專利名稱：一種輕型飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于直升機技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及到一種以電動飛輪為動力的超輕型直 升機，尤其是該動力工作時無燃油、無污染，是一種安全、節(jié)能的輕型飛行器。
背景技術(shù)：
眾所周知，直升飛機由于具有垂直起降、空中懸停、前后左右飛行及旋翼自轉(zhuǎn)著陸 的能力，在軍用、民用領(lǐng)域具有廣泛的用途。自第一代直升飛機開始到現(xiàn)在已發(fā)展到第四代產(chǎn)品。其產(chǎn)量僅民用機未來五年后 將達到14406架。到目前為止，所有直升機的發(fā)動機全部采用渦輪發(fā)動機和活塞式發(fā)動機，而這些 發(fā)動機均因耗油率高，使用壽命短，污染大而著稱。就這樣下去，將嚴重地破壞了我們的生 存環(huán)境。美國飛輪系統(tǒng)公司(AFS)開發(fā)了一種飛輪電池(EMB)，由外殼、軸承、飛輪軸、飛 輪、電動發(fā)電機、電子交換系統(tǒng)和接線盒組成。由于外殼內(nèi)沒有處于真空狀態(tài)，且飛輪軸承 系統(tǒng)存在較大的摩擦，因而使其損耗較大，效率較低。該公司產(chǎn)品目前只在汽車行業(yè)中實 驗?，F(xiàn)在，世界性的節(jié)能減排行動在各個領(lǐng)域全面展開。直升飛機也不例外，世界各國 都在研究噪音低，使用壽命長，節(jié)能環(huán)保的直升飛機。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種以電動飛輪為動力，不用燃 油，噪音小，使用壽命長，節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用領(lǐng)域廣的輕型飛行器。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種輕型飛行器，包括起落架、操縱室、動力系統(tǒng) 和機身殼，其特征在于所述的動力系統(tǒng)包括發(fā)動機和飛輪電池；發(fā)動機為兩臺，分別通過 固定支架固定在機身殼的兩側(cè)；該發(fā)動機一個支點可轉(zhuǎn)動地與固定支架連接，另一支點通 過液壓缸與固定支架連接；發(fā)動機上連接有槳轂和旋翼；機身殼的兩側(cè)分別設(shè)有固定短機 翼，后部設(shè)有平衡板；飛輪電池由外殼、軸承、飛輪軸、飛輪、電動發(fā)電機、電子交換系統(tǒng)和接 線盒組成。本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的飛輪電池由外殼、磁懸浮軸承、飛輪軸、碳纖 維飛輪、電動發(fā)電機、電子交換系統(tǒng)和接線盒組成。參照我國直一9直升機和美國貝爾公司直升機的原理和基本構(gòu)造，獨創(chuàng)性的開拓 了一種以“電動飛輪”為動力的超輕型直升機。由于在現(xiàn)有直升機起落架、操縱室、動力系統(tǒng) 和機身殼的基礎(chǔ)上，去掉渦輪發(fā)動機或活塞式發(fā)動機、中部螺旋槳和尾槳，而相應(yīng)采用由發(fā) 動機和飛輪電池構(gòu)成的動力系統(tǒng)，采用設(shè)置在上機身殼兩側(cè)的發(fā)動機、槳轂、旋翼、固定短 機翼，采用后部設(shè)置的平衡板，因而可使動力系統(tǒng)效率高，飛輪電池儲能密度可達到100 200wh / kg，功率密度可達5000 IOOOOw / kg，能量轉(zhuǎn)換工作效率高，使用壽命可達10年以上。這種超輕型直升機可兩棲使用，具有垂直起降、空中懸停、前后左右飛行及旋翼自轉(zhuǎn) 著陸的能力。本實用新型的創(chuàng)新點在于1、目前世界上所有的直升機的動力部分均為渦輪發(fā)動機或活塞發(fā)動機，該發(fā)動機 大量的消耗石油產(chǎn)品，發(fā)動機故障多，壽命短。而我們完全擺脫了此種模式，大膽采用電動 飛輪發(fā)動機，此發(fā)動機利用能量轉(zhuǎn)換和磁懸浮技術(shù)相結(jié)合使直升機正常工作而獨創(chuàng)不用一 滴油的飛行器。2、本輕型機結(jié)構(gòu)上增加了旋翼能改變90°工作，增添了固定短翼和平衡板，去掉 了尾槳，縮短了機身長度，這種結(jié)構(gòu)增加了航行速度，穩(wěn)定性也得到提高。3、本實用新型機體全部使用碳纖復(fù)合材料，減輕了重量，提高了強度和安全性，由 于機殼為整體制造，密封性好，當在水面上降落后能正常在水面航行，不需另設(shè)計氣囊，整 機漂浮正常。本實用新型具有以電動飛輪為動力，不用燃油，噪音小，使用壽命長，節(jié)能環(huán)保，應(yīng) 用領(lǐng)域廣的特點。本實用新型主要用于具起垂直起降、空中懸停、前后左右飛行及旋翼自轉(zhuǎn) 著陸能力，在軍用、民用領(lǐng)域具有廣泛用途的直升機。

圖1是本實用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型飛輪電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型參照美國飛輪系統(tǒng)公司(AFS)開發(fā)的(EMB)飛輪電池結(jié)合現(xiàn)代磁懸浮 技術(shù)，自行研發(fā)電動飛輪超輕型直升機，它采用了碳纖維旋翼、平衡板，同時又解決了兩棲 使用，提高了安全性，使用壽命長，燃油零消耗，對大氣沒有污染。如圖1、圖2所示。動力系統(tǒng)是本實用新型的核心。動力系統(tǒng)對直升機的各種使用 特性有重要影響，發(fā)動機一般要求功重比高，耗油率低，起動容易，加速快，可靠性高，維修 性好，振動與噪聲小。而本實用新型動力系統(tǒng)“電動飛輪”都能滿足上述要求。本實用新型 由起落架1、操縱室2、動力系統(tǒng)、槳轂5和旋翼4、固定短機翼6、平衡板8和機身殼7構(gòu)成， 動力系統(tǒng)包括發(fā)動機3和飛輪電池，飛輪電池由外殼11、磁懸浮軸承12、飛輪軸13、碳纖維 飛輪14、電動發(fā)電機15、電子交換系統(tǒng)16和接線盒17組成。動力系統(tǒng)“電動飛輪”是這樣工作的。外殼11的插座通入電流，通過外殼11內(nèi)電 子交換系統(tǒng)16的電子轉(zhuǎn)換使電動發(fā)電機15轉(zhuǎn)動，因電動發(fā)電機15轉(zhuǎn)子和碳纖維飛輪14 在同一軸上，當電動發(fā)電機15轉(zhuǎn)動時，碳纖維飛輪14也一起轉(zhuǎn)動，由于電子交換系統(tǒng)16使 碳纖維飛輪14加速旋轉(zhuǎn)，從而完成電能到機械能的轉(zhuǎn)換過程，使能量以動能的形式存儲起 來。(此時碳纖維飛輪14轉(zhuǎn)速可高達20萬轉(zhuǎn)/分)當停電后(供電時間約10 20分鐘)，碳 纖維飛輪14繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當要使用能量時，碳纖維飛輪14旋轉(zhuǎn)帶動電動發(fā)電機15發(fā)電，通過 電子交換系統(tǒng)16電力電子變換裝置轉(zhuǎn)換成負載所需要的電能，完成機械能到電能的釋放。 這個釋放能量的過程我們把它設(shè)計到3小時(也就是續(xù)航時間)。[0022]動力系統(tǒng)“電動飛輪”的效率高，儲能密度可達到100 200wh /坧，功率密度可 達5000 IOOOOw /坧，能量轉(zhuǎn)換工作效率高達95%以上，使用壽命可達10年以上。之所 以有這樣好的效果，是因為本系統(tǒng)使用了磁懸浮軸承12及真空外殼11技術(shù)，這樣它幾乎沒 有機械損失。另外電動發(fā)電機15采用無刷技術(shù)，渦流及磁滯損耗很小。由于上述方案，使得直升機獲得了滿意的動力。本直升機上安裝2臺飛輪電池和2 臺發(fā)動機3作為動力源。兩臺發(fā)動機3分別安裝在直升固定在機身殼7的兩側(cè)。發(fā)動機3 一個支點可轉(zhuǎn)動地與固定支架連接，另一支點通過液壓缸與固定支架連接。發(fā)動機3上連 接有槳轂5和旋翼4。機身殼7的兩側(cè)分別設(shè)有固定短機翼6，后部設(shè)有平衡板8。旋翼4 起飛時垂直水平線，平飛時根據(jù)需要可旋轉(zhuǎn)90°成為拉力螺旋槳。本實用新型采用兩副旋翼4左右對稱安裝在機身殼兩側(cè)的發(fā)動機3通過固定支架 固定在固定短機翼6翼梢，并在同一水平面內(nèi)。兩副旋翼4轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)向相反，反作用力 矩可相互平衡，故本機取消尾槳，并安裝了平衡板8，以調(diào)整飛行姿態(tài)。由于構(gòu)造對稱，空氣動力也是對稱的，兩副槳翼4在相同的條件下工作，有良好的 可靠性，操縱性和縱橫向穩(wěn)定性。又由于兩副旋翼4可旋軸，當旋翼4軸處于水平位置時，兩副旋翼4成為拉力螺旋 槳，機身兩側(cè)的固定短機翼6則起到提升飛行速度的作用。本實用新型發(fā)明一種以“電動飛輪”為動力的超輕型直升機的主要技術(shù)指標整體尺寸長6000 X寬3600 X高MOO mm ；整機重量440 kg ；飛行速度可> 400 km / h ；續(xù)航時間3 h ；噪聲< 60db ；發(fā)動機功率100 140kw / (kg / s)；飛輪電池數(shù)
量2組。
權(quán)利要求1.一種輕型飛行器，包括起落架(1)、操縱室(2)、動力系統(tǒng)和機身殼(7)，其特征在于 所述的動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(3)和飛輪電池；發(fā)動機(3)為兩臺，分別通過固定支架固定在 機身殼(7)的兩側(cè)；該發(fā)動機(3) —個支點可轉(zhuǎn)動地與固定支架連接，另一支點通過液壓缸 與固定支架連接；發(fā)動機(3)上連接有槳轂(5)和旋翼(4)；機身殼(7)的兩側(cè)分別設(shè)有固 定短機翼(6)，后部設(shè)有平衡板(8);飛輪電池由外殼、軸承、飛輪軸、飛輪、電動發(fā)電機、電子 交換系統(tǒng)和接線盒組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕型飛行器，其特征在于所述的飛輪電池由外殼(11)、 磁懸浮軸承(12)、飛輪軸(13)、碳纖維飛輪(14)、電動發(fā)電機(15)、電子交換系統(tǒng)(16)和接 線盒(17)組成。
專利摘要本實用新型的名稱為一種輕型飛行器。屬于直升機技術(shù)領(lǐng)域。它主要是解決現(xiàn)有的問題。它的主要特征包括起落架、操縱室、動力系統(tǒng)和機身殼；動力系統(tǒng)包括發(fā)動機和飛輪電池；發(fā)動機為兩臺，分別通過固定支架固定在機身殼的兩側(cè)；該發(fā)動機一個支點可轉(zhuǎn)動地與固定支架連接，另一支點通過液壓缸與固定支架連接；發(fā)動機上連接有槳轂旋翼和；機身殼的兩側(cè)分別設(shè)有固定短機翼，后部設(shè)有平衡板；飛輪電池由外殼、軸承、飛輪軸、飛輪、電動發(fā)電機、電子交換系統(tǒng)和接線盒組成。本實用新型具有垂直起降、空中懸停、前后左右飛行及旋翼自轉(zhuǎn)著陸的特點，在軍用、民用領(lǐng)域具有廣泛的用途。
文檔編號B64C27/04GK201856896SQ20102058323
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者李伯川, 滕芝敏, 王華祥, 王莉 申請人:李伯川, 滕芝敏, 王華祥, 王莉