本發(fā)明涉及飛行器領域，尤其是涉及一種用于飛行器的涵道動力裝置及具有該涵道動力裝置的飛行器。

背景技術(shù)：

多軸飛行器通常采用風扇式涵道動力裝置，與同樣直徑的孤立風扇相比，風扇式涵道結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)生的升力更大，安全性更高?，F(xiàn)有的風扇式涵道一般包括涵道筒、旋翼以及驅(qū)動旋翼的驅(qū)動裝置，涵道筒上端為沿徑向向外延伸的圓弧形唇口，唇口形成附加拉力，增加涵道圓筒整體拉力的作用。涵道筒內(nèi)側(cè)旋翼的下側(cè)設置有傾斜的導流片，傾斜方向與旋翼傾斜方向相反，導流片用于修正氣流旋向，防止氣流繞涵道筒的軸線旋轉(zhuǎn)，導流片所在的位置成為中位，當流片位于繞半徑方向相對中位傾斜時，氣流從涵道筒排出后會繞涵道筒的軸線旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動裝置可以是電機，也可以是由位于涵道外側(cè)的電機或油機驅(qū)動的轉(zhuǎn)軸。中國專利CN2753672U公告了一種矢量推力涵道風扇式單人飛行器，機體尾部安裝有平衡尾翼,機體左右兩側(cè)平行對稱固裝有矢量推力涵道倉,機體前端部位也安裝有矢量推力涵道倉,矢量推力涵道倉內(nèi)安裝有前、后兩部動力裝置,前動力裝置和后動力裝置分別與前推力風扇和后推力風扇相連接,矢量推力涵道倉后部安裝有水平排列等間距導流風向葉,在矢量推力涵道倉后端部位有導流風向片和導流風向葉垂直連接。該飛行器需要傾轉(zhuǎn)整個動力裝置才能獲得水平分力，以調(diào)整姿態(tài)，對傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的強度與載荷要求高，可靠性低。中國專利CN101353084A公開了一種垂直起落輕型飛行器, 其涵道風扇推進系統(tǒng)包括位于涵道內(nèi)的風扇,帶動風扇旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機及發(fā)動機艙,支撐涵道的涵道支柱,其中風扇的旋轉(zhuǎn)軸與駕駛艙的縱軸線平行，該飛行器的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)主要為設置在涵道風扇下方遠處的導流板，其占據(jù)較大的空間，重量較大，調(diào)整效率較低，轉(zhuǎn)向靈活性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一發(fā)明目的在于：提供一種整流效率更高、重量更輕、氣流轉(zhuǎn)向更靈活的涵道動力裝置；

本發(fā)明的第二目的在于提供一種具有這種涵道動力裝置的飛行器。

為實現(xiàn)上述目的：本發(fā)明提供的涵道動力裝置，包括：涵道筒，其入口側(cè)設有沿徑向向外延伸的弧形的唇口；旋翼，設置在涵道筒內(nèi)并位于唇口的下側(cè)；驅(qū)動裝置，驅(qū)動旋翼；氣流轉(zhuǎn)向裝置，包含導流筒和控制導流筒繞徑向傾斜的舵機裝置；導流筒設置在涵道筒內(nèi)，位于旋翼的下側(cè)；

導流筒的沿半徑方向的筒壁彎曲傾斜，該傾斜方向與旋翼的傾斜方向相反，彎曲的凹口方向朝向涵道筒的出口。。

由此可見，通過在涵道內(nèi)設置氣流轉(zhuǎn)向裝置，替代驅(qū)動電機幅度頻繁加減速控制飛行器轉(zhuǎn)向，間接提高了電機的使用壽命；與傳統(tǒng)的依靠飛行器的傾轉(zhuǎn)舵機使涵道整體傾轉(zhuǎn)不同，利用舵機裝置控制導流筒繞徑向傾斜便可控制氣流偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛行器的轉(zhuǎn)向，可以減少控制舵機裝置的功率，降低重量，延長飛行時間?？刂茪饬髌D(zhuǎn)的導流筒與單片導流片相比，沿涵道的軸線方向，可以采用更小高度尺寸的導流件，更有效約束氣流偏轉(zhuǎn)，導流筒沿徑向的筒壁傾斜方向與旋翼的傾斜方向相反，可以降低導流筒的風阻，提高氣流偏轉(zhuǎn)效率。此外，導流筒直接設置在在涵道筒內(nèi)，更加靠近旋翼，可以更有效捕獲氣流，使氣流高效偏轉(zhuǎn)。

進一步的，導流筒呈上大下小的錐體。導流筒呈上大下小的錐體有利于使被約束的偏轉(zhuǎn)氣流增壓，形成較高壓的偏轉(zhuǎn)噴射氣流，提高涵道動力裝置的轉(zhuǎn)向靈活性。

進一步的，導流筒內(nèi)設置有沿半徑延伸的導流片，導流片呈弧形。涵道內(nèi)的氣流為螺旋運動，導流筒內(nèi)設置的弧形的導流片進一步的槳偏轉(zhuǎn)氣流整理順暢，提高偏轉(zhuǎn)效率。

進一步的，導流片大致位于導流筒周向的中部，將入口劃分為位于導流片凹口內(nèi)側(cè)的第一入口和位于導流片凹口外側(cè)的第二入口，第一入口低于第二入口。導流筒從中位向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)都可以保證導流筒獲取大致相當偏轉(zhuǎn)氣流，從而保證導流筒實現(xiàn)可靠的氣流雙向高效偏轉(zhuǎn)。

進一步的，舵機裝置設置在涵道筒內(nèi)，位于旋翼下側(cè)，舵機裝置包括電機和減速齒輪組。電機通過減速齒輪組改變傳動比，齒輪傳動效率更高，更穩(wěn)定可靠。節(jié)省空間，便于涵道動力裝置的安裝，減少涵道動力裝置甚至整個飛行器的水平風阻。

進一步的，氣流轉(zhuǎn)向裝置還包括限位機構(gòu)，當所述舵機裝置使導流筒傾轉(zhuǎn)時，使導流筒的擺動；當導流筒位于中位時處于最低點，當導流筒向兩側(cè)擺轉(zhuǎn)時，導流筒的入口更靠近旋翼。進一步的提高了導流筒的氣流捕獲效率和氣流偏轉(zhuǎn)效率。

進一步的，限位機構(gòu)包括固定桿和曲軸；舵機裝置通過固定桿固接在涵道筒上，導流筒通過曲軸裝配在涵道筒與舵機裝置的外殼之間，曲軸一端安裝在固定桿上，另一端通過齒輪與減速齒輪組嚙合，在曲軸上還安裝有與輪齒口嚙合的副齒輪。

該機構(gòu)使得導流筒靠近涵道筒半徑方向的外側(cè)設置，而涵道的氣流主要集中在涵道筒的內(nèi)壁附近，可以借助較小的半徑方向尺寸，有效利用氣流，提高氣流的利用率，而提高轉(zhuǎn)向效率。

舵機裝置通過內(nèi)部的電機帶動減速齒輪組旋轉(zhuǎn)，由于導流筒通過曲軸與減速齒輪組嚙合，故電機機間接帶動導流筒旋轉(zhuǎn)一定的角度；為了提高導流筒旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，在舵機裝置的外殼開設有輪齒口，曲軸上安裝的副齒輪與輪齒口嚙合。在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程中，曲軸通過副齒輪繞輪齒口旋轉(zhuǎn)，進一步的提高曲軸繞軸向旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。同時，導流筒在傾轉(zhuǎn)的的過程中會向上抬升，從而越來越靠近旋翼底部，從而獲得較大的螺旋氣流，提高氣流的利用率和偏轉(zhuǎn)效率。

進一步的，導流筒沿徑向傾轉(zhuǎn)角度在正負35°的范圍內(nèi)。該范圍內(nèi)可以在較低的風阻下實現(xiàn)較強的氣流偏轉(zhuǎn)，氣流偏轉(zhuǎn)效率極高。

進一步的，涵道筒內(nèi)自上而下共軸線布置驅(qū)動裝置、旋翼和氣流轉(zhuǎn)向裝置，驅(qū)動裝置通過導流支架與涵道筒連接，驅(qū)動裝置為電機；導流支架由安裝盤以及環(huán)繞安裝盤均勻分布的導流板組成；驅(qū)動裝置安裝在安裝盤上側(cè)，驅(qū)動裝置輸出軸從安裝盤通孔中伸出與旋翼連接。

本發(fā)明中，電機直接安裝在安裝盤上，且導流板靠近安裝盤的部分沿豎直方向下降，整體呈V形，通過這一結(jié)構(gòu)能夠安裝不同型號的電機?，F(xiàn)有技術(shù)中，安裝盤上有一支撐環(huán)，支撐環(huán)的作用是使其結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，電機要套在支撐環(huán)才能與安裝盤固接，直接限制了電機的大小。安裝盤反裝，電機直接安裝在安裝盤上，支撐環(huán)在電機的另一側(cè)，既能使結(jié)構(gòu)穩(wěn)固又不限制電機大小。

進一步的，涵道筒的外壁設有保護架，安裝部通過螺栓依次與保護架、涵道筒和導流板固接，安裝部與安裝盤處于同一水平面；涵道筒由上自下沿軸向向內(nèi)收縮；導流板底部開設有線槽。

本發(fā)明中，在導流板中間位置開設有有線槽，控制電機的導線從線槽導入與電機連接，使其結(jié)構(gòu)更緊湊；涵道筒外部套設保護架，使涵道裝置不易損壞，同時提高整體美觀效果；安裝部與安裝盤在同一平面上，提高固定的剛度。

進一步的，弧形唇口為圓弧形唇口，其上設置有周向均勻分布的導流槽。

本發(fā)明中，在圓弧形唇口上，增加沿徑向向外延伸的內(nèi)凹導流槽，增強涵道唇口位置的整體導流效果，提高了涵道筒的所受拉力。

為實現(xiàn)另一目的，本發(fā)明提供了飛行器，其包括機身和上述的涵道動力裝置，涵道動力裝置安裝在機身上。其中飛行器可為二軸飛行器、三軸飛行器、四軸飛行甚至六軸、八軸飛行器。飛行器的旋翼不再需要頻繁大幅加減速來控制偏航和平移等飛行姿態(tài)，節(jié)省能量，延長續(xù)航時間。

進一步的，涵道動力裝置具有兩個，兩個涵道動力裝置通過機臂對稱地分布在所述機身兩側(cè)。。該飛行器通過調(diào)整導流筒即可實現(xiàn)機身姿態(tài)調(diào)整，無需驅(qū)動整個動力單元傾轉(zhuǎn)，重量輕，結(jié)構(gòu)可靠，續(xù)航時間長。

本發(fā)明的有益效果為：利用舵機裝置控制導流筒繞徑向傾斜便可控制氣流偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛行器的轉(zhuǎn)向，可以減少控制傾轉(zhuǎn)舵機裝置的功率，降低重量，延長飛行時間，且整流效率更高、重量更輕、氣流轉(zhuǎn)向更靈活，續(xù)航時間長、更易操控。

附圖說明

圖1是本發(fā)明飛行器實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明涵道動力裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖4是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中氣流轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中舵機裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中舵機裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中導流筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中舵機裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出了豎直狀態(tài)的導流筒與副齒輪的相對位置；

圖9是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中舵機裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出了左側(cè)傾轉(zhuǎn)狀態(tài)的導流筒與副齒輪的相對位置；

圖10是本發(fā)明涵道動力裝置實施例中舵機裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出了右側(cè)傾轉(zhuǎn)狀態(tài)的導流筒與副齒輪的相對位置。

具體實施方式

本發(fā)明將通過具體實施例并參照附圖進行說明。

涵道動力裝置實施例

如圖1所示，二軸飛行器包括機身7，以及安裝在機身7兩側(cè)的涵道動力裝置1。

如圖2和圖3所示，涵道動力裝置1包括涵道筒101，設置在涵道筒101內(nèi)并位于其唇口下側(cè)的旋翼4、驅(qū)動旋翼4的驅(qū)動裝置2，以及連接旋翼4和驅(qū)動裝置2的導流支架3，其中涵道筒101的弧形唇口102的入口沿徑向向外延伸，弧形唇口102上均勻布設有軸向?qū)Я鞑?03；涵道筒101的圓筒體外壁設有保護架104和安裝部105，驅(qū)動裝置2、旋翼4和氣流轉(zhuǎn)向裝置5自上而下共軸線布置。

導流支架3由設有中心通孔的安裝盤301，以及環(huán)繞安裝盤301均勻分布的底部設有線槽303的導流板302組成，控制電機的導線從線槽303導入與并與控制電機連接，從而結(jié)構(gòu)更緊湊，驅(qū)動裝置2安裝在安裝盤301的頂部，驅(qū)動裝置2輸出軸從安裝盤301通孔中伸出與旋翼4連接。安裝部105通過螺栓依次與保護架104、涵道筒101和導流板302連接。

如圖4至圖7所示，氣流轉(zhuǎn)向裝置5包括設置在涵道筒101內(nèi)并位于旋翼4下側(cè)的導流筒502，以及控制導流筒502繞徑向傾斜的舵機裝置501，導流筒502的筒壁繞徑向傾斜方向與旋翼4的傾斜方向相反。

支撐導流筒502的限位機構(gòu)6包括將氣流轉(zhuǎn)向裝置5整體固定在涵道筒101尾端的Γ型固定桿601、通過其將導流筒502鉸接在涵道筒101與舵機裝置501的圓筒狀殼體外壁之間的曲軸602，以及安裝在曲軸602上與舵機裝置501的圓筒狀殼體中部的輪齒口5011嚙合的副齒輪603。曲軸602輸入端通過齒輪與舵機裝置501的減速齒輪組5013嚙合。

舵機裝置501包括圓筒狀殼體、設置在圓筒狀殼體內(nèi)的電機5012，以及其輸入軸與電機5012的輸出軸嚙合的減速齒輪組5013，沿圓筒狀殼體的中部圓周對稱開設有數(shù)量至少為2的輪齒口5011，

導流筒502是上大下小的錐狀筒，導流筒502為上大下小的錐體，導流筒502的外壁呈弧形，其內(nèi)有沿半徑延伸的導流片5021，導流片5021也呈弧形。導流片5021大致位于導流筒502周向的中部，將入口劃分為位于導流片5021凹口內(nèi)側(cè)的第一入口5022和位于導流片5021凹口外側(cè)的第二入口5023，第一入口5022低于第二入口5023。

導流筒502未繞徑向傾斜即傾轉(zhuǎn)角為0°，處于豎直狀態(tài)時，副齒輪603與輪齒口5011嚙合位在輪齒口5011的左側(cè)中下部，如圖8所示。

舵機裝置501控制導流筒502繞徑向左傾斜最大傾轉(zhuǎn)角為-35°時，副齒輪603與輪齒口5011嚙合位在輪齒口5011的右側(cè)中上部，如圖9所示。

舵機裝置501控制導流筒502繞徑向右傾斜最大傾轉(zhuǎn)角為+35°時，副齒輪603與輪齒口5011嚙合位在輪齒口5011的右側(cè)中下部，如圖10所示。

飛行器實施例

飛行器包括機身和涵道動力裝置，涵道動力裝置安裝在機身上，涵道動力裝置可具有兩個，通過機臂安裝在機身兩側(cè)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。