四扇翼無人飛行器的製造方法

2023-05-08 17:02:46

四扇翼無人飛行器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種四扇翼無人飛行器，屬於特種飛行器領域。包括機身、機翼和起落架，所述起落架與機身固連，所述機翼包括前機翼和後機翼，前機翼、後機翼均與機身垂直相交且固連，所述前機翼、後機翼上均對稱設置兩個橫流風輪，兩個橫流風輪分別位於機身的兩側，每個橫流風輪均由獨立的驅動電機驅動。本實用新型通過機身設置四個橫流風輪，其增大飛行器的升力推力，縮短了起降距離，並提升了飛行器的載重性能；通過獨立的驅動電機分別控制四個橫流風輪的轉速進行飛行操控，無操縱舵面，增強飛行的機動性，使飛行器更加適應各種複雜的飛行環境。
【專利說明】
四扇翼無人飛行器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種扇翼無人飛行器，具體講是一種四扇翼無人飛行器，屬於特種飛行器領域。

【背景技術】
[0002]扇翼飛行器是一種將風輪安裝在機翼前緣來產生推進力，並且能夠在很低的飛行速度下提供大的翼升力。它具有低噪聲、高穩定性、不失速、良好的低速特性和升力特性、短距起降和大載荷等能力。它結合了直升機和傳統固定翼飛行器的諸多特點，而耗油量卻小得多；它起飛和降落時幾乎不需要或者說根本就不需要場地；它的噪音比直升機小，生產和使用成本也低得多。其機翼上的風輪沿著整個機翼的前端吸納空氣，在機翼上方產生升力和推力，它不需要有像直升機那樣複雜的操縱裝置，只需通過控制風輪轉速的大小就可以實現推進比的變化。由於其機翼主動產生升力，意味著扇翼飛行器永遠不會失速。對於傳統飛行器來說，空氣掠過機翼的夾角只要稍有變化，就會嚴重影響升力，從而導致顛簸和暈機，而這種飛行器要穩得多，因為在產生升力的比重當中，渦升力要大於機翼產生的升力，所以來流角的小擾動，對整個飛行器的升力變化影響也小。正是由於這些特點，其在地面監視、交通監控、森林、農業、水文、礦產、考古等領域大有用途。
[0003]現有的扇翼飛行器大都是按照傳統固定翼飛行器的布局設計製造其飛行器自重較大，導致飛行器的載重能力差；在實際飛行過程中飛行器機動性較弱，無法適應各種複雜的飛行環境，制約扇翼飛行器的發展與推廣應用。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在於克服現有技術缺陷提供一種載重性能好、機動性好能適應不同飛行環境的四扇翼無人飛行器。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供的四扇翼無人飛行器，包括機身和機翼，所述機翼包括前機翼和後機翼，前機翼、後機翼均與機身垂直相交且固連，所述前機翼、後機翼上均對稱設置兩個橫流風輪，兩個橫流風輪分別位於機身的兩側，每個橫流風輪均由獨立的驅動電機驅動。
[0006]本實用新型中，所述橫流風輪包括轉軸、多塊風輪端板和多隻風輪葉片，所述多塊風輪端板為圓形結構且間隔設置，所述轉軸一端連接驅動電機，另一端依次穿過各風輪端板的圓心與機翼連接，所述多隻風輪葉片依次穿過各風輪端板並沿各風輪端板周向均勻間隔設置。
[0007]本實用新型中，所述風輪端板上對稱設置多個開孔。
[0008]本實用新型中，所述驅動電機為無刷電機。
[0009]本實用新型的有益效果在於:(I)、本實用新型通過在機身前、後部分別布置兩個橫流風輪，機身共四個橫流風輪，其大大增大飛行器的升力推力，縮短了起降距離；同時，提升了飛行器的載重性能；(2)、通過獨立的驅動電機分別控制四個橫流風輪的轉速進行飛行操控，無操縱舵面，增強飛行的機動性和短距起降性能，使飛行器更加適應各種複雜的飛行環境；(3)、在橫流風輪端板上對稱設置多個開孔，在減輕飛行器自重的同時，在橫流風輪運行時可加速空氣流動進一步提升飛行器的升力推力；(4)、本實用新型四扇翼無人飛行器控制操作簡單方便，便於各種機動飛行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型四扇翼無人飛行器結構示意圖；
[0011]圖2為本實用新型四扇翼無人飛行器正視圖；
[0012]圖3為本實用新型四扇翼無人飛行器側視圖；
[0013]圖4為本實用新型四扇翼無人飛行器機翼結構圖；
[0014]圖5為本實用新型四扇翼無人飛行器機身結構圖；
[0015]圖6為本實用新型四扇翼無人飛行器機體透視圖；
[0016]圖中:1_第一橫流風輪，2-加強筋，3-前機翼內板定位孔，4-第四橫流風輪，5-前機翼，6-機輪，7-後機翼內板定位孔，8-支撐架，9-後機翼，10-第三橫流風輪，11-機翼內板，12-第三無刷電機，13-第四無刷電機，14-第四橫流風輪，15-轉軸，16-風輪葉片，17-風輪端板，18-機身，19-第二無刷電機，20-第一無刷電機，21-前連接部，22-後連接部。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0018]如圖1至6所示，本實用新型四扇翼無人飛行器包括機身18、前機翼5、後機翼9、起落架和4個橫流風輪。其中，機身18為圓柱體結構，機身18內部安裝飛行器控制系統，控制飛行器的運行；機身18上的頭部和尾部分別設有前連接部21和後機翼連接部22，前機翼連接部21上設有前機翼內板定位孔3、後機翼連接部22上設有後機翼內板定位孔7，分別用於安裝前機翼5和後機翼9。起落架包括2個支撐架8和4個機輪6，2個支撐架8固定在機身18底部，分別位於機身18的頭部和尾部，4個機輪6分別安裝在2個支撐架8上。
[0019]前機翼5、後機翼9均為長方形結構，機翼的兩端均設有擋片；前機翼5設置在機身19的頭部，後機翼9設置在機身19的尾部，前機翼5、後機翼9均與機身19垂直相交；前機翼5中部設有與前機翼連接部21配合的內板，後機翼9中部設有與後機翼連接部22配合的內板，前機翼5、後機翼9的內板均由兩塊單板組成，內板的上方均通過多根加強筋2固定連接，各內板下方均設有開孔，開孔位置分別與前機翼內板定位孔3、後機翼內板定位孔7對應；前機翼5通過內板卡入前機翼連接部21、後機翼9通過內板卡入後機翼連接部22，通過螺栓將前機翼內板定位孔3、後機翼內板定位孔7分別與內板開孔連接，實現前機翼5、後機翼9與機身19的固定連接。
[0020]前機翼5上安裝第一橫流風輪1和第二橫流風輪4、後機翼9上安裝第三橫流風輪10和第四橫流風輪14，共4個橫流風輪；4個橫流風輪結構一致，均呈「松鼠籠」形狀，第一橫流風輪1和第二橫流風輪4沿前機翼5軸向對稱設置在機身18的頭部兩側，第三橫流風輪10和第四橫流風輪14沿後機翼9軸向對稱設置在機身18的尾部兩側，其中第一橫流風輪I與第四橫流風輪14共同位於機身18的右側、第二橫流風輪4與第三橫流風輪10共同位於機身18的左側；每個橫流風輪均包括轉軸15、3塊風輪端板17和12隻風輪葉片16，風輪端板17為圓形結構、間隔均勻設置，轉軸15 —端通過剛性聯軸器連接無刷電機，4個橫流風輪對應連接4個無刷電機，即第一橫流風輪I連接第一無刷電機20、第二橫流風輪4連接第二無刷電機19、第三橫流風輪10連接第三無刷電機12、第四橫流風輪14連接第四無刷電機13 ;第一無刷電機20和第二無刷電機19對稱固定安裝在前機翼5的內板上，第三無刷電機12和第四無刷電機13固定安裝在後機翼9的內板上，4個無刷電機均與飛行器控制系統電連接，由飛行器控制系統控制各自的旋轉；轉軸15另一端依次穿過各風輪端板17的圓心並通過軸承連接機翼端部的擋板；12隻風輪葉片16分別依次穿過各風輪端板17，沿各風輪端板17周向間隔均勻固定，各風輪葉片16之間的風輪端板17上均設有開孔，風輪端板17圓心四周對稱設置4個開孔，通過設置開孔可以減輕橫流風輪的重量，進而減輕飛行器的重量，提高飛行器的載重性能和機動性；此外，在橫流風輪運行時可加速空氣流動進一步提升飛行器的升力推力。
[0021]本實施例中風輪端板17數量為3塊、風輪葉片16數量12隻，但本領域的技術人員應知道，風輪端板17和輪葉片16的可以根據實際使用情況進行增減，這也是可行的。
[0022]本實用新型四扇翼無人飛行器的控制方法為:起飛時，第一無刷電機20、第二無刷電機19、第三無刷電機12和第四無刷電機13轉速同時增大分別帶動第一橫流風輪1、第四橫流風輪4、第三橫流風輪和第四橫流風輪14旋轉，前機翼和後機翼升力增大，飛行器升高；第一無刷電機20、第二無刷電機19、第三無刷電機12和第四無刷電機13轉速同時減小，前機翼和後機翼升力減小，飛行器下降；第一無刷電機20和第二無刷電機19轉速增加，第三無刷電機12和第四無刷電機13轉速減小，前機翼升力增大，後機翼升力減小，飛行器迎角為正，飛行器抬頭向後飛；第一無刷電機20和第二無刷電機19轉速減小，第三無刷電機12和第四無刷電機13轉速增加，前機翼升力減小，後機翼升力增加，飛行器迎角為負，飛行器低頭向前飛；第一無刷電機20和第四無刷電機13轉速增加，第二無刷電機19和第三無刷電機12轉速減小，飛行器右側升力增加，左側升力減小，飛行器左側飛偏航；第一無刷電機20和第四無刷電機13轉速減小，第二無刷電機19和第三無刷電機12轉速增加，飛行器左側升力增加，右側升力減小，飛行器右側飛偏航。
[0023]本實用新型四扇翼無人飛行器將國外扇翼飛行器與四旋翼飛行原理相結合，其一方面克服了扇翼飛行器按照傳統固定翼飛行器的布局方式而帶來的飛行器結構的增重缺陷，其飛行器的機身與機翼能夠自由拆裝，便於裝車運輸、實驗等；另一方面增加的扇翼能夠更好的增加飛行器的載重和機動性能力，具備更好的短距起降能力，能適應各種對複雜的飛行環境。
[0024]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種四扇翼無人飛行器，包括機身(18)和機翼，其特徵在於:所述機翼包括前機翼(5)和後機翼(9)，前機翼(5)、後機翼(9)均與機身(18)垂直相交且固連，所述前機翼(5)、後機翼(9)上均對稱設置兩個橫流風輪(1，4，10，14)，兩個橫流風輪(1，4，10，14)分別位於機身(18)的兩側，每個橫流風輪(1，4，10，14)均由獨立的驅動電機(12，13，19, 20)驅動。
2.根據權利要求1所述的四扇翼無人飛行器，其特徵在於:所述橫流風輪包括轉軸(15)、多塊風輪端板(17)和多隻風輪葉片(16)，所述多塊風輪端板(17)為圓形結構且間隔設置，所述轉軸(15) —端連接驅動電機(12，13，19，20)，另一端依次穿過各風輪端板(17)的圓心與機翼連接，所述多隻風輪葉片(16)依次穿過各風輪端板(17)並沿各風輪端板(17)周向均勻間隔設置。
3.根據權利要求1或2所述的四扇翼無人飛行器，其特徵在於:所述風輪端板(17)上對稱設置多個開孔。
4.根據權利要求3所述的四扇翼無人飛行器，其特徵在於:所述驅動電機(12，13，19，20)為無刷電機。
【文檔編號】B64C27/08GK204250367SQ201420589419
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】杜思亮, 唐正飛 申請人:南京航空航天大學