新型垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼二軸飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼二軸飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]美國(guó)空軍的魚(yú)鷹運(yùn)輸機(jī)(V-22)的機(jī)翼是在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)側(cè)，這種設(shè)計(jì)不利于抵制一種危險(xiǎn)的氣流現(xiàn)象一一渦環(huán)狀態(tài)。當(dāng)V-22的一側(cè)旋翼陷入自身產(chǎn)生的下降氣流里，而另一側(cè)的旋翼仍然在產(chǎn)生升力的時(shí)候，飛機(jī)周圍的氣流就會(huì)陷入渦環(huán)狀態(tài)。這時(shí)飛機(jī)就會(huì)失控，機(jī)身開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，最后是倒轉(zhuǎn)俯沖。渦環(huán)狀態(tài)最容易出現(xiàn)在V-22快速垂直降落或者低速前行的時(shí)候。而我們的這種飛行器機(jī)翼是在發(fā)動(dòng)機(jī)外面，可以增加機(jī)翼旋轉(zhuǎn)的扭力，不利于渦環(huán)狀態(tài)的發(fā)生。
[0003]在V-22中，飛機(jī)向前飛行時(shí)側(cè)翼提供大部分升力，但側(cè)翼會(huì)引起V-22致命的缺點(diǎn)。在V-22下降時(shí)，它超高轉(zhuǎn)速的螺旋槳把平穩(wěn)的氣流壓到側(cè)翼片的表面上，氣流在側(cè)翼葉片上被分離就形成了渦流。因?yàn)檫@個(gè)原因，V-22的飛行手冊(cè)規(guī)定，在垂直降落的時(shí)候，飛機(jī)的下降速度不能超過(guò)每分鐘800英尺，換算一下也就是僅僅每小時(shí)9.1英里。如此遲緩的降落速度，讓V-22在著陸時(shí)幾乎成了一個(gè)活靶子，V-22的這個(gè)性能極限對(duì)飛機(jī)上的乘員來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是致命的。在敵人的炮火攻擊下，當(dāng)一個(gè)V-22的飛行員急切地希望快速降落的時(shí)候，他可能會(huì)不自覺(jué)地加快下降速度，這樣他就更有可能遇上氣流渦環(huán)狀態(tài)，飛機(jī)就會(huì)失去控制，左右搖擺，然后倒轉(zhuǎn)著俯沖向地面，最后機(jī)毀人亡。而且V-22采用的是變矩槳，這種槳結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，重量重，價(jià)格貴，調(diào)距槳和軸系的構(gòu)造復(fù)雜，可靠性低，控制復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼二軸飛行器，所述飛行器不僅保留了傳統(tǒng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易操控、復(fù)雜地域起降適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種新型垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼二軸飛行器，其特征在于:包括機(jī)身、涵道電動(dòng)機(jī)、機(jī)翼、副翼、底板、支架、軸承座、主軸、飛行控制器、電池以及接收機(jī)，所述機(jī)身位于飛行器的中央，底板安裝于機(jī)身下方，用于固定各種部件，兩個(gè)軸承座分別安裝于機(jī)身兩側(cè)邊緣的中間，并固定于底板上，用于支撐主軸，兩個(gè)軸承座內(nèi)各嵌入一個(gè)軸承，軸承與軸承座之間過(guò)盈配合，主軸橫穿整個(gè)機(jī)身，并穿過(guò)軸承座上的軸承，與軸承固定連接，主軸上固定有齒輪，舵機(jī)固定在底板上，舵機(jī)的動(dòng)力輸出端與齒輪嚙合，涵道風(fēng)扇對(duì)稱的固定在機(jī)身外側(cè)主軸的兩端，所述涵道風(fēng)扇內(nèi)固定有涵道電動(dòng)機(jī)，每個(gè)涵道風(fēng)扇對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)翼和一個(gè)副翼，所述機(jī)翼安裝于涵道風(fēng)扇的外側(cè)，機(jī)翼的下表面與涵道風(fēng)扇的進(jìn)氣方向平行，所述副翼安裝于涵道風(fēng)扇的噴氣口處，每個(gè)涵道電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)電池，電池對(duì)稱的固定在底板上，所述飛行控制器固定在機(jī)身內(nèi)部的底板上，電池通過(guò)所述飛行控制器為所述舵機(jī)和涵道電動(dòng)機(jī)提供電源，所述支架固定在底板的下側(cè)，用于平衡并支撐機(jī)身，所述接收機(jī)固定在機(jī)身內(nèi)，接收機(jī)的信號(hào)輸出端與飛行控制器的信號(hào)輸入端連接，用于接收無(wú)線遙控信號(hào)。
[0006]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述飛行控制器包括ARM處理器、三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁傳感器、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、涵道電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、GPS接收模塊、遙控解碼模塊以及氣壓測(cè)量模塊，所述三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁傳感器固定在機(jī)身的內(nèi)部，分別與ARM處理器的信號(hào)輸入端連接，用于采集飛行器的姿態(tài)和周圍環(huán)境信息；所述GPS接收模塊與ARM處理器的信號(hào)輸入端連接，用于接收GPS信號(hào)；所述遙控解碼模塊與接收機(jī)的信號(hào)輸出端連接，用于處理接收機(jī)接收的遙控信號(hào)；舵機(jī)和涵道電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和涵道電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與飛行控制器的電源輸出端連接，所述氣壓測(cè)量模塊與ARM處理器的信號(hào)輸入端連接，用于檢測(cè)周圍環(huán)境的氣壓信息。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:兩個(gè)凸臺(tái)分別安裝于兩個(gè)軸承座的內(nèi)側(cè)，并用頂絲固定于主軸上，防止主軸移動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述飛行器還包括載荷更換裝置，所述載荷更換裝置位于底板中心的正下方。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述載荷更換裝置為涵洞形。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述機(jī)身的橫截面為魚(yú)形。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述電池為鋰電池。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述舵機(jī)上的齒輪與主軸上的齒輪比為3:4。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述ARM處理器使用STM32系類芯片。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述機(jī)身內(nèi)設(shè)有降落傘。
[0015]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述飛行器是一款顛覆了傳統(tǒng)觀念的超級(jí)飛行器，它不但具有直升機(jī)的垂直起降和懸停的靈活性能，還具有固定翼飛機(jī)的高速飛行性能，必要時(shí)還能夠像雄鷹一樣俯沖，給敵人致命一擊。它對(duì)場(chǎng)地要求非常低，可以達(dá)到固定翼飛機(jī)難以到達(dá)的地方。所述飛行器采用兩個(gè)永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，組成涵道風(fēng)扇動(dòng)力系統(tǒng)，對(duì)稱分布在機(jī)身兩側(cè)，在機(jī)載飛行控制器的控制下，通過(guò)采集多個(gè)傳感器(九軸姿態(tài)傳感器:三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁傳感器等組成)的實(shí)時(shí)信號(hào)，經(jīng)過(guò)主控stm32ARM處理器的處理，改變電動(dòng)機(jī)和機(jī)翼的方向以及副翼的動(dòng)作方向，實(shí)現(xiàn)飛行器的上升、下降以及航向控制。在全新設(shè)計(jì)的飛行器結(jié)構(gòu)下，所述飛行器不僅保留了傳統(tǒng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易操控、復(fù)雜地域起降適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用空間。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型中飛行控制器的原理框圖；
[0019]其中:1、機(jī)身2、涵道電動(dòng)機(jī)3、機(jī)翼4、副翼5、底板6、支架7、軸承座8、主軸9、飛行控制器10、電池11、接收機(jī)12、齒輪13、舵機(jī)14、涵道風(fēng)扇15、凸臺(tái)16、頂絲17、載荷更換裝置18、降落傘。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0022]如圖1-2所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼二軸飛行器，包括機(jī)身1、涵道電動(dòng)機(jī)2、機(jī)翼3、副翼4、底板5、支架6、軸承座7、主軸8、飛行控制器9、電池10以及接收機(jī)11。所述機(jī)身I位于飛行器的中央，底板5安裝于機(jī)身I下方，用于固定各種部件，所述機(jī)身I的橫截面為魚(yú)形，更加符合空氣動(dòng)力學(xué)要求。兩個(gè)軸承座7分別安裝于機(jī)身I兩側(cè)邊緣的中間，并固定于底板5上，用于支撐主軸8，兩個(gè)軸承座7內(nèi)各嵌入一個(gè)軸承，軸承與軸承座之間過(guò)盈配合，主軸8橫穿整個(gè)機(jī)身I，并穿過(guò)軸承座7上的軸承，與軸承固定連接，主軸8上固定有齒輪12，兩個(gè)凸臺(tái)15分別安裝于兩個(gè)軸承座7的內(nèi)側(cè)，并用頂絲16固定于主軸8上，防止主軸8移動(dòng)。進(jìn)一步的，所述舵機(jī)13上的齒輪與主軸上的齒輪12比為3:4。
[0023]如圖2所示，舵機(jī)13固定在底板5上，舵機(jī)13的動(dòng)力輸出端與齒輪12嚙合，涵道風(fēng)扇14對(duì)稱的固定在機(jī)身I外側(cè)主軸8的兩端。所述涵道風(fēng)扇14內(nèi)固定有涵道電動(dòng)機(jī)2，每個(gè)涵道風(fēng)扇14對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)翼3和一個(gè)副翼4，所述機(jī)翼3安裝于涵道風(fēng)扇14的外側(cè)，機(jī)翼3的下表面與涵道風(fēng)扇14的進(jìn)氣方向平行。所述副翼4安裝于涵道風(fēng)扇14的噴氣口處，每個(gè)涵道電動(dòng)機(jī)2對(duì)應(yīng)一個(gè)電池10，電池10對(duì)稱的固定在底板5上，所述電池10可以為鋰電池。所述飛行控制器9固定在機(jī)身I內(nèi)部的底板5上，電池10通過(guò)所述飛行控制器9為所述舵機(jī)13和涵道電動(dòng)機(jī)2提供電源。所述支架6固定在底板5的下側(cè)，用于平衡并支撐機(jī)身I，所述飛行器還包括載荷更換裝置17，所述載荷更換裝置17位于底板5中心的正下方，一般情況下所述載荷更換裝置17為涵洞形，涵洞內(nèi)可以掛載不同的需要運(yùn)輸?shù)难b置。進(jìn)一步的，所述機(jī)身內(nèi)還可以設(shè)有降落傘18。所述接收機(jī)11固定在機(jī)身內(nèi)，接收機(jī)11的信號(hào)輸出端與飛行控制器9的信號(hào)輸入端連接，用于接收無(wú)線遙控信號(hào)。
[0024]如圖3所示，所述飛行控制器9包括ARM處理器、三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁傳感器、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、涵道電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、GPS接收模塊、遙控解碼模塊以及氣壓測(cè)量模塊，所述ARM處理器使用STM32系類芯片。所述三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁傳感器固定在機(jī)身的內(nèi)部，分別與ARM處理器的信號(hào)輸入端連接，用于采集飛行器的姿態(tài)和周圍環(huán)境信息；所述GPS接收模塊與ARM處理器的信號(hào)輸入端連接，用于接收GPS信號(hào)；所述遙控解碼模塊與接收機(jī)的信號(hào)輸出端連接，用于處理接收機(jī)接收的遙控信號(hào)；舵機(jī)和涵道電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和涵道電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與飛行控制器的電源輸出端連接，所述氣壓測(cè)量模塊與ARM處理器的信號(hào)輸入端連接，用于檢測(cè)周圍環(huán)境的氣壓信息。
[0025]相比于傳統(tǒng)的多軸飛行器，所述飛行器只使用了兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)飛行器難以實(shí)現(xiàn)的高難度動(dòng)作，比如俯沖，360無(wú)死角盤旋。它不但具有垂直起降飛行器(直升飛機(jī)、四軸)的垂直起降和懸停的功能，還具固定翼渦輪螺旋槳飛機(jī)的高速巡航飛行能力。
[0026]所述飛行器的機(jī)翼可以隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，而且氣流始終從機(jī)翼正前方流過(guò)，降低了起降時(shí)的阻力，節(jié)省了燃料，縮短了起降時(shí)的時(shí)間，具有重要的軍事價(jià)值。發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)側(cè)