道發(fā)動機(10、11)則位于撲翼機構(gòu)后側(cè)，三個涵道發(fā)動機構(gòu)成三角形氣動布局。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的外形示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的撲翼機構(gòu)示意圖

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。
[0012]撲翼機構(gòu)主驅(qū)動電機帶動同步帶輪I旋轉(zhuǎn)，同步帶輪I通過同步帶2帶動雙聯(lián)齒輪3 (與大同步帶輪同體)旋轉(zhuǎn)，雙聯(lián)齒輪3帶動主連桿5、副連桿4、副連桿6運動，主連桿
5、副連桿4、副連桿6三者構(gòu)成“三角形結(jié)構(gòu)”，三者相對不動。主連桿5、副連桿4、副連桿6三者帶動初級搖桿(初級主骨7、初級副骨8)運動，初級搖桿再帶動次級搖桿(次級主骨9)運動。初級搖桿與次級搖桿共同完成仿生撲翼運動。
[0013]舵機14轉(zhuǎn)動，帶動齒輪軸13轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)安裝在齒輪軸上的兩個小涵道發(fā)動機10、11傾轉(zhuǎn)。
[0014]本發(fā)明裝置的工作過程，包括以下步驟:
[0015]飛行器垂直起降過程中，撲翼機構(gòu)主驅(qū)動電機帶動同步帶輪I旋轉(zhuǎn)，從而通過同步帶2帶動雙聯(lián)齒輪3旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到一定角度使撲翼機構(gòu)呈折疊狀，并保持不動。與此同時，三個涵道發(fā)動機10、11、12垂直向下提供飛行器向上的升力，使飛行器快速上升到指定高度。
[0016]飛行器到達指定高度后，此時撲翼機構(gòu)主驅(qū)動電機轉(zhuǎn)到一定角度使撲翼機構(gòu)展開到水平位置并保持不動，同時舵機14帶動齒輪軸13轉(zhuǎn)動使兩個小涵道發(fā)動機10、11傾轉(zhuǎn)到水平位置。此時兩個小涵道發(fā)動機10、11提供飛行器前進的推力，實現(xiàn)飛行器的高速平飛。
[0017]飛行器到達預(yù)定目標地點后，撲翼機構(gòu)主驅(qū)動電機帶動同步帶輪I周期性旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)撲翼機構(gòu)的撲翼運動，為飛行器提供主要的升力；為避免升力不足，此時大涵道發(fā)動機12也會提供部分升力。涵道發(fā)動機10、11依然保持在水平位置，在飛行器需要轉(zhuǎn)向時提供大小不同的推力，實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向，從而使得飛行器在指定目標區(qū)域內(nèi)的緩慢巡航飛行功能。
【權(quán)利要求】
1.一種由變形曲柄搖桿機構(gòu)及可傾轉(zhuǎn)式涵道發(fā)動機組成的小型撲翼式涵道飛行器，主要由機架、變形曲柄搖桿機構(gòu)、同步帶2、撲翼機構(gòu)主驅(qū)動電機、舵機14、齒輪軸13、微型軸承、電池、三個涵道發(fā)動機(10、11、12)、外層蒙皮以及各種固定元件組成，其特征在于，對稱的變形曲柄搖桿機構(gòu)作為撲翼結(jié)構(gòu)，采用仿生撲翼動作提供飛行器在低速飛行時的主要動力，同時由涵道發(fā)動機提供額外的用于轉(zhuǎn)向的動力，此時飛行器后部的兩個小涵道發(fā)動機(10,11)采取水平姿態(tài)，提供大小不同的推力以實現(xiàn)飛行器的差速轉(zhuǎn)向，當飛行器高速飛行時，撲翼結(jié)構(gòu)展開到水平位置并固定不動，此時類似固定翼，兩個小涵道發(fā)動機(10、11)傾轉(zhuǎn)到水平位置，提供水平推力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撲翼式涵道飛行器，其特征在于，撲翼機構(gòu)主驅(qū)動電機固定在機架上，通過同步帶2帶動雙聯(lián)齒輪3轉(zhuǎn)動，雙聯(lián)齒輪3作為變形曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄，帶動整個變形曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)仿鳥的撲翼運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型撲翼式涵道飛行器的變形曲柄搖桿機構(gòu)，其特征在于，雙聯(lián)齒輪3中心與機架連接，邊緣凸起與主連桿5和兩根副連桿(4、6)連接，副連桿6 —端與初級主骨7連接，另一端與初級副骨8連接，初級主骨7與初級副骨8的另一端與次級主骨9連接，所有連接均要求可轉(zhuǎn)動且互不干涉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型撲翼式涵道飛行器，其特征在于，舵機、電池、微型軸承座均固定在機身板上，齒輪軸13通過微型軸承與軸承座連接，齒輪軸上的齒輪與舵機上的齒輪嚙合，齒輪軸13的兩端與兩個可傾轉(zhuǎn)的小涵道發(fā)動機(10、11)固連，用于精確控制傾轉(zhuǎn)涵道發(fā)動機的轉(zhuǎn)向。
【文檔編號】B64C33/00GK104443378SQ201410646229
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】羅慶生, 周偉剛, 鄭智鑫, 趙鋮 申請人:北京理工大學