本發(fā)明涉及一種涵道式垂直升降飛行器，特別是涉及一種具有液體容器裝置的涵道式垂直升降飛行器。本發(fā)明還涉及一種用于所述涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)下，涵道式垂直升降飛行器面世多年，它通過(guò)環(huán)繞螺旋槳布置的圓環(huán)形屏障能夠達(dá)到比開放槳更高的推力輸出效率。尤其是，由于內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力并不適于驅(qū)動(dòng)多槳飛行器，因而單槳?jiǎng)恿σ彩遣捎脙?nèi)燃機(jī)動(dòng)力時(shí)的較優(yōu)選的飛行器形式，因?yàn)槎鄻w行器的各個(gè)旋翼的快速起動(dòng)、停止和反向旋轉(zhuǎn)能夠在電機(jī)的控制下進(jìn)行，但在內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的情況下卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

雖然理論上和實(shí)踐中業(yè)已證明，單槳涵道式飛行器較同樣尺寸的開放槳?jiǎng)恿︼w行器有較高的懸停效率，但由于其設(shè)計(jì)的局限，單槳涵道式飛行器在裝載物品時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生重量分布不均勻并且影響飛行姿態(tài)的問(wèn)題。

隨著無(wú)人機(jī)植保市場(chǎng)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)無(wú)人機(jī)噴灑有了新的應(yīng)用需求。因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)裝載液體時(shí)保持重量平均分布的單槳涵道式垂直升降飛行器。

在采用單槳涵道式飛行器裝載液體的情況下，飛行器在飛行時(shí)整體會(huì)向一側(cè)傾斜，這使得飛行器中的液體容器所攜帶液體的重量分布從飛行器處于水平姿態(tài)時(shí)的平均分布變?yōu)榧杏趦A斜方向。圖7A和圖7B以簡(jiǎn)化圖示出了液體容器所攜帶液體的重量分布在飛行器傾斜前后的對(duì)比。因此，液體的流動(dòng)性會(huì)使飛行器重量分布發(fā)生變化從而可能影響飛行器的飛行穩(wěn)定性。

在飛行過(guò)程中，這種液體重量分布向傾斜方向的集中會(huì)導(dǎo)致飛行器的整體重量分布不對(duì)稱，并且飛行器的傾斜角度改變和轉(zhuǎn)向也會(huì)隨即引起液體的振蕩，這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致飛行器的操控和機(jī)動(dòng)性能受到影響。

因此，希望在飛行器飛行過(guò)程中也能限制或調(diào)整液體容器內(nèi)的液面，盡可能地保持液體的重量分布相對(duì)于飛行器水平姿態(tài)下保持不變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題包括提供一種具有液體容器裝置的涵道式垂直升降飛行器，其液體容器裝置能夠在飛行過(guò)程中保持重量平均分布。

這一技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器加以解決，該涵道式垂直升降飛行器包括：驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置或電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；旋翼，所述旋翼能夠在所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；涵道，該涵道的涵道內(nèi)壁呈光滑環(huán)形結(jié)構(gòu)且同軸地環(huán)繞所述旋翼；其中，該涵道式垂直升降飛行器還包括：液體容器裝置，該液體容器裝置布置為同軸地環(huán)繞所述旋翼，所述液體容器裝置由多個(gè)直接或間接連接的液體容器單元組合而成，其中，每個(gè)所述液體容器單元具有進(jìn)液口、出液口、進(jìn)氣口、分別用于聯(lián)通相鄰液體容器單元的第一聯(lián)通口和第二聯(lián)通口、以及為所述進(jìn)氣口及第一聯(lián)通口和第二聯(lián)通口分別配設(shè)的進(jìn)氣口控制閥門、第一聯(lián)通口控制閥門和第二聯(lián)通口控制閥門，其中，各液體容器單元的進(jìn)液口通過(guò)入口管路匯合到所述液體容器裝置的單一的進(jìn)液口，各液體容器單元的出液口通過(guò)出口管路匯合到所述液體容器裝置的單一的出液口；液體重量分布控制裝置，該液體重量分布控制裝置被設(shè)計(jì)為適于根據(jù)傳感數(shù)據(jù)確定該涵道式垂直升降飛行器的實(shí)時(shí)液體重量分布并由此產(chǎn)生用于操縱各所述控制閥門的控制信號(hào)，各所述控制閥門根據(jù)所述控制信號(hào)動(dòng)作，使液體在所述液體容器單元間流動(dòng)，從而實(shí)時(shí)調(diào)整該涵道式垂直升降飛行器的液體重量分布。

優(yōu)選的是，所述第一聯(lián)通口或第二聯(lián)通口被設(shè)計(jì)為，打開/關(guān)閉該液體容器單元的第一聯(lián)通口或第二聯(lián)通口能夠使液體通過(guò)第一聯(lián)通口或第二聯(lián)通口流入/流出該液體容器單元，所述液體重量分布控制裝置被設(shè)計(jì)為適于產(chǎn)生操縱特定液體容器單元的第一聯(lián)通口控制閥門或第二聯(lián)通口控制閥門的控制信號(hào)。

優(yōu)選的是，所述進(jìn)氣口被設(shè)計(jì)為，打開/關(guān)閉該液體容器單元的進(jìn)氣口能夠使液體流入/流出該液體容器單元，所述液體重量分布控制裝置被設(shè)計(jì)為適于產(chǎn)生操縱特定液體容器單元的進(jìn)氣口控制閥門的控制信號(hào)。

優(yōu)選的是，所述液體容器單元中的一個(gè)或多個(gè)配設(shè)有用于從一個(gè)所述液體容器單元中抽吸液體到另一個(gè)所述液體容器單元的液體抽吸裝置，所述液體重量分布控制裝置被設(shè)計(jì)為適于產(chǎn)生用于操縱所述液體抽吸裝置的控制信號(hào)。

優(yōu)選的是，所述傳感數(shù)據(jù)包括飛行器水平儀、加速度傳感器提供的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)和/或液面?zhèn)鞲衅魈峁┑囊好嫖恢脭?shù)據(jù)。

優(yōu)選的是，所述液體容器單元的數(shù)目為三至四個(gè)。這樣每個(gè)液體容器單元的弧度和尺度不至于過(guò)大，有利于加工。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還包括提供一種用于涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置，其液體容器裝置能夠在飛行過(guò)程中保持重量平均分布。

這一技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種用于涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置，該液體容器裝置由能夠直接或間接地連接成環(huán)形結(jié)構(gòu)的多個(gè)液體容器單元組合而成，其特征在于，各所述液體容器單元上設(shè)有進(jìn)液口、出液口、進(jìn)氣口、用于聯(lián)通相鄰液體容器單元的聯(lián)通口、以及為所述進(jìn)液口、出液口、進(jìn)氣口、或聯(lián)通口分別配設(shè)的控制閥門，其中，各所述控制閥門由所述涵道式垂直升降飛行器的液體重量分布控制裝置根據(jù)傳感數(shù)據(jù)統(tǒng)一地控制。

優(yōu)選的是，為所述進(jìn)氣口配設(shè)的控制閥門與為聯(lián)通口配設(shè)的控制閥門能夠分別被單獨(dú)地控制。換言之，可以單獨(dú)只操縱為進(jìn)氣口配設(shè)的控制閥門打開/關(guān)閉相應(yīng)的液體容器單元的進(jìn)氣口，從而改變?cè)撘后w容器單元與相鄰液體容器單元之間的壓力差。這樣，在液體容器單元的聯(lián)通口打開的情況下，液體就能夠通過(guò)該聯(lián)通口從相鄰液體容器單元流入或者流出到相鄰液體容器單元。亦可以只操縱為聯(lián)通口配設(shè)的控制閥，控制閥的打開/關(guān)閉決定了相鄰液體容器單元是否通過(guò)該聯(lián)通口連通，而涵道式垂直升降飛行器的傾斜飛行姿態(tài)造成的相鄰各液體容器單元之間壓力差則決定了液體通過(guò)打開的聯(lián)通口的流動(dòng)方向。

優(yōu)選的是，所述液體容器裝置的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為適于固定在所述涵道式垂直升降飛行器的涵道外周。但是，亦可將所述液體容器裝置的內(nèi)壁本身設(shè)計(jì)為光滑環(huán)形結(jié)構(gòu)，以直接形成所述涵道式垂直升降飛行器的涵道。

優(yōu)選的是，所述液體容器裝置的外輪廓不限于圓形，亦可為環(huán)形、多邊形、或者不規(guī)則形狀。

應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)液體重量分布的控制既包括通過(guò)以上述液體重量分布控制裝置控制不同液體容器單元之間的液體流動(dòng)來(lái)主動(dòng)地調(diào)整液體重量在空間上的分布，亦包括通過(guò)分割液體容器裝置或每個(gè)液體容器單元內(nèi)的空間來(lái)被動(dòng)地限制液體重量分布在空間上的改變。而且，在一個(gè)涵道式垂直升降飛行器中可以同時(shí)采用對(duì)液體流動(dòng)的上述主動(dòng)調(diào)整和被動(dòng)限制。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述屬性、特征和優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式將在下面對(duì)實(shí)施例的示意性描述中變得更清楚和更容易理解，并且在下面參考附圖更詳細(xì)地解釋。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的立體視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的分解透視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的俯視圖；

圖4A是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置的單個(gè)液體容器單元的俯視圖；

圖4B是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置的單個(gè)液體容器單元沿圖4A的A-A線的剖視圖；

圖4C是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置的單個(gè)液體容器單元的側(cè)視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置的單個(gè)液體容器單元的示意圖，其中示出進(jìn)氣口、第一和第二連通口上布置有控制閥門；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置的控制原理圖；

圖7A以簡(jiǎn)化圖示意表示了液體容器裝置所攜帶液體的重量分布在飛行器傾斜前的狀態(tài)；

圖7B以簡(jiǎn)化圖示意表示了液體容器裝置所攜帶液體的重量分布在飛行器傾斜后的狀態(tài)，其中未對(duì)液體重量分布進(jìn)行調(diào)整；

圖7C以簡(jiǎn)化圖示意表示了液體容器裝置所攜帶液體的重量分布在飛行器傾斜后的狀態(tài)，其中已對(duì)液體重量分布進(jìn)行了調(diào)整。

具體實(shí)施方式

圖1至圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的一個(gè)實(shí)施例的立體視圖。在這一實(shí)施例中，該涵道式垂直升降飛行器主要包括：驅(qū)動(dòng)裝置、能夠在所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的旋翼1、由若干液體容器單元4共同圍成的、內(nèi)壁呈光滑環(huán)形結(jié)構(gòu)且同軸地環(huán)繞所述旋翼的涵道2、以及液體重量分布控制裝置10。這些液體容器單元4的數(shù)目在此為八個(gè)，它們共同組成該涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置3，并且彼此通過(guò)聯(lián)通口(及相應(yīng)的聯(lián)通管)流體連通。除了兩個(gè)連通相鄰液體容器單元4的聯(lián)通口，每個(gè)液體容器單元4還具有進(jìn)液口5、出液口6、進(jìn)氣口7。各液體容器單元4的進(jìn)液口5通過(guò)入口管路匯合到液體容器裝置3的單一的液體入口，各液體容器單元4的出液口6通過(guò)出口管路匯合到液體容器裝置3的單一的液體出口。液體容器裝置3的進(jìn)液口5、出液口6分別通過(guò)常規(guī)技術(shù)手段保持飛行中的封閉性，例如開關(guān)或閥等。圖4A至圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明的涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置3的單個(gè)液體容器單元4。

每個(gè)液體容器單元4的進(jìn)氣口及聯(lián)通口分別配設(shè)有控制閥門，即，如圖5所示的進(jìn)氣口控制閥門15、第一聯(lián)通口控制閥門16和第二聯(lián)通口控制閥門17。

涵道式垂直升降飛行器飛行時(shí)會(huì)向前傾斜，從而使旋翼1能夠在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下同時(shí)產(chǎn)生向后的推力和向上的升力。這時(shí)，液體容器裝置3內(nèi)的液體就會(huì)向其前部集中。為此，通過(guò)液體重量分布控制裝置10來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整該涵道式垂直升降飛行器的液體重量分布。液體重量分布控制裝置10被設(shè)計(jì)為適于根據(jù)傳感數(shù)據(jù)確定該涵道式垂直升降飛行器的實(shí)時(shí)液體重量分布并由此產(chǎn)生用于操縱各所述控制閥門15、16、17的控制信號(hào)，各所述控制閥門15、16、17根據(jù)所述控制信號(hào)動(dòng)作，使液體在所述液體容器單元4之間流動(dòng)。

如圖6所示，液體重量分布控制裝置10進(jìn)行控制時(shí)參考的傳感數(shù)據(jù)包括飛行器水平儀11、加速度傳感器12等提供的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)和/或液體容器單元4自身的液面?zhèn)鞲衅?3提供的液面?zhèn)鞲袛?shù)據(jù)。

在第一實(shí)施例中，液體容器單元4間的液體流動(dòng)控制通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂坡?lián)通口的打開/關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，就通過(guò)阻止液體流向位置較低的液體容器單元4而使之保持在位置較高的液體容器單元4內(nèi)而實(shí)現(xiàn)了液體在液體容器裝置3內(nèi)的均衡分布。

在第二實(shí)施例中，與上述第一實(shí)施例的不同之處僅在于，液體容器單元4間的液體流動(dòng)則通過(guò)針對(duì)性地操縱各液體容器單元4的進(jìn)氣口來(lái)控制。原理上，如果一個(gè)液體容器單元4的進(jìn)氣口打開，則液體趨向于流向該液體容器單元4。

在第三實(shí)施例中，與上述第一、第二實(shí)施例的不同之處僅在于，對(duì)液體容器單元4間的液體流動(dòng)的控制結(jié)合了第一和第二實(shí)施例中的技術(shù)方案，同時(shí)通過(guò)操縱各液體容器單元4的進(jìn)氣口和第一、第二連通口來(lái)實(shí)現(xiàn)液體在液體容器裝置3內(nèi)的均衡分布。

在第四實(shí)施例中，在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上，除以上各部件外，還為個(gè)別、一些或全部液體容器單元4配設(shè)了液體抽吸裝置14，用以將相應(yīng)的液體容器單元4內(nèi)的液體抽出到其它液體容器單元4內(nèi)，從而調(diào)整液體在各液體容器單元4之間的分布。液體抽吸裝置14的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)節(jié)更迅速、更精準(zhǔn)。例如，可以將沿直徑大致對(duì)置的兩個(gè)液體容器單元4通過(guò)液體抽吸裝置14連通。這樣，在飛行時(shí)，沿直徑大致對(duì)置的這兩個(gè)液體容器單元4中位置較低的液體容器單元4中的液體就能夠首先直接被抽吸到位置較高的那一個(gè)液體容器單元4中。

在第五實(shí)施例中，與以上各實(shí)施例的不同之處僅在于，各個(gè)上述液體容器單元4并非直接圍成涵道式垂直升降飛行器的涵道2，而是附接在涵道式垂直升降飛行器的單獨(dú)的涵道2上。

在第六實(shí)施例中，與以上各實(shí)施例的不同之處僅在于，上述液體容器單元4的總數(shù)目為四個(gè)。

在第七實(shí)施例中，與以上各實(shí)施例的不同之處僅在于，所述涵道式垂直升降飛行器的液體容器裝置內(nèi)部具有用于防止或減小液體晃動(dòng)的止晃裝置。優(yōu)選的是，所述止晃裝置是密封格柵、帶孔格柵、穩(wěn)定棉中的一種或多種的任意組合。

根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例，與以上各實(shí)施例的不同之處僅在于，涵道式垂直升降飛行器包括多個(gè)所述液體容器裝置3。在此實(shí)施例中，多個(gè)液體容器裝置3上下疊置，用于存放不同種類液體。但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，第八實(shí)施例也可以有一種將多個(gè)液體容器裝置3內(nèi)外疊置的變型。另外，無(wú)論是在第八實(shí)施例還是其變型中，相應(yīng)的多個(gè)液體容器裝置3亦適于存放相同液體，并可以為此在多個(gè)液體容器裝置3內(nèi)增加必要的連通結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例，與以上各實(shí)施例的不同之處僅在于，所述涵道與該涵道式垂直升降飛行器的其它部件通過(guò)框架連接。但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，此實(shí)施例亦可有一種將涵道與該涵道式垂直升降飛行器的其它部件直接固定連接的變型。

在以上各實(shí)施例中，所述液體容器裝置的外輪廓為環(huán)形、多邊形、或者任意不規(guī)則形狀。涵道內(nèi)壁在平面圖中除環(huán)形外亦可為多邊形或任何其它形成封閉投影線的設(shè)計(jì)。

在以上各實(shí)施例中，所述的進(jìn)氣口任選地為開放式、濾網(wǎng)式或者其它形態(tài)，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)液體注入或者輸出時(shí)空氣排出或者進(jìn)入。

一般來(lái)說(shuō)，“一”、“一個(gè)”等可以理解為單數(shù)或復(fù)數(shù)，特別是在“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”等的意義上，只要這沒(méi)有例如通過(guò)表述“正好一個(gè)”等被明確排除。

此外，數(shù)字可以精確地指示給定數(shù)量，或者其還可以包括常規(guī)公差范圍，只要這沒(méi)有被明確排除。

以上記載了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明的精神和范圍不限于這里所公開的具體內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而做出更多的實(shí)施方式和應(yīng)用，這些實(shí)施方式和應(yīng)用都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。本發(fā)明的精神和范圍不由具體實(shí)施例來(lái)限定，而由權(quán)利要求來(lái)限定。

附圖標(biāo)記列表

1 旋翼

2 涵道

3 液體容器裝置

4 液體容器單元

5 進(jìn)液口

6 出液口

7 進(jìn)氣口

8 第一聯(lián)通口

9 第二連通口

10 液體重量分布控制裝置

11 飛行器水平儀

12 加速度傳感器

13 液面?zhèn)鞲衅?/p>

14 液體抽吸裝置

15 進(jìn)氣口控制閥門

16 第一連通口控制閥門

17 第二連通口控制閥門