一种涵道动力装置及飞行器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种涵道动力装置，属于动力装置领域。该装置包括：涵道筒，其入口侧设有沿径向向外延伸的弧形的唇口；旋翼，设置在涵道筒内并位于唇口的下侧；驱动装置，驱动旋翼；气流气流转向装置，包含导流筒和控制导流筒绕径向倾斜的舵机装置；导流筒设置在涵道筒内，位于旋翼的下侧，导流筒的沿半径方向的筒壁的倾斜方向与旋翼的倾斜方向相反。本动力装置整流效率更高、重量更轻、气流转向更灵活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器领域，尤其是涉及一种用于飞行器的涵道动力装置及具有该涵道动力装置的飞行器。
技术介绍
多轴飞行器通常采用风扇式涵道动力装置，与同样直径的孤立风扇相比，风扇式涵道结构紧凑，产生的升力更大，安全性更高。现有的风扇式涵道一般包括涵道筒、旋翼以及驱动旋翼的驱动装置，涵道筒上端为沿径向向外延伸的圆弧形唇口，唇口形成附加拉力，增加涵道圆筒整体拉力的作用。涵道筒内侧旋翼的下侧设置有倾斜的导流片，倾斜方向与旋翼倾斜方向相反，导流片用于修正气流旋向，防止气流绕涵道筒的轴线旋转，导流片所在的位置成为中位，当流片位于绕半径方向相对中位倾斜时，气流从涵道筒排出后会绕涵道筒的轴线旋转。驱动装置可以是电机，也可以是由位于涵道外侧的电机或油机驱动的转轴。中国专利CN2753672U公告了一种矢量推力涵道风扇式单人飞行器，机体尾部安装有平衡尾翼,机体左右两侧平行对称固装有矢量推力涵道仓,机体前端部位也安装有矢量推力涵道仓,矢量推力涵道仓内安装有前、后两部动力装置,前动力装置和后动力装置分别与前推力风扇和后推力风扇相连接,矢量推力涵道仓后部安装有水平排列等间距导流风向叶,在矢量推力涵道仓后端部位有导流风向片和导流风向叶垂直连接。该飞行器需要倾转整个动力装置才能获得水平分力，以调整姿态，对倾转机构的强度与载荷要求高，可靠性低。中国专利CN101353084A公开了一种垂直起落轻型飞行器,其涵道风扇推进系统包括位于涵道内的风扇,带动风扇旋转的发动机及发动机舱,支撑涵道的涵道支柱,其中风扇的旋转轴与驾驶舱的纵轴线平行，该飞行器的姿态调整机构主要为设置在涵道风扇下方远处的导流板，其占据较大的空间，重量较大，调整效率较低，转向灵活性低。
技术实现思路
本专利技术的第一专利技术目的在于：提供一种整流效率更高、重量更轻、气流转向更灵活的涵道动力装置；本专利技术的第二目的在于提供一种具有这种涵道动力装置的飞行器。为实现上述目的：本专利技术提供的涵道动力装置，包括：涵道筒，其入口侧设有沿径向向外延伸的弧形的唇口；旋翼，设置在涵道筒内并位于唇口的下侧；驱动装置，驱动旋翼；气流转向装置，包含导流筒和控制导流筒绕径向倾斜的舵机装置；导流筒设置在涵道筒内，位于旋翼的下侧；导流筒的沿半径方向的筒壁弯曲倾斜，该倾斜方向与旋翼的倾斜方向相反，弯曲的凹口方向朝向涵道筒的出口。。由此可见，通过在涵道内设置气流转向装置，替代驱动电机幅度频繁加减速控制飞行器转向，间接提高了电机的使用寿命；与传统的依靠飞行器的倾转舵机使涵道整体倾转不同，利用舵机装置控制导流筒绕径向倾斜便可控制气流偏转，实现飞行器的转向，可以减少控制舵机装置的功率，降低重量，延长飞行时间。控制气流偏转的导流筒与单片导流片相比，沿涵道的轴线方向，可以采用更小高度尺寸的导流件，更有效约束气流偏转，导流筒沿径向的筒壁倾斜方向与旋翼的倾斜方向相反，可以降低导流筒的风阻，提高气流偏转效率。此外，导流筒直接设置在在涵道筒内，更加靠近旋翼，可以更有效捕获气流，使气流高效偏转。进一步的，导流筒呈上大下小的锥体。导流筒呈上大下小的锥体有利于使被约束的偏转气流增压，形成较高压的偏转喷射气流，提高涵道动力装置的转向灵活性。进一步的，导流筒内设置有沿半径延伸的导流片，导流片呈弧形。涵道内的气流为螺旋运动，导流筒内设置的弧形的导流片进一步的桨偏转气流整理顺畅，提高偏转效率。进一步的，导流片大致位于导流筒周向的中部，将入口划分为位于导流片凹口内侧的第一入口和位于导流片凹口外侧的第二入口，第一入口低于第二入口。导流筒从中位向两侧偏转都可以保证导流筒获取大致相当偏转气流，从而保证导流筒实现可靠的气流双向高效偏转。进一步的，舵机装置设置在涵道筒内，位于旋翼下侧，舵机装置包括电机和减速齿轮组。电机通过减速齿轮组改变传动比，齿轮传动效率更高，更稳定可靠。节省空间，便于涵道动力装置的安装，减少涵道动力装置甚至整个飞行器的水平风阻。进一步的，气流转向装置还包括限位机构，当所述舵机装置使导流筒倾转时，使导流筒的摆动；当导流筒位于中位时处于最低点，当导流筒向两侧摆转时，导流筒的入口更靠近旋翼。进一步的提高了导流筒的气流捕获效率和气流偏转效率。进一步的，限位机构包括固定杆和曲轴；舵机装置通过固定杆固接在涵道筒上，导流筒通过曲轴装配在涵道筒与舵机装置的外壳之间，曲轴一端安装在固定杆上，另一端通过齿轮与减速齿轮组啮合，在曲轴上还安装有与轮齿口啮合的副齿轮。该机构使得导流筒靠近涵道筒半径方向的外侧设置，而涵道的气流主要集中在涵道筒的内壁附近，可以借助较小的半径方向尺寸，有效利用气流，提高气流的利用率，而提高转向效率。舵机装置通过内部的电机带动减速齿轮组旋转，由于导流筒通过曲轴与减速齿轮组啮合，故电机机间接带动导流筒旋转一定的角度；为了提高导流筒旋转的稳定性，在舵机装置的外壳开设有轮齿口，曲轴上安装的副齿轮与轮齿口啮合。在转轴旋转过程中，曲轴通过副齿轮绕轮齿口旋转，进一步的提高曲轴绕轴向旋转的稳定性。同时，导流筒在倾转的的过程中会向上抬升，从而越来越靠近旋翼底部，从而获得较大的螺旋气流，提高气流的利用率和偏转效率。进一步的，导流筒沿径向倾转角度在正负35°的范围内。该范围内可以在较低的风阻下实现较强的气流偏转，气流偏转效率极高。进一步的，涵道筒内自上而下共轴线布置驱动装置、旋翼和气流转向装置，驱动装置通过导流支架与涵道筒连接，驱动装置为电机；导流支架由安装盘以及环绕安装盘均匀分布的导流板组成；驱动装置安装在安装盘上侧，驱动装置输出轴从安装盘通孔中伸出与旋翼连接。本专利技术中，电机直接安装在安装盘上，且导流板靠近安装盘的部分沿竖直方向下降，整体呈V形，通过这一结构能够安装不同型号的电机。现有技术中，安装盘上有一支撑环，支撑环的作用是使其结构更稳固，电机要套在支撑环才能与安装盘固接，直接限制了电机的大小。安装盘反装，电机直接安装在安装盘上，支撑环在电机的另一侧，既能使结构稳固又不限制电机大小。进一步的，涵道筒的外壁设有保护架，安装部通过螺栓依次与保护架、涵道筒和导流板固接，安装部与安装盘处于同一水平面；涵道筒由上自下沿轴向向内收缩；导流板底部开设有线槽。本专利技术中，在导流板中间位置开设有有线槽，控制电机的导线从线槽导入与电机连接，使其结构更紧凑；涵道筒外部套设保护架，使涵道装置不易损坏，同时提高整体美观效果；安装部与安装盘在同一平面上，提高固定的刚度。进一步的，弧形唇口为圆弧形唇口，其上设置有周向均匀分布的导流槽。本专利技术中，在圆弧形唇口上，增加沿径向向外延伸的内凹导流槽，增强涵道唇口位置的整体导流效果，提高了涵道筒的所受拉力。为实现另一目的，本专利技术提供了飞行器，其包括机身和上述的涵道动力装置，涵道动力装置安装在机身上。其中飞行器可为二轴飞行器、三轴飞行器、四轴飞行甚至六轴、八轴飞行器。飞行器的旋翼不再需要频繁大幅加减速来控制偏航和平移等飞行姿态，节省能量，延长续航时间。进一步的，涵道动力装置具有两个，两个涵道动力装置通过机臂对称地分布在所述机身两侧。。该飞行器通过调整导流筒即可实现机身姿态调整，无需驱动整个动力单元倾转，重量轻，结构可靠，续航时间长。本专利技术的有益效果为：利用舵机装置控制导流筒绕径向倾斜便可控制气流偏转，实现飞行器的转向，可以减少控制倾转舵机装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涵道动力装置，包括：涵道筒，其入口侧设有沿径向向外延伸的弧形的唇口；旋翼，设置在所述涵道筒内并位于所述唇口的下侧；驱动装置，驱动所述旋翼；其特征在于：气流转向装置，包含导流筒和控制所述导流筒绕径向倾转的舵机装置；所述导流筒设置在所述涵道筒内，位于所述旋翼的下侧；所述导流筒的沿半径方向的筒壁弯曲倾斜，该倾斜方向与所述旋翼的倾斜方向相反，所述弯曲的凹口方向朝向所述涵道筒的出口。

【技术特征摘要】
2016.09.11 CN 20161081644031.一种涵道动力装置，包括：涵道筒，其入口侧设有沿径向向外延伸的弧形的唇口；旋翼，设置在所述涵道筒内并位于所述唇口的下侧；驱动装置，驱动所述旋翼；其特征在于：气流转向装置，包含导流筒和控制所述导流筒绕径向倾转的舵机装置；所述导流筒设置在所述涵道筒内，位于所述旋翼的下侧；所述导流筒的沿半径方向的筒壁弯曲倾斜，该倾斜方向与所述旋翼的倾斜方向相反，所述弯曲的凹口方向朝向所述涵道筒的出口。2.如权利要求1所述的涵道动力装置，其特征在于：所述导流筒呈上大下小的锥体。3.如权利要求2所述的涵道动力装置，其特征在于：所述导流筒内设置有沿半径延伸的导流片，所述导流片呈弧形。4.如权利要求3所述的涵道动力装置，所述导流片大致位于所述导流筒周向的中部，将入口划分为位于所述导流片凹口内侧的第一入口和位于所述导流片凹口外侧的第二入口，所述第一入口低于所述第二入口。5.如权利要求1至4任一项所述的涵道动力装置，其特征在于：所述舵机装置设置在所述涵道筒内，位于所述旋翼下侧，所述舵机装置包括电机和减速齿轮组。6.如权利要求5所述的涵道动力装置，其特征在于：所述气流转向装置还包括限位机构，当所述舵机装置使所述导流筒倾转时，所述限位机构控制所述导流筒摆动；当所述导流筒位于中位时处于最低点，当所述导流筒向两侧摆转时，所述导流筒的入口更靠近所述旋翼。7.如权利要求6所述的涵道动力装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春旺，
申请(专利权)人：珠海市磐石电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44