[發明專利]一種垂直起降飛行器的旋翼軸向鎖定裝置及鎖定方法

在審

• 申請號: 201911292066.1
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111452961A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 黃曉龍;劉青;李康偉;李盛;鄔華明;許鎧通;張達;張華君
• 申請（專利權）人: 湖北航天飛行器研究所
• 主分類號: B64C27/14
• 分類號: B64C27/14;B64D27/26;B64D27/24;B64C29/00
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務所(普通合伙) 42235
• 代理人: 楊為國

本發明涉及一種用于垂直起降飛行器的旋翼軸向鎖定裝置及鎖定方法。包括旋翼電機、微型伸縮機、壓桿、伸縮桿、旋翼槳葉，所述旋翼電機底部軸伸端呈“螺旋形”，壓桿設置在微型伸縮機伸縮桿前端，壓桿前緣角與“螺旋形”轉軸螺旋角一致；所述微型伸縮機設置于旋翼支座上，壓桿前緣與旋翼電機軸伸端部的“螺旋形”轉軸能夠完全貼合。本發明的旋翼軸向鎖定裝置，可實現沿旋翼轉軸軸向對旋翼轉軸進行鎖定，使旋翼始終保持與飛行器縱軸平行的方向，減小飛行器前飛阻力，提高效率。該裝置可迫使靜止的旋翼向指定角度旋轉，并最終鎖定在該角度。該裝置結構簡單，微型伸縮機及壓桿安裝方便，重量輕，因此適用于大多數垂直起降固定翼飛行器。

技術領域

本發明屬于飛行器結構設計領域，具體涉及一種用于旋翼固定翼復合式垂直起降飛行器的旋翼軸向鎖定裝置及鎖定方法。

背景技術

近年來旋翼、固定翼結合的垂直起降固定翼飛行器，因其技術成熟，且以較小的代價獲得了高效巡航平飛、空中懸停以及垂直起降能力，成為研究的熱門。

垂直起降固定翼飛行器是由多旋翼飛行器和固定翼飛行器組合而成。起飛和降落類似多旋翼飛行器，由多旋翼提供拉力使飛行器具備垂直起降和空中懸停的能力；前飛時旋翼停止工作，則類似于固定翼飛行器，由推進螺旋槳提供前飛推力使飛行器能夠高速巡航。這帶來了一個明顯的氣動問題：旋翼停轉，作為飛行器氣動外形的一部分，產生微乎其微的升力，卻產生了較大的阻力，降低了飛行器巡航的效率。仿真分析表明，安裝四旋翼系統后，飛行器阻力增加20％-50％，升阻比下降10％-30％。

一些解決方案是將旋翼收縮回機身內部，但這種方式需要精心設計的旋翼布局以及復雜的回收裝置。另一些簡單的方案是將旋翼槳葉鎖定在飛行器縱軸方向，使其迎風面盡可能小，從而降低阻力。仿真分析表明，旋翼沿飛行器縱軸方向鎖定比沿橫軸方向鎖定阻力下降15％以上，升阻比提高20％。目前出現的旋翼鎖定裝置大致分為兩種，一種是采用電調信號控制電機旋轉角度，從而實現在特定角度鎖定，但這種方式實現較困難，鎖定不準確；另一種是采用機械方式，在轉軸上設置卡槽，待電機轉到指定角度時鎖定，這種方式需要在電機未完全停轉時即完成鎖定，一旦電機停轉則無法使卡槽轉到指定角度。

發明內容

針對現有大部分用于旋翼固定翼復合式垂直起降飛行器的旋翼機械式鎖定裝置不能保證在電機停轉以后鎖定旋翼方向的問題，本發明提供一種用于旋翼固定翼復合式垂直起降飛行器的旋翼軸向鎖定裝置及鎖定方法。

本發明所述的一種垂直起降飛行器的旋翼軸向鎖定裝置，包括旋翼電機、微型伸縮機、壓桿、伸縮桿、旋翼槳葉，本發明所述的旋翼電機底部的軸伸端部呈“螺旋形”，壓桿設置在微型伸縮機伸縮桿前端，壓桿前緣角與“螺旋形”轉軸螺旋角一致，通過伸縮機伸縮桿移動，壓桿端部能與旋翼電機軸伸端“螺旋形”螺旋面完全貼合；所述微型伸縮機固定設置于旋翼支座上，中心軸與旋翼電機軸平行，且兩者存在偏心距離；所述壓桿固定設置于微型伸縮機伸縮桿前端，壓桿前緣與旋翼電機軸伸端部的“螺旋形”轉軸能夠完全貼合。

優選地，所述旋翼電機其底部轉軸較一般電機加長，且呈“螺旋形”，螺旋面光滑，便于在壓桿上滑動，螺旋角與壓桿前緣角一致，便于與壓桿貼合。

優選地，所述微型伸縮機固定設置于旋翼支座上，微型伸縮機的中心軸與旋翼電機軸平行，且兩者存在偏心距離。

優選地，所述壓桿固定設置于微型伸縮機伸縮桿前端，可通過伸縮機伸縮桿上下移動，壓桿前緣角與“螺旋形”轉軸螺旋角配合一致，能夠與之完全貼合，沿轉軸軸向對其鎖定。

具體地，所述旋翼電機底部“螺旋形”轉軸中心平面與安裝在電機上的兩個旋翼槳葉平行，旋翼軸轉角與槳葉轉角一致；“螺旋形”轉軸上的螺旋面光滑，以便于在壓桿上滑動；“螺旋形”轉軸中部為平面，便于與壓桿貼合。