本實(shí)用新型涉及的是一種飛行器領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種垂直起降個(gè)人飛行器。

背景技術(shù)：

交通工具是現(xiàn)代社會(huì)的重要組成部分，特別是商業(yè)鐵路及航空在遠(yuǎn)距離旅行中已經(jīng)為乘客提供越來(lái)越舒適、靈活的選擇。然而在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市和地區(qū)，堵車現(xiàn)象日益嚴(yán)重，給人們的生活帶來(lái)諸多不便。而傳統(tǒng)的公共交通又難以解決上述問(wèn)題，故安全、經(jīng)濟(jì)、靈活的個(gè)人飛行器成為越來(lái)越多人的期盼。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)停放時(shí)占地面積較大或續(xù)航不足和航程較短等缺陷，提出了一種垂直起降個(gè)人飛行器，機(jī)翼可以折疊，而且能夠改變推力方向，具有低噪音的優(yōu)點(diǎn)，適合城市交通需求。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，

本實(shí)用新型包括：紡錘形機(jī)身、折疊機(jī)翼、轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)和降噪設(shè)備，其中：降噪設(shè)備設(shè)置在紡錘形機(jī)身內(nèi)并與飛行器電控系統(tǒng)相連，轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置在紡錘形機(jī)身尾部并通過(guò)銷軸相連，折疊機(jī)翼設(shè)置在紡錘形機(jī)身兩側(cè)，折疊機(jī)翼上固定有四槳葉旋翼；

所述紡錘形機(jī)身兩側(cè)的折疊機(jī)翼通過(guò)連桿相連，所述的連桿固定在紡錘形機(jī)身內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上；所述的折疊機(jī)翼包括與連桿相連的機(jī)翼固定端和與機(jī)翼固定端鉸鏈連接的機(jī)翼展開(kāi)端；

所述的轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)繞銷軸在紡錘形機(jī)身水平軸線下方90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有V形尾翼。

所述的折疊機(jī)翼為矩形機(jī)翼。

所述的四槳葉旋翼包括上下兩組槳葉和與之相連的旋翼軸，所述的旋翼軸固定在折疊機(jī)翼上；通過(guò)飛行器電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下兩組槳葉的折疊重合與展開(kāi)。

所述的四槳葉旋翼對(duì)應(yīng)設(shè)有旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)。

所述的旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)均采用電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型機(jī)身兩側(cè)的機(jī)翼可折疊，尾部發(fā)動(dòng)機(jī)可旋轉(zhuǎn)，因此相比于其他傳統(tǒng)飛行器能更容易地停放，不需要很大的空間來(lái)起飛和著陸，且本實(shí)用新型能夠根據(jù)垂直起飛和水平飛行的不同狀態(tài)改變推力方向；本實(shí)用新型可以滿足兩個(gè)城市之間3-5小時(shí)的快速旅行，這將為使用者帶來(lái)極大的便利。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型停駐狀態(tài)三維視圖；

圖2為本實(shí)用新型停駐狀態(tài)側(cè)視圖；

圖3為本實(shí)用新型停駐狀態(tài)仰視圖；

圖4為本實(shí)用新型垂直起飛狀態(tài)仰視圖；

圖5為本實(shí)用新型垂直起飛狀態(tài)側(cè)視圖；

圖6為本實(shí)用新型水平飛行狀態(tài)側(cè)視圖；

圖中：紡錘形機(jī)身1、折疊機(jī)翼2、轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3、四槳葉旋翼4、旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)5、V形尾翼6、滑行輪7、機(jī)翼固定端21、機(jī)翼展開(kāi)端22。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1、圖3和圖5所示，本實(shí)施例包括：紡錘形機(jī)身1、折疊機(jī)翼2、轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3和降噪設(shè)備，其中：降噪設(shè)備設(shè)置在紡錘形機(jī)身1內(nèi)并與飛行器電控系統(tǒng)相連，轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3設(shè)置在紡錘形機(jī)身1尾部并通過(guò)銷軸相連，折疊機(jī)翼2設(shè)置在紡錘形機(jī)身1兩側(cè)，折疊機(jī)翼1上固定有四槳葉旋翼4；

所述紡錘形機(jī)身1兩側(cè)的折疊機(jī)翼2通過(guò)連桿相連，所述的連桿固定在紡錘形機(jī)身1內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上；所述的折疊機(jī)翼2包括與連桿相連的機(jī)翼固定端21和與機(jī)翼固定端21鉸鏈連接的機(jī)翼展開(kāi)端22；

所述的轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3繞銷軸在紡錘形機(jī)身1水平軸線下方90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3設(shè)有V形尾翼6，以減輕結(jié)構(gòu)重量，保證水平飛行的操縱性能。

所述的折疊機(jī)翼2為矩形機(jī)翼。

所述的四槳葉旋翼4包括上下兩組槳葉和與之相連的旋翼軸，所述的旋翼軸固定在機(jī)翼展開(kāi)端22上；通過(guò)飛行器電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下兩組槳葉的折疊重合與展開(kāi)。

所述的四槳葉旋翼4對(duì)應(yīng)設(shè)有旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)5。

所述的旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)5和轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3均采用電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

所述的降噪設(shè)備包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，其中：麥克風(fēng)采集噪音樣本并輸出至飛行器電控系統(tǒng)，經(jīng)飛行器電控系統(tǒng)分析處理后，得到與噪音樣本相位相反的頻譜，輸出至揚(yáng)聲器，通過(guò)揚(yáng)聲器播放以抵消噪音波。

所述紡錘形機(jī)身1寬度為1000m，高度為1300mm，長(zhǎng)度為4500mm；折疊機(jī)翼2寬度為750mm，翼展7200mm；轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3最大外徑為1000mm，V形尾翼6高度為500mm。

本實(shí)施例設(shè)有滑行輪7；如圖1、圖2和圖3所示，根據(jù)目前的城市規(guī)劃，本實(shí)施例涉及的垂直起降個(gè)人飛行器在機(jī)翼折疊狀態(tài)下長(zhǎng)度為5m，寬度為2.5m，在轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3驅(qū)動(dòng)下、通過(guò)滑行輪7可將飛行器停放在2.5m×5.3m汽車車位內(nèi)。

如圖4和圖5所示，本實(shí)施例在垂直起飛狀態(tài)下，折疊機(jī)翼2和四槳葉旋翼4展開(kāi)，轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°以控制俯仰力矩，四槳葉旋翼4的推力與飛行器重力平衡。

如圖6所示，本實(shí)施例切換至水平飛行狀態(tài)，折疊機(jī)翼2旋轉(zhuǎn)，折疊機(jī)翼寬度方向與迎風(fēng)方向平行，同時(shí)轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°至水平方向，從而改變推力方向。

以上海至南京的航程為例，本實(shí)施例飛行器空質(zhì)量m_e為350kg，最大承載人數(shù)X為兩人，單人平均承載質(zhì)量m_p為70kg，最大飛行高度h_max為1000m，飛行器鋰電池的電池能量密度ρ_b為0.72MJ/kg，直線航程L為300km。

首先估算升阻比K：

在水平飛行狀態(tài)下，升力m_totalg和重力平衡滿足：升力阻力升阻比重力加速度g取9.8m/s²；根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣參數(shù)，取密度ρ＝1.225kg/m³、粘度μ＝1.7894×10^-5kg/(m·s)；本實(shí)施例機(jī)翼弦長(zhǎng)c＝1m，機(jī)翼面積S＝6.2m²，展弦比AR＝8.36，矩形機(jī)翼δ＝0.06；假設(shè)巡航速度V＝100m/s，可以計(jì)算得到升阻比K約為21.8，得飛行總質(zhì)量m_total為623.8kg；

然后計(jì)算本實(shí)施例的總推力：參考魚(yú)鷹V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，每個(gè)螺旋槳有3片槳葉，螺旋槳半徑為5.8m，最大垂直起飛重量為23859kg，可以計(jì)算出魚(yú)鷹V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)單位槳盤面積所承載的質(zhì)量約為75kg/m²；參考億航184無(wú)人機(jī)，它的最大起飛質(zhì)量是300kg，螺旋槳半徑是0.75m，螺旋槳數(shù)量是8，可以算出億航184無(wú)人機(jī)單位槳盤所承載的質(zhì)量約為21.22kg/m²；參考上述數(shù)據(jù)，本實(shí)施例單位槳盤面積所承載的質(zhì)量約為31kg/m²；本實(shí)施例兩個(gè)四槳葉旋翼與轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳半徑分別為1.3m、1.3m和0.5m，槳盤總面積為22.81m²，由此可以計(jì)算出本實(shí)施例全部螺旋槳在水平飛行狀態(tài)下的總推力為707.1kg，大于巡航速度V＝100m/s時(shí)的阻力D；即本實(shí)施例的巡航速度大于100m/s。

在垂直起飛狀態(tài)下，螺旋槳總推力同樣大于起飛總質(zhì)量，本實(shí)施例可以順利地垂直起飛；易得垂直起飛的最大加速度所以至少要花1分鐘垂直上升到1000m。

從垂直起飛狀態(tài)轉(zhuǎn)換成水平飛行狀態(tài)的過(guò)程中，水平飛行速度逐漸增加：假設(shè)此時(shí)總質(zhì)量都由機(jī)翼的升力來(lái)平衡，根據(jù)《空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)》(J.D.Anderson,Fundamentals of Aerodynamics.New York,America:McGraw-Hill,2011,p.441)展弦比為7時(shí)的最大升力系數(shù)約為1，可以計(jì)算出最小水平飛行速度需達(dá)到145km/h，而此時(shí)機(jī)翼未完全轉(zhuǎn)向水平，螺旋槳仍能提供部分升力，從而實(shí)現(xiàn)垂直起飛向水平飛行的狀態(tài)切換。