一種擺線槳飛行器制造技術

本發明專利技術涉及一種無人飛行器，特別是一種擺線槳飛行器。該擺線槳飛行器包括機身、舵面系統、動力裝置、能源系統、控制系統。其主要特征是動力裝置由兩個擺線槳結構和兩個螺旋槳結構組成，兩種結構相互作用使該飛行器進行多個飛行姿態。機身是一個球形框架，由八根半圓形的縱向框架以及橫向框架組合而成，縱向框架之間的夾角為45°。舵面系統位于機身內部偏上。能源系統為氫燃料電池且位于機身內部底端。控制系統由兩個位于橫向框架內成對稱分布的子控制系統組成。本發明專利技術的新型飛行器具有目標小，噪音低，高度靈活性，生存環境廣等優點，具有非常廣泛應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提出一種新型飛行器，特別是一種安裝了擺線槳的飛行器。
技術介紹
擺線槳的研究可以說已經有很長時間了，國內外的相關研究人員更是執著于將其應用于未來飛行器的動力裝置之上，但由于擺線槳葉片在旋轉的時候產生的氣動力是一個復雜的非定常過程，所以使得國內外的研究人員一直以來都沒有成熟的分析方法，整個研究始終處于探索階段。但是擺線槳具有可按需要產生360度的全矢量推力、擺線槳比常規螺旋槳和渦輪發動機有更高的推力水平、擺線槳有很多種安裝方法可以替代常規飛機平尾、方向舵和升降舵的作用以及擺線槳的推力垂直于螺旋槳轉動軸線，當改變推力矢量的方向時擺線槳飛機物理位置不會改變等優點使得國內的研究人員依然沉迷于其研究之上。 近來在擺線槳應用于飛行器上取得了一定的研究成果，研究人員發現單純的采用擺線槳結構所產生的氣動力使得飛行器控制相對復雜而且飛行也不穩定，但是將擺線槳結構與螺旋槳結構相結合作為飛行器的動力裝置，其結果是可控而且可行的。例如西工大研制的“風火輪”滾翼機是世界上第一架成功飛起來并穩定可控的滾翼機，該飛行器就是采用的螺旋槳與擺線槳相結合的方式來彌補單純的采用擺線槳的不足，“風火輪”滾翼機的成果可以說為以后國內外相關人員的研究提供了一個不錯的方案。本專利技術為采用新型的機身布局，以擺線槳與螺旋槳組合作為動力的一款新型擺線槳飛行器。
技術實現思路
本專利技術設計的目的在于提供一種結構簡單，可靠性高，可實現性以及實用價值高的新型飛行器。本專利技術的技術方案為該飛行器包括機身、舵面系統、動力裝置、能源系統、控制系統。所述的機身是一個球形框架，由八根半圓形的縱向框架以及橫向框架組合而成，所述的縱向框架之間的夾角為45°。所述的舵面系統位于機身內部偏上。所述的動力裝置由兩個擺線槳結構和兩個螺旋槳結構組成，所述的擺線漿結構位于所述的橫向框架內部，所述的 螺旋槳結構位于所述的舵面系統中間位置。所述的能源系統位于機身內部底端。所述的控制系統由兩個子控制系統組成，所述的子控制系統位于橫向框架內部，成對稱分布。所述的擺線槳結構包括控制桿、偏心輪、葉片、驅動軸、葉片驅動桿(如圖2)。所述的螺旋槳結構包括三葉槳以及螺旋槳發動機。所述能源裝置為氫燃料電池。所述的框架采用碳纖維復合材料。所述的舵面系統包括展向與擺線漿轉軸垂直的I號舵面和展向與擺線漿轉軸平行的2號舵面兩組共四片舵面、舵機、舵面轉軸、固定結構。本專利技術新型飛行器具有如下的優點1、該飛行器采用擺線槳和螺旋槳組合形式，噪音小；2、采用新型的機身設計，整個機身起到支撐的作用，使該飛行器可以在任何地方起飛降落。附圖說明下面結合附圖對本專利技術一種新型飛行器作進一步詳細地說明；圖I為本專利技術一種新型飛行器的結構示意圖；圖2為本專利技術一種新型飛行器的擺線槳示意圖；圖3為本專利技術一種新型飛行器的螺旋槳以及舵面系統示意圖；圖1-3中，I子控制系統；2、1號舵面；3、2號舵面；4、螺旋槳發動機；5、三葉槳；6、橫向框架；7、氫燃料電池；8、縱向框架；9、葉片；10、固定結構；11、子控制系統；12、偏心 輪；13、葉片驅動桿；14、控制桿；15、驅動軸；16、舵面轉軸；17、舵機。具體實施例方式如圖1-3所示，本專利技術包括機身、舵面系統、動力裝置、能源系統、控制系統。所述的機身由橫向框架6以及縱向框架8組成，所述的縱向框架8之間的夾角為45°。所述的舵面系統包括包括展向與擺線漿轉軸垂直的I號舵面2和展向與擺線漿轉軸平行的2號舵面3兩組共四片舵面、舵機17、舵面轉軸16、固定結構10，所述的固定結構10與所述的縱向框架8固定連接，所述的舵機17位于固定結構10的內部，所述的舵面轉軸16由所述的舵機17帶動進行旋轉運動，所述的I號舵面2以及所述的2號舵面3由所述的舵面轉軸16帶動以改變迎角大小。所述的動力裝置由兩個擺線槳結構和一個螺旋槳結構組成。所述的螺旋槳結構由三葉槳5以及螺旋槳發動機4構成，所述的擺線槳由葉片9、偏心輪12、控制桿14、葉片驅動桿13、驅動軸15構成。所述的擺線槳結構的驅動軸15共軸且運動方向相反，進而使機身受到的附加轉矩平衡，抵消當機身繞縱向轉動時的陀螺力矩。所述的能源系統為氫燃料電池7。所述的控制系統由子控制系統I和子控制系統11組成，所述子控制系統I控制相鄰的一個擺線槳轉速大小，同時還控制所述的I號舵面2的迎角大小，所述子控制系統11控制相鄰的一個擺線槳和螺旋槳的轉速大小，同時還控制所述的2號舵面3的迎角大小。所述縱向框架8以及所述橫向框架6采用碳纖維復合材料使得機身具有重量輕，強度高的優點。所述的兩個擺線槳結構首先由驅動軸15帶動葉片驅動桿13，最后葉片驅動桿13帶動葉片9進行相應的旋轉運動，同時驅動軸15帶動偏心輪12運動，偏心輪12帶動控制桿14運動，控制桿14帶動葉片9，進而改變所述葉片9的迎角值，故所述的擺線槳時刻進行變化攻角的旋轉運動，以達到較大的升力的目的。工作原理及過程舉例一飛行器進行垂直起降，子控制系統11控制螺旋槳發動機4，螺旋槳發動機4帶動三葉槳5進行轉動，同時子控制系統I控制舵機17，舵機17控制舵面旋轉軸16，舵面旋轉軸16帶動I號舵面2偏轉以調節適當迎角，從而使I號舵面2產生氣動力平衡三葉槳5轉動所產生的附加扭矩，另外子控制系統I和子控制系統11分別控制相應擺線槳結構驅動軸15進行不同方向的同速轉動，驅動軸15帶動葉片驅動桿13，葉片驅動桿13帶動葉片9進行相應的旋轉運動，同時驅動軸15帶動偏心輪12運動，偏心輪12帶動控制桿14運動，控制桿14帶動葉片9，進而改變所述葉片9的迎角值，因為兩個驅動軸15的轉速相同，所以兩個擺線槳結構轉動產生的扭矩相互抵消，從而保持飛行器進行垂直升降。舉例二 飛行器進行水平飛行，控制系統I和子控制系統11分別控制相應擺線槳結構驅動軸15進行不同方向的差速轉動，驅動軸15帶動葉片驅動桿13，葉片驅動桿13帶動葉片9進行相應的旋轉運動，同時驅動軸15帶動偏心輪12運動，偏心輪12帶動控制桿14運動，控制桿14帶動葉片9，進而改變所述葉片9的迎角值，因為兩個驅動軸15的轉速不同，故兩個擺線槳結構因旋轉產生的扭矩無法抵消，則該飛行器受到一個扭矩的作用使飛行器具有翻轉的趨向，若向前飛行，則子控制系統I和子控制系統11控制相應擺線槳結構的轉速大小，使飛行器慢慢低頭令機身軸線與地平面呈銳角，同時子控制系統11控制螺旋槳結構的螺旋槳發動機4轉速大小，此時螺旋槳發動機4帶動三葉槳5產生的一部分 動力變為推力，另外子控制系統11控制舵機17，舵機17控制舵面旋轉軸16，舵面旋轉軸16帶動2號舵面3偏轉以調節適當迎角以產生升力，從而最終使得飛行器向前飛行。舉例三飛行器進行滾轉飛行，子控制系統I控制舵機17，舵機17控制舵面旋轉軸16，舵面旋轉軸16帶動I號舵面2偏轉以調節適當迎角，使飛行器繞機身轉動，當飛行器偏離之前的航線時，再令子控制系統I控制舵機17，舵機17控制舵面旋轉軸16，舵面旋轉軸16帶動I號舵面2偏轉到原來的迎角，使飛行器恢復正常飛行。權利要求1.本次專利技術的一種擺線槳飛行器包括機身、舵面系統、動力裝置、能源系統、控制系統。所述的機身是一個球形框架，由八根半圓形的縱向框架以及橫向框架組合而成，所述的縱向框架之間的夾角為45°。所述的舵面系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
本次專利技術的一種擺線槳飛行器包括機身、舵面系統、動力裝置、能源系統、控制系統。所述的機身是一個球形框架，由八根半圓形的縱向框架以及橫向框架組合而成，所述的縱向框架之間的夾角為45°。所述的舵面系統位于機身內部偏上。所述的動力裝置由兩個擺線槳結構和兩個螺旋槳結構組成，所述的擺線漿結構位于所述的橫向框架內部，所述的螺旋槳結構位于所述的舵面系統中間位置。所述的能源系統位于機身內部底端。所述的控制系統由兩個子控制系統組成，所述的子控制系統位于橫向框架內部，成對稱分布。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張明明，呂敬，李龍，張志成，張永威，
申請(專利權)人：張明明，呂敬，
類型：發明
國別省市：