專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)力的飛行裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)ー種飛行器，尤其涉及ー種利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)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(lèi)飛行器多采用涵道風(fēng)扇、旋翼或螺旋槳為其動(dòng)カ的來(lái)源，在其向前飛行的過(guò)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(jī)身。 然而由于陀螺效應(yīng)的存在以及涵道風(fēng)扇氣動(dòng)特性復(fù)雜，在前飛過(guò)程中，飛行器即有保持其水平狀態(tài)的趨勢(shì)抗?fàn)帉?duì)其的姿態(tài)調(diào)整，同時(shí)其處于前方來(lái)流與涵道風(fēng)扇吸流的復(fù)合流場(chǎng)中，極易造成機(jī)身周?chē)鷼饬魑蓙y，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(xiǎn)。并且，飛行過(guò)程不穩(wěn)定、機(jī)身傾斜等問(wèn)題也導(dǎo)致機(jī)載設(shè)備無(wú)法正常有效地工作。同時(shí)，傾斜機(jī)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(dòng)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(lèi)飛行器只能單純的依靠其螺旋槳或旋翼提供的升力來(lái)維持其懸停，無(wú)法利用機(jī)身其他部分產(chǎn)生升力，造成資源浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)及新型的飛行推進(jìn)裝置的利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是ー種利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置，包括無(wú)刷直流電機(jī)、螺旋槳、舵機(jī)、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(wú)刷直流電機(jī)上，其特征在干還包括固定塊，無(wú)刷直流電機(jī)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(shí)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(gè)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(gè)控制舵連接架，共安裝4個(gè)；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(gè)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(dòng)副，方向控制舵通過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)單ー轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；同時(shí)每個(gè)方向控制舵用于連接控制舵連接架的直邊的ー個(gè)端部與ー個(gè)舵機(jī)軸連接，并使用螺絲將舵機(jī)固定在控制舵連接架上。進(jìn)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(gè)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(chēng)為電氣艙，電氣艙內(nèi)裝有自動(dòng)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(jìn)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(gè)導(dǎo)流葉片，每個(gè)導(dǎo)流葉片分別與ー個(gè)舵機(jī)連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、巧妙、科學(xué)合理，電器倉(cāng)的設(shè)計(jì)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(guò)程中，有助于增加升力、減小空氣阻力，降低能耗。4、它在行進(jìn)過(guò)程中可始終保持機(jī)身水平，可任意改變運(yùn)動(dòng)方向，可根據(jù)要求隨時(shí)平滑地調(diào)節(jié)水平飛行速度，穩(wěn)定性強(qiáng)。5、它在飛行過(guò)程中，導(dǎo)流葉片可根據(jù)螺旋槳產(chǎn)生滑流大小隨時(shí)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?yàn)閾碛行滦秃荔w的保護(hù)，使其適應(yīng)性強(qiáng)，安全可靠，飛行噪音小，隱蔽性好。7、本實(shí)用新型飛行穩(wěn)定，容易操控，空中懸停穩(wěn)定，在進(jìn)行空中攝影、空中偵察、目標(biāo)跟蹤等任務(wù)中性能優(yōu)異。

圖I是利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置的等軸測(cè)圖(其中ー個(gè)方向舵放下)圖2是利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置的前視剖面圖圖3是利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置的上視圖(方向舵收起)圖4是利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置的新型涵道體部分剖面圖圖5是利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置的向前飛行示意圖圖6是利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置的飛行過(guò)程中剎車(chē)示意圖圖7方向控制舵與控制舵連接架及舵機(jī)連接示意圖圖8舵機(jī)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(wú)刷直流電機(jī)5、固定塊6、鋰聚合物電池7、控制舵連接架8、電器倉(cāng)9、涵道體內(nèi)壁10、流線型外殼11、舵機(jī)12、導(dǎo)流葉片組13。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)ー步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的工作原理ー種利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置，包括無(wú)刷直流電機(jī)5、螺旋槳2、舵機(jī)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(wú)刷直流電機(jī)5上，其特征在于還包括固定塊6，無(wú)刷直流電機(jī)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(shí)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(gè)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(gè)控制舵連接架8，共安裝4個(gè)；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(gè)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(dòng)副，方向控制舵4通過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)單ー轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；同時(shí)每個(gè)方向控制舵4用于連接控制舵連接架8的直邊的ー個(gè)端部與一個(gè)舵機(jī)12軸連接，并使用螺絲將舵機(jī)12固定在控制舵連接架8上。進(jìn)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(gè)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(chēng)為電氣艙9，電氣艙9內(nèi)裝有自動(dòng)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(jìn)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(gè)導(dǎo)流葉片3，每個(gè)導(dǎo)流葉片3分別與ー個(gè)舵機(jī)連接。如圖I所示，方向控制舵4采用特定的弧形設(shè)計(jì)，與控制舵連接架8連接，同時(shí)每個(gè)方向控制舵4與一個(gè)舵機(jī)12連接，舵機(jī)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(dāng)方向控制舵4向下翻轉(zhuǎn)到涵道體下方，進(jìn)入螺旋槳產(chǎn)生的氣流中時(shí)，可產(chǎn)生康達(dá)效應(yīng)，流經(jīng)方向控制舵4得氣流離開(kāi)本來(lái)的流動(dòng)方向，改為隨著凸出的方向控制舵4得表面高速流動(dòng)，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(jìn)而產(chǎn)生水平方向的推力。如圖2所示，動(dòng)カ裝置(包括螺旋槳2、無(wú)刷直流電機(jī)5)位于新型涵道體I中心軸線上，動(dòng)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(gè)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(gè)導(dǎo)流葉片3組成，每個(gè)導(dǎo)流葉片3分別與舵機(jī)連接。可控角度的導(dǎo)流葉片組13的作用為克服機(jī)身反扭矩。每個(gè)導(dǎo)流葉片3的傾斜角度由舵機(jī)控制，可以根據(jù)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，實(shí)時(shí)改變導(dǎo)流葉片3的傾斜角度，保證飛行器在飛行過(guò)程中可以始終不發(fā)生自轉(zhuǎn)。同時(shí)，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(qiáng)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(gè)空腔，作為電器倉(cāng)9，電器倉(cāng)9中裝有飛行控制系統(tǒng)、微型姿態(tài)和航向基準(zhǔn)系統(tǒng)、超聲波測(cè)距傳感器、舵機(jī)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(dāng)高速氣流經(jīng)過(guò)其表面時(shí)，在其表面產(chǎn)生低壓，用于增加其飛行時(shí)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(jì)，在飛行過(guò)程中，可有效減小空氣阻カ及空氣擾動(dòng)的影響。如圖5所示，在飛行過(guò)程中，與飛行方向相對(duì)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(guò)程中的空氣阻力。在飛行過(guò)程中，可以通過(guò)改變方向控制舵4翻轉(zhuǎn)的角度來(lái)控制飛行速度。飛行過(guò)程中的飛行器不會(huì)傾斜機(jī)身，陀螺效應(yīng)不會(huì)妨害飛行器的穩(wěn)定性。反而因角動(dòng)量守恒，增加了其穩(wěn)定性。如圖6所示，當(dāng)飛行中的利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)カ的飛行裝置需要緊急空中懸?；蚓_定位于某地點(diǎn)時(shí)，可以放下另一端的方向控制舵4，產(chǎn)生向后的阻力，同時(shí)擔(dān)任推進(jìn)作用的方向控制舵4向上翻轉(zhuǎn)，減小向前的推理，達(dá)到飛行器快速剎車(chē)的目的?！?br> 權(quán)利要求1.一種利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)力的飛行裝置，包括無(wú)刷直流電機(jī)(5)、螺旋槳(2)、舵機(jī)(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(wú)刷直流電機(jī)(5)上， 其特征在于還包括固定塊￠)，無(wú)刷直流電機(jī)(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(shí)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(gè)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(gè)控制舵連接架(8)，共安裝4個(gè)；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(gè)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(dòng)副，方向控制舵(4)通過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)單一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；同時(shí)每個(gè)方向控制舵(4)用于連接控制舵連接架(8)的直邊的一個(gè)端部與一個(gè)舵機(jī)(12)軸連接，并使用螺絲將舵機(jī)(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(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)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(gè)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(chēng)為電氣艙(9)，電氣艙(9)內(nèi)裝有自動(dòng)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(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)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(gè)導(dǎo)流葉片(3)，每個(gè)導(dǎo)流葉片(3)分別與一個(gè)舵機(jī)連接。
專(zhuān)利摘要一種利用康達(dá)效應(yīng)產(chǎn)生水平動(dòng)力的飛行裝置屬于航空領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括無(wú)刷直流電機(jī)(5)、螺旋槳(2)、舵機(jī)(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(wú)刷直流電機(jī)(5)上，其特征在于還包括固定塊(6)，無(wú)刷直流電機(jī)(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(gè)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(shí)用新型飛行穩(wěn)定，容易操控，空中懸停穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B64C11/44GK202508281SQ20122008977
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)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(yáng), 朱曉慶, 李亞磊, 趙秉輝, 阮曉鋼, 高靜欣 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)