專利名稱：一種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動力的飛行裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型設(shè)計ー種飛行器，尤其涉及ー種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置，屬于航空技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，碟形類飛行器多采用涵道風(fēng)扇、旋翼或螺旋槳為其動カ的來源，在其向前飛行的過程中，為了獲得向前的水平推力，必須調(diào)整飛行器姿態(tài)，即傾斜機身。 然而由于陀螺效應(yīng)的存在以及涵道風(fēng)扇氣動特性復(fù)雜，在前飛過程中，飛行器即有保持其水平狀態(tài)的趨勢抗爭對其的姿態(tài)調(diào)整，同時其處于前方來流與涵道風(fēng)扇吸流的復(fù)合流場中，極易造成機身周圍氣流紊亂，飛行器飛行狀態(tài)不穩(wěn)定，速度調(diào)節(jié)困難，甚至有飛行器失控的危險。并且，飛行過程不穩(wěn)定、機身傾斜等問題也導(dǎo)致機載設(shè)備無法正常有效地工作。同時，傾斜機身也造成升カ損失，增加能耗。在飛行器空中懸停方面，現(xiàn)有的以螺旋槳或旋翼為動カ的飛行器，螺旋槳或旋翼暴露在外，極易受到氣流的干擾，其穩(wěn)定性不佳，控制難度也較大。同吋，這類飛行器只能單純的依靠其螺旋槳或旋翼提供的升力來維持其懸停，無法利用機身其他部分產(chǎn)生升力，造成資源浪費。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述結(jié)構(gòu)設(shè)計與技術(shù)中存在的不足之處，提供ー種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計及新型的飛行推進裝置的利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置。本實用新型的技術(shù)方案是ー種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置，包括無刷直流電機、螺旋槳、舵機、電池、包含導(dǎo)流葉片的導(dǎo)流葉片組、涵道體；螺旋槳固定在無刷直流電機上，其特征在干還包括固定塊，無刷直流電機與固定塊上表面連接，導(dǎo)流葉片的一端連接固定塊，另一端連接涵道體內(nèi)表面，固定塊下表面固定有電池；同時還包括方向控制舵、控制舵連接架；方向控制舵是由矩形板沿著其中平行的兩個邊的方向彎曲成弧形而成；在涵道體下表面每隔90度安裝I個控制舵連接架，共安裝4個；控制舵連接架固定在涵道體上，用于支撐方向控制舵；方向控制舵的ー個直邊與控制舵連接架連接成以該直邊所在的直線為軸線的轉(zhuǎn)動副，方向控制舵通過這個轉(zhuǎn)動副，實現(xiàn)單ー轉(zhuǎn)動自由度；同時每個方向控制舵用于連接控制舵連接架的直邊的ー個端部與ー個舵機軸連接，并使用螺絲將舵機固定在控制舵連接架上。進ー步，所述的涵道體是ー種空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)的裝置，它是由用一條直線段與半個橢圓組成的封閉的圖形，繞著其圖形外靠近且平行于直線段的一條軸線旋轉(zhuǎn)ー圈形成的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其中間形成的空腔稱為電氣艙，電氣艙內(nèi)裝有自動控制儀器涵道體的由直線段旋轉(zhuǎn)形成的部分為涵道內(nèi)壁，半橢圓旋轉(zhuǎn)形成的部分為涵道外売。[0010]進ー步，其特征在于所述的可控角度的導(dǎo)流葉片組包含不少于3個導(dǎo)流葉片，每個導(dǎo)流葉片分別與ー個舵機連接。本實用新型的優(yōu)點是I、結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎、巧妙、科學(xué)合理，電器倉的設(shè)計充分利用了空間。2、它可以具有垂直起降、空中懸停、超低空低速巡航的能力。3、新型涵道體可以飛行過程中，有助于增加升力、減小空氣阻力，降低能耗。4、它在行進過程中可始終保持機身水平，可任意改變運動方向，可根據(jù)要求隨時平滑地調(diào)節(jié)水平飛行速度，穩(wěn)定性強。5、它在飛行過程中，導(dǎo)流葉片可根據(jù)螺旋槳產(chǎn)生滑流大小隨時調(diào)節(jié)其角度，保證 飛行器始終穩(wěn)定，不發(fā)生自旋。6、因為擁有新型涵道體的保護，使其適應(yīng)性強，安全可靠，飛行噪音小，隱蔽性好。7、本實用新型飛行穩(wěn)定，容易操控，空中懸停穩(wěn)定，在進行空中攝影、空中偵察、目標跟蹤等任務(wù)中性能優(yōu)異。

圖I是利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置的等軸測圖(其中ー個方向舵放下)圖2是利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置的前視剖面圖圖3是利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置的上視圖(方向舵收起)圖4是利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置的新型涵道體部分剖面圖圖5是利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置的向前飛行示意圖圖6是利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置的飛行過程中剎車示意圖圖7方向控制舵與控制舵連接架及舵機連接示意圖圖8舵機與方向控制舵連接示意圖圖9控制舵連接架示意圖圖10方向控制舵圖中，涵道體I、螺旋槳2、導(dǎo)流葉片3、方向控制舵4、無刷直流電機5、固定塊6、鋰聚合物電池7、控制舵連接架8、電器倉9、涵道體內(nèi)壁10、流線型外殼11、舵機12、導(dǎo)流葉片組13。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進ー步詳細描述本實用新型的工作原理ー種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置，包括無刷直流電機5、螺旋槳2、舵機12、電池7、包含導(dǎo)流葉片3的導(dǎo)流葉片組13、涵道體I ;螺旋槳2固定在無刷直流電機5上，其特征在于還包括固定塊6，無刷直流電機5與固定塊6上表面連接，導(dǎo)流葉片3的一端連接固定塊6，另一端連接涵道體I內(nèi)表面，固定塊6下表面固定有電池7 ;同時還包括方向控制舵4、控制舵連接架8 ；[0034]方向控制舵4是由矩形板沿著其中平行的兩個邊的方向彎曲成弧形而成；在涵道體I下表面每隔90度安裝I個控制舵連接架8，共安裝4個；控制舵連接架8固定在涵道體上，用于支撐方向控制舵；方向控制舵4的一個直邊與控制舵連接架8連接成以該直邊所在的直線為軸線的轉(zhuǎn)動副，方向控制舵4通過這個轉(zhuǎn)動副，實現(xiàn)單ー轉(zhuǎn)動自由度；同時每個方向控制舵4用于連接控制舵連接架8的直邊的ー個端部與一個舵機12軸連接，并使用螺絲將舵機12固定在控制舵連接架8上。進ー步，所述的涵道體I是ー種空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)的裝置，它是由用一條直線段與半個橢圓組成的封閉的圖形，繞著其圖形外靠近且平行于直線段的一條軸線旋轉(zhuǎn)ー圈形成的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其中間形成的空腔稱為電氣艙9，電氣艙9內(nèi)裝有自動控制儀器涵道體I的由直線段旋轉(zhuǎn)形成的部分為涵道內(nèi)壁10，半橢圓旋轉(zhuǎn)形成的部分為涵道外殼11。進ー步，其特征在于所述的可控角度的導(dǎo)流葉片組13包含不少于3個導(dǎo)流葉片3，每個導(dǎo)流葉片3分別與ー個舵機連接。如圖I所示，方向控制舵4采用特定的弧形設(shè)計，與控制舵連接架8連接，同時每個方向控制舵4與一個舵機12連接，舵機12可以控制方向控制舵4圍繞其軸部按需要向上或向下翻轉(zhuǎn)。當方向控制舵4向下翻轉(zhuǎn)到涵道體下方，進入螺旋槳產(chǎn)生的氣流中時，可產(chǎn)生康達效應(yīng)，流經(jīng)方向控制舵4得氣流離開本來的流動方向，改為隨著凸出的方向控制舵4得表面高速流動，在方向控制舵4靠近涵道中心的表面上產(chǎn)生低壓，方向控制舵4另ー側(cè)為大氣壓，兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，進而產(chǎn)生水平方向的推力。如圖2所示，動カ裝置(包括螺旋槳2、無刷直流電機5)位于新型涵道體I中心軸線上，動カ裝置的固定塊下表面連接更有電池7，電池采用高性能鋰聚合物電池。電池重量較大，可是整個飛行器的重心位于其中心軸線的下方，有助于增加飛行器的穩(wěn)定性。如圖3所示，可控角度的導(dǎo)流葉片組13由4個導(dǎo)流葉片3組成，每個導(dǎo)流葉片3分別與舵機連接。可控角度的導(dǎo)流葉片組13的作用為克服機身反扭矩。每個導(dǎo)流葉片3的傾斜角度由舵機控制，可以根據(jù)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，實時改變導(dǎo)流葉片3的傾斜角度，保證飛行器在飛行過程中可以始終不發(fā)生自轉(zhuǎn)。同時，導(dǎo)流葉片3改善了螺旋槳滑流，使其氣流方向統(tǒng)一，增強方向控制舵4控制方向的能力。如圖4所示，新型涵道體I由涵道體內(nèi)壁10、流線型外殼11組成，在其涵道體內(nèi)壁10與流線型外殼11之間形成ー個空腔，作為電器倉9，電器倉9中裝有飛行控制系統(tǒng)、微型姿態(tài)和航向基準系統(tǒng)、超聲波測距傳感器、舵機等。如圖4所示，涵道體內(nèi)壁10上半部分是向內(nèi)突出的弧形結(jié)構(gòu)，當高速氣流經(jīng)過其表面時，在其表面產(chǎn)生低壓，用于增加其飛行時的升力。新型涵道體I的外部為流線型外殼11，采用流線型設(shè)計，在飛行過程中，可有效減小空氣阻カ及空氣擾動的影響。如圖5所示，在飛行過程中，與飛行方向相對應(yīng)的方向控制舵4向下翻轉(zhuǎn)，用以提供水平方向的推力，其余的方向控制舵4則向上翻轉(zhuǎn)收起，貼合在涵道體外表面上，用以減小飛行過程中的空氣阻力。在飛行過程中，可以通過改變方向控制舵4翻轉(zhuǎn)的角度來控制飛行速度。飛行過程中的飛行器不會傾斜機身，陀螺效應(yīng)不會妨害飛行器的穩(wěn)定性。反而因角動量守恒，增加了其穩(wěn)定性。如圖6所示，當飛行中的利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動カ的飛行裝置需要緊急空中懸?；蚓_定位于某地點時，可以放下另一端的方向控制舵4，產(chǎn)生向后的阻力，同時擔任推進作用的方向控制舵4向上翻轉(zhuǎn)，減小向前的推理，達到飛行器快速剎車的目的?！?br> 權(quán)利要求1.一種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動力的飛行裝置，包括無刷直流電機(5)、螺旋槳(2)、舵機(12)、電池(7)、包含導(dǎo)流葉片(3)的導(dǎo)流葉片組(13)、涵道體(I);螺旋槳(2)固定在無刷直流電機(5)上， 其特征在于還包括固定塊￠)，無刷直流電機(5)與固定塊(6)上表面連接，導(dǎo)流葉片(3)的一端連接固定塊￠)，另一端連接涵道體(I)內(nèi)表面，固定塊(6)下表面固定有電池(7);同時還包括方向控制舵(4)、控制舵連接架⑶； 方向控制舵(4)是由矩形板沿著其中平行的兩個邊的方向彎曲成弧形而成；在涵道體(I)下表面每隔90度安裝I個控制舵連接架(8)，共安裝4個；控制舵連接架(8)固定在涵道體上，用于支撐方向控制舵；方向控制舵(4)的一個直邊與控制舵連接架(8)連接成以該直邊所在的直線為軸線的轉(zhuǎn)動副，方向控制舵(4)通過這個轉(zhuǎn)動副，實現(xiàn)單一轉(zhuǎn)動自由度；同時每個方向控制舵(4)用于連接控制舵連接架(8)的直邊的一個端部與一個舵機(12)軸連接，并使用螺絲將舵機(12)固定在控制舵連接架(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動力的飛行裝置，其特征在于所述的涵道體(I)是一種空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)的裝置，它是由用一條直線段與半個橢圓組成的封閉的圖形，繞著其圖形外靠近且平行于直線段的一條軸線旋轉(zhuǎn)一圈形成的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其中間形成的空腔稱為電氣艙(9)，電氣艙(9)內(nèi)裝有自動控制儀器涵道體(I)的由直線段旋轉(zhuǎn)形成的部分為涵道內(nèi)壁(10)，半橢圓旋轉(zhuǎn)形成的部分為涵道外殼(11)。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動力的飛行裝置，其特征在于所述的可控角度的導(dǎo)流葉片組(13)包含不少于3個導(dǎo)流葉片(3)，每個導(dǎo)流葉片(3)分別與一個舵機連接。
專利摘要一種利用康達效應(yīng)產(chǎn)生水平動力的飛行裝置屬于航空領(lǐng)域。本實用新型包括無刷直流電機(5)、螺旋槳(2)、舵機(12)、電池(7)、包含導(dǎo)流葉片(3)的導(dǎo)流葉片組(13)、涵道體(1)；螺旋槳(2)固定在無刷直流電機(5)上，其特征在于還包括固定塊(6)，無刷直流電機(5)與固定塊(6)上表面連接，導(dǎo)流葉片(3)的一端連接固定塊(6)，另一端連接涵道體(1)內(nèi)表面，固定塊(6)下表面固定有電池(7)；還包括方向控制舵(4)、控制舵連接架(8)；方向控制舵(4)是由矩形板沿著其中平行的兩個邊的方向彎曲成弧形而成；控制舵連接架(8)固定在涵道體上，用于支撐方向控制舵。本實用新型飛行穩(wěn)定，容易操控，空中懸停穩(wěn)定。
文檔編號B64C11/44GK202508281SQ20122008977
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者侯旭陽, 朱曉慶, 李亞磊, 趙秉輝, 阮曉鋼, 高靜欣 申請人:北京工業(yè)大學(xué)