一種可矢量控制的旋翼機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型創(chuàng)造提供了一種可矢量控制的旋翼機(jī)，包括機(jī)身，所述機(jī)身底部設(shè)置有主桅桿；所述機(jī)身上方設(shè)置有旋翼結(jié)構(gòu)，所述旋翼結(jié)構(gòu)包括墊片和若干個(gè)均勻連接在墊片上的旋翼葉片，中軸立柱一端與主桅桿相連，所述中軸立柱另一端與位于墊片上端的旋翼頭相連；所述機(jī)身的后部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)小翼，所述小翼正后方設(shè)置有尾翼，所述尾翼與小翼之間通過兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的連接桿相連；所述機(jī)身的機(jī)頭處設(shè)置有前起落架，所述兩小翼的端部處對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)后起落架。本實(shí)用新型創(chuàng)造所述的可矢量控制的旋翼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，由矢量合成控制，在方位、速度、調(diào)節(jié)機(jī)身俯仰穩(wěn)定性、滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和速度穩(wěn)定性等方面具有了更好的性能，提高了旋翼機(jī)的可操縱性和飛行的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種可矢量控制的旋翼機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于旋翼機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可矢量控制的旋翼機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]旋翼機(jī)屬于自轉(zhuǎn)旋翼飛行器，一般以自轉(zhuǎn)旋翼作為升力面，加上推進(jìn)裝置(如螺旋槳推/拉力)作為前進(jìn)動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)飛行，現(xiàn)有的固定翼飛機(jī)在飛行轉(zhuǎn)彎過程中，存在由于橫側(cè)耦合作用需要傾側(cè)轉(zhuǎn)彎的問題，導(dǎo)致飛機(jī)高度下降，飛機(jī)的穩(wěn)定性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種可矢量控制的旋翼機(jī)，以解決飛機(jī)在飛行轉(zhuǎn)彎時(shí)需側(cè)傾轉(zhuǎn)彎的問題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種可矢量控制的旋翼機(jī)，包括機(jī)身，所述機(jī)身底部設(shè)置有沿所述機(jī)身長(zhǎng)度方向延伸的主桅桿;所述機(jī)身上方設(shè)置有旋翼結(jié)構(gòu)，所述旋翼結(jié)構(gòu)包括墊片和若干個(gè)均勻連接在墊片上的旋翼葉片，所述墊片中部設(shè)置有安裝孔，所述安裝孔內(nèi)設(shè)置有軸承，中軸立柱一端與主桅桿相連，所述中軸立柱另一端穿過安裝孔中的軸承后與位于墊片上端的旋翼頭相連;所述機(jī)身的后部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)小翼，所述小翼的一端與機(jī)身相連，所述小翼另一端向機(jī)身外側(cè)延伸，所述小翼正后方設(shè)置有尾翼，所述尾翼包括與所述小翼平行的水平尾翼，所述水平尾翼兩端對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)主垂直尾翼，所述主垂直尾翼上設(shè)置有方向舵，所述水平尾翼上端均勻設(shè)置有若干個(gè)輔助垂直尾翼，所述水平尾翼上端位于主垂直尾翼與其相鄰的輔助垂直尾翼之間處設(shè)置有升降舵，所述主垂直尾翼與其同側(cè)的小翼之間通過連接桿相連;所述機(jī)身的機(jī)頭處設(shè)置有前起落架，所述兩小翼的端部處對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)后起落架;所述機(jī)身后端設(shè)置有矢量電機(jī)，所述矢量電機(jī)上設(shè)置有螺旋槳。
[0006]進(jìn)一步的，所述墊片為帶有三個(gè)連接葉片的整體式結(jié)構(gòu)，每個(gè)連接葉片之間采用弧形連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述旋翼葉片的數(shù)量為三個(gè)，分別與三個(gè)連接葉片相連，每個(gè)旋翼葉片與連接葉片的連接處設(shè)置有兩個(gè)安裝孔，離安裝圓心較近的安裝孔為螺絲螺母固定孔，離安裝圓心較遠(yuǎn)的安裝孔為插銷孔，所述插銷孔內(nèi)插有輕木插銷。
[0008]進(jìn)一步的，每個(gè)旋翼葉片的前緣均嵌有一條沿旋翼葉片長(zhǎng)度方向延伸的鐵絲。
[0009]進(jìn)一步的，所述機(jī)身采用方形碳桿作為機(jī)身龍骨。
[0010]進(jìn)一步的，所述機(jī)身前部設(shè)置有沿機(jī)身長(zhǎng)度方向延伸的卡槽，所述卡槽內(nèi)設(shè)置有可沿所述卡槽滑動(dòng)的電池槽，所述電池槽內(nèi)設(shè)置有電池。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述小翼的上表面為曲面。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的可矢量控制的旋翼機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì):
[0013]1、由于旋翼自轉(zhuǎn)，槳尖速度較小，因此不容易出現(xiàn)前行槳葉激波失速，前飛速度可以有較大提高，而且無需平衡反扭矩的尾槳，結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化；
[0014]2、旋翼依靠飛行過程中前方來流驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，旋翼始終處于自轉(zhuǎn)狀態(tài)，為旋翼機(jī)提供升力，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)停車，旋翼機(jī)也可以自動(dòng)進(jìn)入自轉(zhuǎn)下滑階段，不存在低速回避區(qū)，可以很好地保證飛行過程中的安全性；
[0015]3、正常降落時(shí)，通過旋翼操縱，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式著陸，降低了對(duì)著陸地點(diǎn)的要求；
[0016]4、由矢量合成控制，在方位、速度、調(diào)節(jié)機(jī)身俯仰穩(wěn)定性、滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和速度穩(wěn)定性等方面具有了更好的性能，尤其通過在機(jī)身兩側(cè)各加一個(gè)小翼，與旋翼舵面形成矢量控制，提高了旋翼機(jī)的可操縱性和飛行的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明創(chuàng)造的尾翼的局部放大圖；
[0020]圖3為發(fā)明創(chuàng)造的墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]1-機(jī)身；2-墊片；201-連接葉片；202-插銷孔;203-螺絲螺母固定孔;204-安裝孔；3-旋翼葉片;4-中軸立柱;5-小翼;6-連接桿;7-尾翼;701-水平尾翼;702-升降舵;703-主垂直尾翼;704-方向舵;705-輔助垂直尾翼;8-前起落架;9-后起落架。
【具體實(shí)施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0024]在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0025]在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。
[0026]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。
[0027]如圖1-3所示，一種可矢量控制的旋翼機(jī)，包括機(jī)身I，所述機(jī)身I采用方形碳桿作為機(jī)身龍骨，因?yàn)闄C(jī)身龍骨周圍部件均為平板結(jié)構(gòu)，圓形碳桿與其接觸面積太小，容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位，而正方形結(jié)構(gòu)增大碳桿與各部件的接觸面積，提高穩(wěn)定性與安全度，解決了圓形結(jié)構(gòu)承受不了過大扭矩以及圓形碳桿不易安裝固定的問題，所述機(jī)身I底部設(shè)置有沿所述機(jī)身I長(zhǎng)度方向延伸的主桅桿。
[0028]所述機(jī)身I上方設(shè)置有旋翼結(jié)構(gòu)，所述旋翼結(jié)構(gòu)包括墊片2和若干個(gè)均勻連接在墊片2上的旋翼葉片3，每個(gè)旋翼葉片3的前緣均嵌有一條沿旋翼葉片3長(zhǎng)度方向延伸的鐵絲作為旋翼葉片的配重，避免因風(fēng)力原因使旋翼葉片3產(chǎn)生反旋現(xiàn)象，增強(qiáng)旋翼葉片3穩(wěn)固性，使之不易變形，所述墊片2中部設(shè)置有安裝孔204，所述安裝孔204內(nèi)設(shè)置有軸承，中軸立柱4一端與主桅桿相連，所述中軸立柱4另一端穿過安裝孔204中的軸承后與位于墊片2上端的旋翼頭相連，
[0029]旋翼頭是旋翼結(jié)構(gòu)的主要受力部件，與俯仰操控軸和傾斜操控軸相連，旋翼結(jié)構(gòu)通過旋翼頭所在的平面，繞軸承中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并通過控制俯仰操控軸和側(cè)傾操控軸來控制旋翼的動(dòng)作，對(duì)飛行姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，所述旋翼頭處設(shè)置有預(yù)旋裝置，所述預(yù)旋裝置由齒輪傳動(dòng)減速裝置和自動(dòng)斷開裝置兩部分組成，在準(zhǔn)備起飛狀態(tài)，旋翼葉片3通過齒輪傳動(dòng)減速裝置與旋翼機(jī)的電機(jī)連接，當(dāng)電機(jī)油門逐漸增加，旋翼機(jī)進(jìn)入滑跑起飛階段，此時(shí)電機(jī)的功率大部分用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳，小部分用于帶動(dòng)預(yù)旋裝置對(duì)旋翼葉片進(jìn)行預(yù)旋，產(chǎn)生部分的升力及旋翼慣性，當(dāng)飛機(jī)正常起飛之后，旋翼葉片轉(zhuǎn)速達(dá)到某一特定值時(shí)，自動(dòng)斷開裝置生效，將旋翼與電機(jī)之間的傳動(dòng)裝置斷開，此時(shí)旋翼葉片僅依靠前方來流驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，電機(jī)的功率全部用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳，預(yù)旋裝置可以大大縮短旋翼機(jī)所需的滑跑距離，減少旋翼機(jī)對(duì)于起飛風(fēng)力的依賴程度，減少旋翼機(jī)起飛時(shí)對(duì)跑道的長(zhǎng)度要求。
[0030]進(jìn)一步的，所述墊片2為帶有三個(gè)連接葉片201的整體式結(jié)構(gòu)，每個(gè)連接葉片201之間采用弧形連接，所述旋翼葉片3的數(shù)量為三個(gè)，分別與三個(gè)連接葉片201相連，整體式弧形墊片2的弧形結(jié)構(gòu)相比圓形結(jié)構(gòu)減少了部分面積，減輕飛機(jī)重量，相比三個(gè)獨(dú)立的墊片結(jié)構(gòu)，增大了各旋翼葉片3之間的相互作用，加強(qiáng)了墊片2的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，三塊突出的連接葉片201之間以弧形部分連接，延緩了墊片2的結(jié)構(gòu)疲勞損傷，提高了旋翼的整體穩(wěn)定度，并減少了旋翼差異對(duì)機(jī)身產(chǎn)生的不利影響，
[0031]每個(gè)旋翼葉片3與連接葉片201的連接處均設(shè)置有兩個(gè)安裝孔，離安裝圓心較近的安裝孔為螺絲螺母固定孔203，對(duì)旋翼葉片3的位置進(jìn)行定位，離安裝圓心較遠(yuǎn)的安裝孔為插銷孔202，所述插銷孔202內(nèi)插有輕木插銷，當(dāng)旋翼葉片3受力在一定應(yīng)力范圍內(nèi)時(shí)，輕木插銷也可以起到固定作用，兩點(diǎn)固定即可完全確定旋翼葉片3的位置，當(dāng)旋翼葉片3受到的應(yīng)力超過插銷的強(qiáng)度極限時(shí)，插銷斷裂，旋翼葉片3即可圍繞螺絲在旋翼頭的平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而保護(hù)旋翼葉片3不容易因受到硬性損傷而被折斷，增長(zhǎng)了旋翼葉片3的使用壽命O
[0032]所述機(jī)身I的后部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)小翼5，所述小翼5的一端與機(jī)身I相連，所述小翼5另一端向機(jī)身I外側(cè)延伸，所述小翼5的上表面為彎曲面，根據(jù)伯努利原理，上表面氣流流速快，空氣對(duì)機(jī)翼的壓力較小，下表面氣流流速慢，空氣對(duì)機(jī)翼的壓力較大，這就產(chǎn)生了一個(gè)壓力差，也就產(chǎn)生了向上的升力，在轉(zhuǎn)彎時(shí)，小翼5能夠提供一個(gè)力矩，平衡旋翼作用在機(jī)身上的力矩，在起飛過程中，小翼5作為增升裝置，還能為旋翼機(jī)提供一部分升力，進(jìn)一步縮短滑跑距離;在巡航過程中，小翼5類似于平衡桿，能起到提高飛機(jī)穩(wěn)定性的作用，
[0033]所述小翼5正后方設(shè)置有尾翼7，所述尾翼7包括與所述小翼5平行的水平尾翼701，所述水平尾翼701兩端對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)主垂直尾翼703，所述主垂直尾翼703上設(shè)置有方向舵704，所述水平尾翼701上端均勻設(shè)置有若干個(gè)輔助垂直尾翼705，所述水平尾翼701上端位于主垂直尾翼703與其相鄰的輔助垂直尾翼705之間處設(shè)置有升降舵702，最外側(cè)的兩個(gè)主垂直尾翼703可以改變舵面偏轉(zhuǎn)角，使舵面形成一定的角度，控制旋翼機(jī)的偏航，內(nèi)側(cè)的輔助垂直尾翼705幫助飛機(jī)平衡航向，提供飛機(jī)橫向靜穩(wěn)定性，升降舵702舵面可以形成一定的角度，控制旋翼機(jī)的俯仰，所述主垂直尾翼703與其同側(cè)的小翼5之間通過連接桿6相連，增強(qiáng)了小翼和尾翼的一體性和穩(wěn)定性。
[0034]該旋翼機(jī)采用前三點(diǎn)式起落架結(jié)構(gòu)，所述機(jī)身I的機(jī)頭處設(shè)置有前起落架8，所述兩小翼的端部處對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)后起落架9。
[0035]所述機(jī)身I后端設(shè)置有矢量電機(jī)，所述矢量電機(jī)上設(shè)置有螺旋槳，矢量電機(jī)可在驅(qū)動(dòng)螺旋槳進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在一定角度內(nèi)改變電機(jī)中軸方向，從而產(chǎn)生不同方向的推力。
[0036]所述機(jī)身I前部設(shè)置有沿機(jī)身I長(zhǎng)度方向延伸的卡槽，所述卡槽內(nèi)設(shè)置有可沿所述卡槽滑動(dòng)的電池槽，所述電池槽內(nèi)設(shè)置有電池，可依靠電池重量來調(diào)整旋翼機(jī)的重心位置。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:包括機(jī)身(I)，所述機(jī)身(I)底部設(shè)置有沿所述機(jī)身(I)長(zhǎng)度方向延伸的主桅桿； 所述機(jī)身(I)上方設(shè)置有旋翼結(jié)構(gòu)，所述旋翼結(jié)構(gòu)包括墊片(2)和若干個(gè)均勻連接在墊片(2)上的旋翼葉片(3)，所述墊片(2)中部設(shè)置有安裝孔(204)，所述安裝孔(204)內(nèi)設(shè)置有軸承，中軸立柱(4) 一端與主桅桿相連，所述中軸立柱(4)另一端穿過安裝孔(204)中的軸承后與位于墊片(2)上端的旋翼頭相連； 所述機(jī)身(I)的后部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)小翼(5)，所述小翼(5)的一端與機(jī)身(I)相連，所述小翼(5)另一端向機(jī)身(I)外側(cè)延伸，所述兩個(gè)小翼(5)正后方設(shè)置有尾翼(7)，所述尾翼(7)包括與所述小翼(5)平行的水平尾翼(701)，所述水平尾翼(701)兩端對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)主垂直尾翼(703)，所述主垂直尾翼(703)上設(shè)置有方向舵(704)，所述水平尾翼(701)上端均勻設(shè)置有若干個(gè)輔助垂直尾翼(705)，所述水平尾翼(701)上端位于主垂直尾翼(703)與其相鄰的輔助垂直尾翼(705)之間處設(shè)置有升降舵(702)，所述主垂直尾翼(703)與其同側(cè)的小翼(5)之間通過連接桿(6)相連； 所述機(jī)身(I)的機(jī)頭處設(shè)置有前起落架(8)，所述兩小翼的端部處對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)后起落架(9); 所述機(jī)身(I)后端設(shè)置有矢量電機(jī)，所述矢量電機(jī)上設(shè)置有螺旋槳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:所述墊片(2)為帶有三個(gè)連接葉片(201)的整體式結(jié)構(gòu)，每個(gè)連接葉片(201)之間采用弧形連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:所述旋翼葉片(3)的數(shù)量為三個(gè)，分別與三個(gè)連接葉片(201)相連，每個(gè)旋翼葉片(3)與連接葉片(201)的連接處均設(shè)置有兩個(gè)安裝孔，離安裝圓心較近的安裝孔為螺絲螺母固定孔(203)，離安裝圓心較遠(yuǎn)的安裝孔為插銷孔(202)，所述插銷孔(202)內(nèi)插有輕木插銷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:每個(gè)旋翼葉片(3)的前緣均嵌有一條沿旋翼葉片(3)長(zhǎng)度方向延伸的鐵絲。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:所述機(jī)身(I)采用方形碳桿作為機(jī)身龍骨。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:所述機(jī)身(I)前部設(shè)置有沿機(jī)身(I)長(zhǎng)度方向延伸的卡槽，所述卡槽內(nèi)設(shè)置有可沿所述卡槽滑動(dòng)的電池槽，所述電池槽內(nèi)設(shè)置有電池。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可矢量控制的旋翼機(jī)，其特征在于:所述小翼(5)的上表面為曲面。
【文檔編號(hào)】B64C3/00GK205652346SQ201620454321
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日 公開號(hào)201620454321.3, CN 201620454321, CN 205652346 U, CN 205652346U, CN-U-205652346, CN201620454321, CN201620454321.3, CN205652346 U, CN205652346U
【發(fā)明人】馬超, 謝良偉, 楊哲毅, 盛濤, 肖劉鑫, 張文宇
【申請(qǐng)人】中國(guó)民航大學(xué)