專利名稱：垂直起降的模型飛機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及玩具模型飛機領(lǐng)域，更具體的說是一種同時具備直升飛機和固定 翼飛機飛行特性的垂直起降的模型飛機。
背景技術(shù)：
直升飛機是通過轉(zhuǎn)動旋翼產(chǎn)生空氣浮力進行飛行，通過改變旋翼上升力的大小和 旋翼拉力傾斜的方向，可以控制飛機保持或改變飛行狀態(tài)，具有垂直起降、空中懸停等優(yōu) 點，但是巡航速度慢，安全性差。普通固定翼飛機通過控制在機翼上下快速流動所形成的壓 力差產(chǎn)生空氣浮力進行飛行，通過改變副翼或升降舵或方向舵的角度，能夠進行高速巡航 并且具有較高的安全性，但是起飛距離長，無法進行空中懸停。本世紀五六十年代美國、加 拿大和歐洲一些公司競相掀起了一股研制集直升機和固定翼飛機優(yōu)點于一身的傾斜旋翼 機的熱潮，其中貝爾直升機公司和波音直升機公司根據(jù)美國國防部提出的多用途垂直起降 飛機研制計劃(JVX計劃)而研發(fā)的V-22魚鷹多用途飛機為少數(shù)獲得成功的典型。V-22魚鷹也叫傾轉(zhuǎn)旋翼機，是在類似固定翼飛機機翼的兩翼尖處，各裝一套可在 水平位置與垂直位置之間轉(zhuǎn)動的旋翼傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件，當(dāng)飛機垂直起飛和著陸時，旋翼軸垂 直于地面，呈橫列式直升機飛行狀態(tài)，并可在空中懸停、前后飛行和側(cè)飛；在傾轉(zhuǎn)旋翼機起 飛達到一定速度后，旋翼軸可向前傾轉(zhuǎn)90°角，呈水平狀態(tài)，旋翼當(dāng)作拉力螺旋槳使用，此 時傾轉(zhuǎn)旋翼機能像固定翼飛機那樣以較高的速度作遠程飛行。傾轉(zhuǎn)旋翼機是一種性能獨特 的旋翼飛行器。它既具有普通直升機垂直起降和空中懸停的能力，又具有渦輪螺旋槳飛機 的高速巡航飛行的能力。模型飛機是隨著真實飛機的發(fā)展而發(fā)展的，類似V-22魚鷹的傾轉(zhuǎn)旋翼機是一種 全新的飛機結(jié)構(gòu)，不同于以往的直升飛機或固定翼飛機。要將V-22魚鷹修改成模型飛機難 度很大，所以現(xiàn)有的模仿V-22魚鷹的模型飛機很多只是停留在外形上的仿真或者只是具 備了直升飛機功能部分。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是設(shè)計一種高仿真V-22魚鷹的模型飛機，能夠 具備V-22魚鷹的飛行特性，并且能夠縮小到玩具規(guī)格大小。作為真實的飛機，需要考慮多方面問題在機體必須具備容納一定的乘客或貨物 的空間，需要有強大的動力能夠攜帶重物高速飛行，外殼在高空必須密封且能夠承受高壓， 機體內(nèi)需要有復(fù)雜的電控鏈路布線等等。然而模型飛機無需考慮這些問題，其外殼和支架 可以采用很輕的PVC塑料制成，內(nèi)部空間可以完全用于安裝電氣或機械結(jié)構(gòu)，無需用于運 載人員或貨物，發(fā)動機動力只需能夠滿足自身飛行需要即可。介于上述真實飛機與模型飛 機的區(qū)別，本實用新型所設(shè)計的垂直起降的模型飛機，包括機身，從機身兩側(cè)向外延伸的固 定機翼，設(shè)置在機身尾部的尾翼，所述兩個機翼末端各設(shè)有一個螺旋槳發(fā)動機，兩個螺旋槳 發(fā)動機的旋翼轉(zhuǎn)動方向相反，通過一個沿機翼分布的轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接成一個整體，機身內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)兩端的螺旋槳 發(fā)動機在垂直方向和水平方向之間同步轉(zhuǎn)動。本實用新型采用螺旋槳發(fā)動機替代真實飛機所采用的渦輪軸發(fā)動機，對于模型來 說，機身的重量很小，無需承載人或貨物，所以螺旋槳發(fā)動機已經(jīng)能夠滿足模型飛機的垂直 起降和巡航之用。由于模型機體內(nèi)無需留有空間用于容納人或貨物，所以轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)直 接安裝在機身內(nèi)部，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)帶動兩個發(fā)動機在垂直方向和水平方向之間同步轉(zhuǎn) 動。采用橫跨機身和機翼的轉(zhuǎn)軸機構(gòu)，一方面采用機械同步的方式能夠保證發(fā)動機轉(zhuǎn)動的 同步，另一方面相對于真實飛機在機翼末端各設(shè)置一個旋翼傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件的方式大大簡化 了結(jié)構(gòu)，無需復(fù)雜的電控同步機構(gòu)。本實用新型的模型飛機在螺旋槳發(fā)動機垂直狀態(tài)的時候能夠通過改變螺旋槳的 螺距實現(xiàn)飛機的垂直升降和空中懸停，通過改變旋翼軸的傾斜方向和螺距相配合，能夠?qū)?現(xiàn)飛機的前后飛行和側(cè)飛。將螺旋槳發(fā)動機旋轉(zhuǎn)到水平狀態(tài)，并將螺旋槳的螺距固定在特 定的數(shù)值上，則能夠進行巡航飛行?？梢钥闯霰緦嵱眯滦偷哪Ｐ惋w機在功能和工作狀態(tài)上 與真實的V22魚鷹飛機是沒有任何區(qū)別的，達到了高度仿真的程度。在結(jié)合了模型飛機的 特性后，本實用新型簡化了真實飛機的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，使全新的驅(qū)動結(jié)構(gòu)能夠適用于模型飛機 的尺寸，縮小到0.5 3米的之內(nèi)。相對于現(xiàn)有對V22魚鷹的半仿真或只是外形仿真的模 型飛機來說，本實用新型全仿真的設(shè)計具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。

[0009]圖1為本實用新型垂直升降或空中懸停狀態(tài)的示意圖[0010]圖2為圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖3為本實用新型巡航飛行狀態(tài)的示意圖；[0012]圖4為螺旋槳發(fā)動機的放大圖；[0013]圖5為螺旋槳發(fā)動機的結(jié)構(gòu)分解圖；[0014]圖6為旋轉(zhuǎn)斜盤的放大圖；[0015]圖7為螺旋槳發(fā)動機在圖1狀態(tài)的工作原理圖；[0016]圖8為圖7中部分結(jié)構(gòu)放大圖；[0017]圖9為圖7中部分結(jié)構(gòu)放大圖；[0018]圖10為圖7中部分結(jié)構(gòu)放大圖；[0019]圖11為圖3狀態(tài)的結(jié)構(gòu)分解圖；[0020]圖12為轉(zhuǎn)軸機構(gòu)的放大圖；[0021]圖13連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分解圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。本實用新型涉及了如圖1的模型飛機，包括機身1，從機身1兩側(cè)向外延伸的固定 機翼2，設(shè)置在機身1尾部的尾翼3。兩個機翼2末端各設(shè)有一個螺旋槳發(fā)動機4、5，兩個螺 旋槳發(fā)動機4、5的旋翼42、52轉(zhuǎn)動方向相反，相互抵消機身的轉(zhuǎn)動。在飛機底部兩側(cè)及機 頭下方各設(shè)有一個滑輪6。圖1為模型飛機垂直升降或空中懸停時，螺旋槳發(fā)動機4、5的工作狀態(tài)，從飛機正面看過去，旋翼42為順時針轉(zhuǎn)動，旋翼52為逆時針轉(zhuǎn)動，如圖中箭頭所 示。旋翼42、52的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生向上的拉力，通過調(diào)節(jié)旋翼42、52轉(zhuǎn)動的螺距來調(diào)節(jié)拉力的大 小。當(dāng)拉力大于飛機自身重力時能夠拉動飛機垂直起飛，當(dāng)拉力等于重力時能夠保持飛機 在空中處于懸停的狀態(tài)，當(dāng)拉力小于重力的時候，能夠控制飛機平穩(wěn)的下降。如圖2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示，可以看出螺旋槳發(fā)動機4、5包括旋轉(zhuǎn)式短艙41、 51和 設(shè)置在旋轉(zhuǎn)式短艙41、51前端的旋翼42、52，旋轉(zhuǎn)式短艙41、51內(nèi)安裝有旋翼42、52驅(qū)動機 構(gòu)和旋翼螺距控制機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式短艙41、51通過一個沿機翼分布的轉(zhuǎn)軸機構(gòu)8連接成一個 整體，轉(zhuǎn)軸機構(gòu)8橫跨機身1，機身1內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)9，所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)9帶動 轉(zhuǎn)軸機構(gòu)8轉(zhuǎn)動，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)8兩端的螺旋槳發(fā)動機4、5在垂直方向和水平方向之間同 步轉(zhuǎn)動，如圖中箭頭轉(zhuǎn)動方向為驅(qū)動螺旋槳發(fā)動機4、5從垂直方向向水平方向轉(zhuǎn)動。螺旋槳發(fā)動機4、5轉(zhuǎn)動至水平方向如圖3所示，為巡航狀態(tài)。此時，旋翼42、52被 鎖定在特定的螺距上，旋轉(zhuǎn)所帶來的拉力變成向前的推力，推動飛機巡航飛行。在巡航飛行 狀態(tài)中，如普通模型固定翼飛機一樣，通過副翼、升降舵和方向舵來控制飛機的飛行狀態(tài)。 如圖所示固定機翼2后緣設(shè)有控制飛機橫向操作的副翼21，尾翼3包括平行尾翼31和設(shè) 在平行尾翼31兩端的垂直尾翼32，平行尾翼31上后緣設(shè)有升降舵311，兩片垂直尾翼32 后緣設(shè)有方向舵321 ；上述副翼21、升降舵311和方向舵321分別通過獨立的巡航控制舵機 73、72和71控制。除了上述兩種飛行狀態(tài)外，本實用新型還以將螺旋槳發(fā)動機4、5轉(zhuǎn)動至與垂直方 向成一定角度，如在正向的10° 80°之間或逆向的10° 80°之間，在這種狀態(tài)下，調(diào) 節(jié)合適的旋翼42、52螺距產(chǎn)生適當(dāng)?shù)睦?，可以實現(xiàn)飛機向前或向后飛行。螺旋槳發(fā)動機的詳細結(jié)構(gòu)如圖4、5所示，以螺旋槳發(fā)動機5為例，包括旋轉(zhuǎn)式短艙 51和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)式短艙51前端的旋翼52。所述旋翼52包括中心轂521、三片旋翼片524 和三個翼片夾523，翼片夾523后端通過均勻分布在中心轂521外圍的三個徑向轉(zhuǎn)軸522 與中心轂521連接，翼片夾523前端夾持旋翼片524繞轉(zhuǎn)軸522轉(zhuǎn)動變化旋翼52螺距。中 心轂521設(shè)有一延伸至旋轉(zhuǎn)式短艙51內(nèi)部的旋翼軸513，驅(qū)動機構(gòu)包括電機511和齒輪組 512，設(shè)置在旋翼軸513的末端，螺距控制機構(gòu)包括螺距控制舵機514、旋轉(zhuǎn)斜盤53和多個拉 桿，設(shè)置旋翼軸513的中部。旋轉(zhuǎn)斜盤53的詳細結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括上盤532和下盤531，中間嵌入卷簧533， 通過中部的球鉸534與旋翼軸513傾動連接，卷簧533嵌在上盤532和下盤531于球鉸534 之間。所述下盤531外圍設(shè)置有在同一直線上的兩個轉(zhuǎn)動節(jié)點535，以及在垂直于轉(zhuǎn)動節(jié) 點535所在直線的傾動控制節(jié)點536，轉(zhuǎn)動節(jié)點535支撐在一個由兩片支撐片541構(gòu)成的旋 轉(zhuǎn)座上，傾動控制節(jié)點536通過一個下拉桿542與螺距控制舵機514連接。所述上盤532 外圍均勻分布有與旋翼片相應(yīng)數(shù)量的螺距控制節(jié)點537，翼片夾523側(cè)面設(shè)有偏心控制端 526，螺距控制節(jié)點537與翼片夾偏心控制端526通過相應(yīng)數(shù)量的上拉桿543連接。結(jié)合圖 8可以詳細的看到轉(zhuǎn)配后的連接結(jié)構(gòu)，圖7看出整體的裝配結(jié)構(gòu)。以下結(jié)合圖7說明螺旋槳發(fā)動機的工作原理，電機511通過齒輪組512驅(qū)動旋翼 軸513轉(zhuǎn)動，旋翼軸513的帶動其前端的三片旋翼片524轉(zhuǎn)動，供給飛機起降、懸停及巡航 等動作的動力。在螺旋槳發(fā)動機4、5處于非水平狀態(tài)時，即飛機處于起降或者是前后側(cè)飛 的時候，需要改變螺旋槳發(fā)動機4、5的螺距，調(diào)整發(fā)動機對飛機的拉力，以平衡飛機自身重力，達到改變飛機的飛行狀態(tài)的目的。螺旋槳發(fā)動機的螺距的變化通過螺距控制舵機514 進行控制，如圖7所示，螺距控制舵機514通過下拉桿542拉動支撐于支撐片541上的下盤 531傾動，如圖9所示。下盤531的傾動帶動上盤532的傾動，上盤532再通過上拉桿543 拉動翼片夾523側(cè)面的偏心控制端526，從而帶動翼片夾523所夾持的旋翼片524的螺距 的變化。在螺旋槳發(fā)動機4、5處于水平狀態(tài)時，即飛機處于巡航飛行狀態(tài)時，螺距控制舵機 514控制旋翼片524的螺距固定在特定值上，不進行變化。為了保證上盤532僅在一個方向上傾動，本實用新型在上盤532外圍與下盤傾動 控制節(jié)點536相對的位置上設(shè)置有一個定位節(jié)點538，定位節(jié)點538通過一個與旋翼軸513 同步轉(zhuǎn)動的定位座連接到旋翼軸513上，定位座由連接件544和固定夾545構(gòu)成，兩者轉(zhuǎn)動 連接。裝配后的結(jié)構(gòu)如圖10所示，定位座與下拉桿542在同一平面上，定位座將限制上盤 532無法左右傾動。如圖11所示的本實用新型的結(jié)構(gòu)分解圖，機身1包括由上、中、下三層結(jié)構(gòu)13、14、 15構(gòu)成的主體，主體前端通過前支架12連接機頭殼體11，末端通過后支架16連接尾翼3。 下層結(jié)構(gòu)15上設(shè)有電池盒18，并設(shè)有盒蓋17，在機頭殼體11內(nèi)部安裝有無線接收模塊19 及相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)軸機構(gòu)8及轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)9安裝在中層結(jié)構(gòu)14上，結(jié)合圖12可以 看出其詳細結(jié)構(gòu)。如圖所示，轉(zhuǎn)軸機構(gòu)8包括一根橫穿兩片固定機翼2的轉(zhuǎn)軸81，設(shè)置在轉(zhuǎn) 軸81中部與轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)9配合的齒輪組82，以及套接在轉(zhuǎn)軸81兩側(cè)、用于支撐轉(zhuǎn)軸81 轉(zhuǎn)動的支架管84，轉(zhuǎn)軸81兩端設(shè)有軸承85。并在所述齒輪組82上設(shè)有電位器83，用于測 量轉(zhuǎn)軸81旋轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)需要改變螺旋槳發(fā)動機4、5的角度的時候，通過轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)9 帶動螺桿91轉(zhuǎn)動，螺桿91驅(qū)動齒輪組82帶動轉(zhuǎn)軸81旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)調(diào)整連接在轉(zhuǎn)軸81兩 端的螺旋槳發(fā)動機4、5轉(zhuǎn)動的角度。通過電位器83能夠準確的測量轉(zhuǎn)軸81旋轉(zhuǎn)的角度， 從而反饋到控制電路以控制轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)9對螺旋槳發(fā)動機4、5轉(zhuǎn)動角度的準確定位。所述巡航控制舵機73、72、71通過連桿機構(gòu)連接副翼21、升降舵311和方向舵 321，如圖13所述連桿機構(gòu)包括擺桿74、延伸拉桿75和夾片76，延伸拉桿75的兩端通過球 鉸連接夾片76和擺桿74的一端，擺桿74的另一端與巡航控制舵機連接，夾片76連接副翼 21或升降舵311或方向舵321。上述結(jié)構(gòu)在飛機巡航飛行的時候，控制飛機的在空中升降、 轉(zhuǎn)向等動作。
權(quán)利要求一種垂直起降的模型飛機，包括機身，從機身兩側(cè)向外延伸的固定機翼，設(shè)置在機身尾部的尾翼，其特征在于所述兩個機翼末端各設(shè)有一個螺旋槳發(fā)動機，兩個螺旋槳發(fā)動機的旋翼轉(zhuǎn)動方向相反，通過一個沿機翼分布的轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接成一個整體，機身內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)兩端的螺旋槳發(fā)動機在垂直方向和水平方向之間同步轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于所述螺旋槳發(fā)動機包括旋 轉(zhuǎn)式短艙和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)式短艙前端的旋翼，旋轉(zhuǎn)式短艙內(nèi)安裝有旋翼驅(qū)動機構(gòu)和旋翼螺距 控制機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于所述旋翼包括中心轂、至 少三片旋翼片和相應(yīng)數(shù)量的翼片夾，翼片夾通過均勻分布在中心轂外圍的徑向轉(zhuǎn)軸與中心 轂連接，夾持旋翼片轉(zhuǎn)動變化旋翼螺距；中心轂設(shè)有一延伸至旋轉(zhuǎn)式短艙內(nèi)部的旋翼軸，所 述旋翼驅(qū)動機構(gòu)包括電機和齒輪組，設(shè)置在旋翼軸的末端，螺距控制機構(gòu)包括螺距控制舵 機、旋轉(zhuǎn)斜盤和多個拉桿，設(shè)置旋翼軸的中部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于旋轉(zhuǎn)斜盤包括上盤和下 盤，通過中部的球鉸與旋翼軸傾動連接；所述下盤外圍設(shè)置有在同一直線上的兩個轉(zhuǎn)動節(jié) 點，以及在垂直于轉(zhuǎn)動節(jié)點所在直線的傾動控制節(jié)點，轉(zhuǎn)動節(jié)點支撐在一個旋轉(zhuǎn)座上，傾動 控制節(jié)點通過一個下拉桿與螺距控制舵機連接；所述上盤外圍均勻分布有與旋翼片相應(yīng)數(shù) 量的螺距控制節(jié)點，翼片夾側(cè)面設(shè)有偏心控制端，螺距控制節(jié)點與翼片夾偏心控制端通過 相應(yīng)數(shù)量的上拉桿連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于所述在上盤外圍與下盤傾 動控制節(jié)點相對的位置上設(shè)置有一個定位節(jié)點，定位節(jié)點通過一個與旋翼軸同步轉(zhuǎn)動的定 位座連接到旋翼軸上，定位座限制上盤無法左右傾動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于轉(zhuǎn)軸機構(gòu)包括 一根橫穿兩片固定機翼轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在轉(zhuǎn)軸中部與轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)配合的齒輪組，以及套接在 轉(zhuǎn)軸兩側(cè)、用于支撐轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的支架管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于所述齒輪組上設(shè)有電位 器，用于測量轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于所述固定機翼 后緣設(shè)有控制飛機橫向操作的副翼，尾翼包括平行尾翼和設(shè)在平行尾翼兩端的垂直尾翼， 平行尾翼上后緣設(shè)有升降舵，兩片垂直尾翼后緣設(shè)有方向舵；上述副翼、升降舵和方向舵分 別通過獨立的巡航控制舵機控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垂直起降的模型飛機，其特征在于所述巡航控制舵機通過連 桿機構(gòu)連接副翼、升降舵和方向舵，所述連桿機構(gòu)包括擺桿、延伸拉桿和夾片，延伸拉桿的 兩端通過球鉸連接夾片和擺桿的一端，擺桿的另一端與巡航控制舵機連接，夾片連接副翼 或升降舵或方向舵。
專利摘要本實用新型涉及玩具模型飛機領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問題是設(shè)計一種高仿真V-22魚鷹的模型飛機，能夠具備V-22魚鷹的飛行特性，并且能夠縮小到玩具規(guī)格大小。本實用新型所設(shè)計的垂直起降的模型飛機，包括機身，從機身兩側(cè)向外延伸的固定機翼，設(shè)置在機身尾部的尾翼，所述兩個機翼末端各設(shè)有一個螺旋槳發(fā)動機，兩個螺旋槳發(fā)動機的旋翼轉(zhuǎn)動方向相反，通過一個沿機翼分布的轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接成一個整體，機身內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸機構(gòu)兩端的螺旋槳發(fā)動機在垂直方向和水平方向之間同步轉(zhuǎn)動。
文檔編號A63H27/133GK201744174SQ20102000359
公開日2011年2月16日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者羅之洪 申請人:羅之洪