[實用新型]微型無軸涵道旋翼飛行器

有效

• 申請號: 201922237244.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN212172519U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 申遂愿;朱清華;李宜恒
• 申請（專利權）人: 南京華航翼飛行器技術有限公司
• 主分類號: B64C11/20
• 分類號: B64C11/20;B64C9/00;B64C27/14;G05D1/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本實用新型提供了一種微型無軸涵道旋翼飛行器，包括涵道以及安裝在涵道內的若干槳翼結構和自適應舵面結構，所述的槳翼結構包括固定在涵道內壁上的上固定軸承和下固定軸承，上固定軸承和下固定軸承之間安裝有電動機、定子、轉子、槳葉和旋轉環，定子與轉子之間形成氣隙，槳葉與旋轉環連接從而與定子連接為一體；所述的自適應舵面結構分布在槳翼結構下方。本實用新型比傳統涵道旋翼產生更大的升力，且消耗更少的能量，電動機?涵道?旋翼一體化設計使得槳葉與電動機之間不存在間隙，減小了涵道體微小變形對整體氣動效率和安全性的影響，同時操縱機構簡單、重量輕且易于操縱，更適用于微型飛行器。

技術領域

本實用新型涉及旋翼飛行器領域，具體是一種微型無軸涵道旋翼飛行器。

背景技術

微型飛行器由于具有特殊的用途而倍受關注。一個重要應用是軍事偵察，可裝備到士兵班，進行敵情偵察及監視。還可用于戰爭危險估計、目標搜索、通信中繼，監測化學、核或生物武器，偵察建筑物內部情況?？蛇m用于城市、叢林等多種戰爭環境。因為其便于攜帶，操作簡單，安全性好的優點，可以在部隊中大量裝備。在非軍事領域，配置有相應傳感器的微型飛行器可以用來搜尋災難幸存者、有毒氣體或化學物質源，消滅農作物害蟲等。

正在研究的微型飛行器主要有三種，一種是像飛機一樣的固定翼模型，第二種是跟昆蟲和鳥類一樣的撲翼模型，第三種是跟直升機一樣的旋翼模型。但是目前微型旋翼飛行器普遍存在操縱機構復雜導致飛行器體積變大且操縱機構操縱效率較低的缺點。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術的問題，提供了一種微型無軸涵道旋翼飛行器, 用無軸涵道旋翼動力系統作為主動力，采用智能壓電復合材料制成的伺服襟翼控制俯仰及偏航運動，采用自適應舵面以平衡旋翼反扭矩并控制滾轉運動, 比傳統涵道旋翼產生更大的升力，且消耗更少的能量，電動機-涵道-旋翼一體化設計使得槳葉與電動機之間不存在間隙，減小了涵道體微小變形對整體氣動效率和安全性的影響，同時操縱機構簡單、重量輕且易于操縱，更適用于微型飛行器。

本實用新型包括涵道以及安裝在涵道內的若干槳翼結構和自適應舵面結構，所述的槳翼結構包括固定在涵道內壁上的上固定軸承和下固定軸承，上固定軸承和下固定軸承之間安裝有電動機、定子、轉子、槳葉和旋轉環，定子與轉子之間形成氣隙，槳葉與旋轉環連接從而與定子連接為一體；所述的自適應舵面結構分布在槳翼結構下方，包括通過固定塊與涵道連接的若干舵面，舵面尾緣為通過交叉的彈性薄片連接的若干薄板，薄板連接有形狀記憶合金。

本實用新型使用的升力裝置與其他涵道升力系統不同，其固定軸承位于旋轉環兩側，用于確定旋轉環的軸向位置，傳遞槳葉旋轉產生的推力。而電動機部分位于2個固定軸承之間，旋翼槳葉與電動機轉子通過旋轉環相連，以徑向聯結取代軸向聯結，使得旋翼和電動機成為不可分離的集成整體，多磁極定子固定在兩端軸承之間，當電動機工作時，轉子帶動旋翼槳葉相對多磁極定子旋轉。無軸涵道旋翼升力裝置采用電動機-涵道-旋翼一體化設計，使升力體結構更加緊湊，無軸涵道旋翼升力裝置去除了支撐旋翼軸系及其相關附件，從而增加涵道內部分流通面積，減小了流阻，無軸涵道旋翼升力裝置槳葉弦長分布與傳統涵道旋翼分布相反，無軸涵道旋翼升力裝置槳葉轉速快的部分弦長較長，轉速低的部分轉速較低，因此能夠比傳統涵道旋翼產生更大的升力，并且沒有傳統涵道旋翼中涵道與旋翼之間的間隙，提升了整機氣動性能，相比傳統涵道旋翼，其推進性能可提高20%~25%。同時電動機去掉了減速器和傳動軸系，因此與傳統涵道旋翼相比，無軸涵道旋翼升力裝置產生的噪聲和振動更低，并提高了電動機功率密度和效率，其相比傳統涵道旋翼能夠降低15%~20%的能量損耗。

所述智能壓電材料旋翼主要由四片后緣由粗纖維壓電復合材料（MFC）制作的變彎度槳葉組成。通過改變MFC的通電電流大小達到改變其扭轉角度，從而實現槳葉彎度的變化，彎度的改變使槳葉的氣動力大小發生變化，因此通過控制四片槳葉在不同方位角的氣動力大小提供俯仰及滾轉力矩實現俯仰及滾轉操縱。與傳統涵道旋翼操縱系統相比，其去除了自動傾斜器，體積減小且結構重量大大降低。