[發明專利]升力恒定的多涵道飛行器及其工作方法

在審

• 申請號: 202010132823.5
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111268117A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 何振亞;朱清華;王永杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C27/20
• 分類號: B64C27/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明提供了一種升力恒定的多涵道飛行器及其工作方法，升力恒定的多涵道飛行器，包括機身及若干涵道，升力涵道內設置有升力涵道體支撐桁架，升力涵道體支撐桁架的中心位置設置有陀螺儀部件，陀螺儀部件中心通過動力軸連接有涵道槳葉；所述的陀螺儀部件包括外轉向框架和內轉向框架，其中外轉向框架通過外轉軸與升力涵道體支撐桁架連接，內轉向框架通過內轉軸與外轉向框架連接，內轉軸和外轉軸之間夾角為90°。本發明通過多個涵道的位置和拉力分配，實現了升力面和操縱面的分離，極大地方便了操縱；通過對升力涵道旋翼附加陀螺儀，在各個飛行姿態下均可以保持升力的方向和大小恒定，提高了升力效率。

技術領域

本發明涉及航空飛行器技術領域，具體是一種升力恒定的多涵道飛行器及其工作方法。

背景技術

涵道飛行器是一種將各升力部件包含于涵道中、具備高升阻比的飛行器，其結構緊湊、機動性能良好、噪音信號特征小，具備較強的適應能力，在軍民領域均運用廣泛，是當今飛行器的研究熱點之一。

常規的涵道飛行器依靠涵道螺旋槳產生升力，通過傾斜涵道整體產生前向拉力實現前飛，會引起升力和前向力的耦合，不利于操縱，并造成了升力的浪費，降低了效率；為平衡涵道內旋翼的反扭矩，通常需在一個涵道體內設置多副旋翼或設置多個涵道，這種方式會增加了結構尺寸和重量。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種升力恒定的多涵道飛行器及其工作方法，通過多個涵道的位置和拉力分配，實現了升力面和操縱面的分離，極大地方便了操縱；通過對升力涵道旋翼附加陀螺儀，在各個飛行姿態下均可以保持升力的方向和大小恒定，提高了升力效率；在升力涵道體的內表面增加了多個可調節角度的葉片，在旋翼下洗流的作用下產生偏向于同一個方向的力，實現了反扭矩的平衡；附加尾部推進螺旋槳，無需傾斜機身。

本發明提供了一種升力恒定的多涵道飛行器，包括機身，機身中央設置有升力涵道，升力涵道四周分布有若干輔助涵道，所述的升力涵道內設置有升力涵道體支撐桁架，升力涵道體支撐桁架的中心位置設置有陀螺儀部件，陀螺儀部件中心通過動力軸連接有涵道槳葉；所述的陀螺儀部件包括外轉向框架和內轉向框架，其中外轉向框架通過外轉軸與升力涵道體支撐桁架連接，內轉向框架通過內轉軸與外轉向框架連接，內轉軸和外轉軸之間夾角為90°。

進一步改進，輔助涵道包括繞升力涵道圓周等距分布的前涵道、左涵道和右涵道。

進一步改進，所述的機身上表面設置有一對垂尾，機身后方設置有推力螺旋槳。

進一步改進，所述的升力涵道體支撐桁架上設置有限定陀螺儀部件旋轉角度的角度限制塊。角度限制塊的作用是，對機身繞轉軸旋轉的角度進行限制，具體限制的角度值（距離外轉向框架的高度）可根據飛行器實際允許的俯仰角進行確定；另一方向的限制，通過內轉向框架和內轉軸的距離進行限制。

進一步改進，所述的升力涵道內設置有導流片。

本發明還提供了一種升力恒定的多涵道飛行器的工作方法，包括以下過程：

1）在垂直飛行狀態下，升力由升力涵道產生，此時升力涵道內的旋翼軸與地面垂直，涵道體內的導流葉片，根據旋翼產生的反扭矩調節角度，在下洗流的作用下，繞旋翼軸中心同時產生沿旋翼旋轉方向的力，實現反扭矩的平衡；尾部的推力螺旋槳不工作，其余各涵道旋翼只產生較小的升力作為輔助裝置；

1.1）進行飛行器的俯仰運動，前涵道提高旋翼轉速，升力增加，后方左右涵道降低旋翼轉速，升力減小，以保持整個飛行器的升力平衡，這樣相對于飛行器重心會產生一個俯仰力矩，機身相對升力涵道的旋翼繞轉軸轉動了一定角度，俯仰力矩不會傳遞到升力涵道旋翼的中心處，旋翼的升力平面仍保持原角度不變；