一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器制造技术

本发明专利技术提供了一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，采用的是油电混合动力系统，其中涡轮轴发动机仅用于发电。四个变桨距的涵道风扇作为飞行器的升力装置，仅由两个电动机通过减速箱体提供动力。机身为可折叠形式，可减小对存放及运输空间的尺寸要求。通过本发明专利技术的一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，可实现升力效率高，噪声及振动小的特点，满足四旋翼飞行器大载重、长续航的应用需求。长续航的应用需求。长续航的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器


[0001]本专利技术涉及一种混合动力多旋翼飞行器，尤其涉及一种变桨距四涵道风扇飞行器。

技术介绍

[0002]目前的多旋翼飞行器主要是电驱动的中小型无人机，且采用的是定桨距的螺旋桨，通过改变每个桨的转速来实现飞行器的姿态控制。桨的尺寸越大，姿态控制也变得越困难，主要原因是大尺寸螺旋桨转速变化对升力影响较大，不如小螺旋桨对升力变化控制得那么精准。另外，由于锂聚合物电池目前的能量密度比较低，导致这类飞行器续航时间短，且载重能力小。
[0003]如果要同时实现大载重和长续航两个特点，目前比较好的方式是替换动力系统。燃油的能量密度要比锂聚合物电池的能量密度高出很多倍，所以目前也出现了一些燃油驱动的多旋翼飞行器或者油转电的混合动力多旋翼飞行器，发动机普遍采用的是活塞式的发动机。但由于活塞式发动机的振动大，导致这些燃油驱动系统或者油转电的多旋翼飞行器振动大，噪音大。而旋翼多为定桨距螺旋桨，大载重状态下姿态控制也有待提高。因此，需要更加简洁可靠的动力及传动方案，以便减小噪音，提高航时。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，是为了解决现有燃油驱动型多旋翼飞行器噪音大、振动大的问题，提高多旋翼飞行器的航时和载重能力，使之在大载重状态下也能够兼顾机动性和飞行稳定性。同时，解决大型多旋翼飞行器在存放和运输时尺寸过大的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，包括主机身框架、设在主机身框架上的混合动力驱动系统，混合动力驱动系统包括带燃油箱的涡轮轴发动机，涡轮轴发动机位于主机身框架中间位置，燃油箱与涡轮轴发动机一体式设置；
[0007]发电机，连接在涡轮轴发动机的动力输出端，置于涡轮轴发动机的一侧；
[0008]动力电池组，与发电机稳压端线路连接，位于主机身框架上，由涡轮轴发动机将化学能转为动能，再带动发电机将动能转为电能，储存在动力电池组内；
[0009]两个双涵道风扇动力单元总成，对称的设置在主机身框架上；
[0010]其中，双涵道风扇动力单元总成包括一个永磁直流电动机、减速齿轮箱和两个变桨距涵道风扇，永磁直流电动机与减速齿轮箱连接，减速齿轮箱的动力输出端与两个变桨距涵道风扇连接，永磁直流电动机通过减速齿轮箱驱动两个变桨距涵道风扇，使涵道内的两个风扇旋转方向相反；
[0011]所述变桨距涵道风扇还包括变桨距装置，通过变桨距装置调节每个涵道风扇的桨叶桨距，改变各个涵道风扇的升力值，进而实现四涵道飞行器在空中的姿态控制。
[0012]优选的，变桨距装置包括变距推拉杆、桨矩定位盘、桨毂头、深沟球轴承组，桨矩定位盘与每片桨叶铰接，桨矩定位盘置于桨毂头内，桨矩定位盘与变距推拉杆通过深沟球轴承组连接；当桨矩定位盘上下移动时，会带动桨叶扭转，改变桨矩，进而改变相同转速下的升力；桨矩定位盘会随桨毂头同步旋转，而深沟球轴承组可保证变距推拉杆在不旋转的状态下，控制桨矩定位盘在旋转过程中上下移动。
[0013]优选的，双涵道风扇动力单元总成还包括联轴器、传动轴、锥齿轮组，永磁直流电动机供电端与动力电池组线路连通，永磁直流电动机的动力输出端与减速齿轮箱连接，变桨距涵道风扇减速齿轮箱的动力输出端通过对称的两个联轴器分别与两根传动轴连接，两根传动轴的自由端均通过锥齿轮组与两个变桨距涵道风扇连接；锥齿轮组与变桨距涵道风扇之间采用伸缩传动轴连接。
[0014]优选的，主机身框架中设置四个定位铰链，使左右两个双涵道风扇动力单元总成可沿定位铰链旋转进行折叠，双涵道风扇动力单元总成可呈现水平状态和竖直状态，利于飞行器的存放和运输。
[0015]优选的，定位铰链包括带有一字定位孔槽的活动端、带有十字定位孔槽的固定端、带有一字卡销的旋转定位轴、弹簧、顶盖，所述一字定位孔槽为一字通孔槽，十字定位孔槽一条为一字通孔槽，另一条为盲孔槽；所述弹簧套入旋转定位轴，并通过螺钉将顶盖固定在活动端上；活动端与固定端定位孔槽的旋转中心对齐后，将旋转定位轴穿过定位孔槽；旋转定位轴的一字卡销会穿过活动端和固定端的一字通孔槽将其卡住；双涵道风扇动力单元总成需要进行旋转时，将旋转定位轴的一字卡销退出活动端的一字定位孔槽，旋转90
°
后，将旋转定位轴的一字卡销卡在活动端的盲孔槽上，完成定位。
[0016]优选的，四个变桨距涵道风扇中互相相邻的两个，风扇旋转方向相反。
[0017]优选的，永磁直流电动机的转子与减速齿轮箱第一级的主动齿轮固定，永磁直流电动机的转子为空心轴，两边变桨距涵道风扇的传动轴从中间穿过。
[0018]优选的，减速齿轮箱为两级圆柱齿轮传动，将永磁直流电动机的高转速转换成低转速，增大扭矩。
[0019]本专利技术的有益效果是：通过本专利技术的一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，传动效率高，噪声及振动小，收纳尺寸小。相比于定桨距的螺旋桨，变桨距的涵道风扇姿态控制更加灵敏，气动效率更高，适用于更大载重和更长续航时间的应用需求。
[0020]为进一步理解本专利技术的特征和优点，可参考附图和说明书的其余部分。
附图说明
[0021]图1为双涵道风扇动力单元总成的传动结构示意图。
[0022]图2为本专利技术变桨距四涵道风扇飞行器的系统说明图。
[0023]图3为本专利技术涵道风扇的变桨距结构示意图。
[0024]图4为本专利技术机身的可折叠结构示意图。
[0025]在图中，1.减速齿轮箱 2.主动齿轮 3.永磁直流电动机 4.联轴器 5.传动轴 6.锥齿轮组 7.风扇 8.涡轮轴发动机 9.发电机 10.动力电池组 11.双涵道风扇动力单元总成 12.涵道风扇 13.定位铰链 14.桨矩定位盘 15.桨毂头 16.深沟球轴承组 17.变距推拉杆 18.活动端 19.固定端 20.旋转定位轴 21.弹簧 22.顶盖。
具体实施方式
[0026]下文中，将参照附图详细描述本专利技术的优选实施例。在说明书和附图中，对具有相同功能和结构的元件用相同的附图标号表示，并且省略对这些结构元件的重复说明。
[0027]图1中，一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，包括主机身框架、设在主机身框架上的混合动力驱动系统，混合动力驱动系统包括带燃油箱的涡轮轴发动机8，涡轮轴发动机位于主机身框架中间位置，燃油箱与涡轮轴发动机一体式设置；
[0028]发电机9，连接在涡轮轴发动机的动力输出端，置于涡轮轴发动机的一侧；
[0029]动力电池组10，与发电机稳压端线路连接，位于主机身框架上，由涡轮轴发动机8将化学能转为动能，再带动发电机9将动能转为电能，储存在动力电池组10内；
[0030]两个双涵道风扇动力单元总成11，对称的设置在主机身框架上；
[0031]其中，双涵道风扇动力单元总成11包括一个永磁直流电动机3、减速齿轮箱1和两个变桨距涵道风扇12，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，其特征在于：包括主机身框架、设在主机身框架上的混合动力驱动系统，混合动力驱动系统包括带燃油箱的涡轮轴发动机，涡轮轴发动机位于主机身框架中间位置，燃油箱与涡轮轴发动机一体式设置；发电机，连接在涡轮轴发动机的动力输出端，置于涡轮轴发动机的一侧；动力电池组，与发电机稳压端线路连接，位于主机身框架上，由涡轮轴发动机将化学能转为动能，再带动发电机将动能转为电能，储存在动力电池组内；两个双涵道风扇动力单元总成，对称的设置在主机身框架上；其中，双涵道风扇动力单元总成包括一个永磁直流电动机、减速齿轮箱和两个变桨距涵道风扇，永磁直流电动机与减速齿轮箱连接，减速齿轮箱的动力输出端与两个变桨距涵道风扇连接，永磁直流电动机通过减速齿轮箱驱动两个变桨距涵道风扇，使涵道内的两个风扇旋转方向相反；所述变桨距涵道风扇还包括变桨距装置，通过变桨距装置调节每个涵道风扇的桨叶桨距，改变各个涵道风扇的升力值，进而实现四涵道飞行器在空中的姿态控制。2.根据权利要求1所述的一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，其特征在于：变桨距装置包括变距推拉杆、桨矩定位盘、桨毂头、深沟球轴承组，桨矩定位盘与每片桨叶铰接，桨矩定位盘置于桨毂头内，桨矩定位盘与变距推拉杆通过深沟球轴承组连接；当桨矩定位盘上下移动时，会带动桨叶扭转，改变桨矩，进而改变相同转速下的升力；桨矩定位盘会随桨毂头同步旋转，而深沟球轴承组可保证变距推拉杆在不旋转的状态下，控制桨矩定位盘在旋转过程中上下移动。3.根据权利要求1所述的一种机身可折叠的变桨距四涵道风扇飞行器，其特征在于：双涵道风扇动力单元总成还包括联轴器、传动轴、锥齿轮组，永磁直流电动机供电端与动力电池组线路连通，永磁直流电动机的动力输出端与减速齿轮箱连接，变桨距涵道风扇减速齿轮箱的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许超，李佳，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：