本发明专利技术公开了一种涵道气量调节机构、涵道无人机及调姿方法，其中涵道气量调节机构包括回转体，沿回转体圆周方向均匀交错布置有若干个内喷管叶片和外喷管叶片，外喷管叶片活动设置在内喷管叶片外侧，外喷管叶片与内喷管叶片活动连接，内喷管叶片和外喷管叶片分别与回转体活动连接；回转体上设置有与外喷管叶片一一对应的动力组件，动力组件与外喷管叶片相连接。通过动力组件带动外喷管叶片和内喷管叶片同步联动实现调节气流通道截面大小，通过改变气流通道截面大小，进而控制无人机飞行姿态，同时气流通道截面缩小可以增加喷射气流的流速，进而提高推力，实现高机动飞行。实现高机动飞行。实现高机动飞行。
【技术实现步骤摘要】
一种涵道气量调节机构、涵道无人机及调姿方法
[0001]本专利技术涉及涵道飞行器
，特别是涉及一种涵道气量调节机构、涵道无人机及调姿方法。
技术介绍
[0002]无人机具有机动灵活、反应速度快、无人驾驶、可精确控制等优点，在众多领域中广泛应用，例如影像拍摄、探测、侦查、监控等。现有无人机多采用开放式多旋翼螺旋桨的结构形式，该形式无人机的螺旋桨高速旋转时受力情况同飞机机翼类似，受到的力主要有空气摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。螺旋桨高速旋转时其叶尖处速度最高，此时诱导阻力比较大，对外界气流产生冲击从而噪声较大，这是开放式螺旋桨动力效率低的主要原因。螺旋桨由于是悬臂梁结构杆件，在气动作用下叶尖处容易变形进而导致效率进一步恶化，这是限制螺旋桨高速运动的瓶颈之一，也是螺旋桨无人机速度受到限制的关键。同时，高速旋转的螺旋桨犹如一把利刃，其安全隐患也不容忽视。
[0003]针对开放式多旋翼无人机存在的技术缺陷，涵道无人机的研究逐渐成为一个热点，涵道无人机，是以涵道内部的螺旋桨为结构主体和动力系统。由于涵道自身结构具有环括作用，涵道内壁可以有效约束螺旋桨叶尖处的冲击气流，同时将噪声阻隔在涵道内，进而可降低整机的运行噪音。另外，涵道壁对螺旋桨电机的热辐射也有一定的阻隔作用，能在一定程度上降低无人机热辐射特性，这些都使得涵道无人机具有更好的隐蔽性。其次，涵道无人机结构更加紧凑，相比于多旋翼无人机，可以在更加狭小的环境中进行起降和作业，同时飞行时的空气阻力也更小，且在相同载重下，其能安全通过的空间尺寸需求更小。另外，涵道螺旋桨可有效地将螺旋桨滑流转换成推力，这使得同等直径的涵道螺旋桨效率大于一般开放式多旋翼螺旋桨。涵道式螺旋桨除了螺旋桨产生拉力外，涵道壁作为环形机翼，还会产生附加升力。
[0004]与开放式多旋翼无人机相比，涵道式无人机也是一种不受场地限制，能够进行随意起升、任意方向滑行、来去自如的飞行器。相比于开放式多旋翼无人机，涵道无人机具有安全性好、隐蔽性强、效率高等特点，使其在面对信息采集等难点问题时可提供更加有效的解决方案，在民用与军用市场都有着巨大的市场潜力及价值。
[0005]例如在专利CN210027901U公开了一种二轴涵道无人机机架，包括：机身主体、对称设置于机身主体宽度方向两侧的第一涵道和第二涵道、用于控制第一涵道和第二涵道相对于机身主体转动的舵机、设置于第一涵道的第一螺旋桨和设置于第二涵道的第二螺旋桨；第一涵道的中心轴线与第一螺旋桨的中心轴线重合，第二涵道的中心轴线与第二螺旋桨的中心轴线重合。无人机在飞行的过程中，可以通过调整第一螺旋桨和第二螺旋桨的转速，通过舵机调整第一涵道和第二涵道相对于机身主体转动，调整第一作用力和第二作用力的大小和方向，从而控制无人机的飞行。
[0006]例如在专利CN113415411A公开了一种双涵道无人飞行器，其中第一螺旋桨同轴设置于第一涵道壳体内部，第二螺旋桨同轴设置于第二涵道壳体内部；第一舵面组和第三舵
面组分别位于第一螺旋桨的下方，第二舵面组和第四舵面组分别位于第二螺旋桨下方；第一舵面组以及第二舵面组分别垂直于第一涵道壳体轴心和第二涵道壳体轴心所在连接直线；第三舵面组及第四舵面组分别平行于第一涵道壳体轴心和第二涵道壳体轴心所在连接直线，且分别关于第一涵道壳体轴心和第二涵道壳体轴心所在连接直线对称，利用四个舵面组通过控制舵面的偏转角度来控制飞行器。
[0007]现有涵道无人机其中主要由两种形式组成，一种是无人机涵道只由动力涵道组成，动力涵道由涵道本身、电机、螺旋桨等组成，通过舵机调整动力涵道相对于机身主体的转动，进而控制无人机的姿态调整及飞行，但整个涵道的转动惯量很大，舵机必须具有较大的输出力矩。因此，该种形式无人机的涵道响应的速度较慢，且涵道需要不断前后转动来保持无人飞行器飞行稳定，其控制过程比较复杂。其二是无人机涵道由动力涵道、调姿涵道组成，两个涵道串联，动力涵道由涵道壁、螺旋桨、涵道风扇组成，调姿涵道由涵道壁、导流板等组成，空气由动力涵道流入，调姿涵道流出。无人机通过调姿涵道底部导流板的耦合作用产生姿态控制力和控制力矩控制出风口的出风量，进而控制实现无人机的姿态调整，但涵道底部导流板位置处容易造成气流扰动，无人机在高速飞行时，不易控制其姿态稳定，在变化风速等复杂环境中的稳定性仍是一个亟待解决的问题。另外，控制涵道与调姿涵道之间并无完全封闭，无人机正常工作时，动力由此造成的耗散比较严重。
技术实现思路
[0008]针对上述技术问题，本申请提出了一种涵道气量调节机构、涵道无人机及调姿方法，可整体实现调姿更快、稳定性更好、机动性更强、动能损耗小，在无人机姿态的调整时，可以不用改变发动机的转速，也不用改变涵道升力面方向。
[0009]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本申请提出了一种涵道气量调节机构，包括回转体，沿所述回转体圆周方向均匀交错布置有若干个内喷管叶片和外喷管叶片，所述外喷管叶片活动设置在所述内喷管叶片外侧，所述外喷管叶片与所述内喷管叶片活动连接，所述内喷管叶片和所述外喷管叶片分别与所述回转体活动连接，若干个所述内喷管叶片形成内喷管，若干个所述外喷管叶片形成外喷管；所述回转体上设置有与所述外喷管叶片一一对应的动力组件，所述动力组件与所述外喷管叶片相连接。
[0010]优选地，沿所述回转体轴向贯穿设置有风道，所述外喷管叶片和所述内喷管叶片整体组成与所述风道相连通的可调气流通道。
[0011]优选地，所述外喷管叶片和所述内喷管叶片上分别设置有连接吊耳，所述连接吊耳通过铰接座和铰接件分别与所述回转体活动连接。
[0012]优选地，所述外喷管叶片底部两侧分别设置有限位凸台，所述内喷管叶片底部两侧分别设置有限位卡块，所述限位卡块与所述内喷管叶片之间形成限位卡槽，所述外喷管叶片底部穿设在所述限位卡槽内，且所述限位卡块位于两组所述限位凸台之间。
[0013]优选地，所述动力组件的一端通过铰接座与所述回转体活动连接，所述外喷管叶片两侧分别设置有铰接耳座，相邻两组所述外喷管叶片上的铰接耳座通过连接轴相连接，所述动力组件的另一端与所述连接轴相连接。
[0014]优选地，所述动力组件为液压推杆、气缸或电动推杆中的任意一种。
[0015]本申请还提出了一种涵道无人机，包括机体，所述机体上设置有涵道保护壳，所述涵道保护壳下部设置有动力涵道，所述动力涵道与所述涵道保护壳相连通，所述动力涵道内设置有螺旋桨，所述螺旋桨通过螺旋桨电机机臂与所述机体相连接，所述机体下部设置有控制室，所述机体底部设置有支腿，所述动力涵道内设置有分流板，所述分流板与所述动力涵道相配合，以用于所述动力涵道内形成两组气流出口，所述支腿内设置有与所述气流出口一一对应的调姿涵道，所述调姿涵道通过所述气流出口与所述动力涵道相连通，所述调姿涵道内设置有涵道气量调节机构，所述涵道气量调节机构中回转体设置在所述调姿通道内，所述动力涵道、所述调姿涵道以及所述涵道气量调节机构整体组成可调气流通道。
[0016]优选地，所述支腿的纵向截面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种涵道气量调节机构，其特征在于，包括回转体，沿所述回转体圆周方向均匀交错布置有若干个内喷管叶片和外喷管叶片，所述外喷管叶片与所述内喷管叶片活动连接，所述内喷管叶片和所述外喷管叶片分别与所述回转体活动连接，若干个所述内喷管叶片形成内喷管，若干个所述外喷管叶片形成外喷管；所述回转体上设置有与所述外喷管叶片一一对应的动力组件，所述动力组件与所述外喷管叶片相连接。2.如权利要求1所述的涵道气量调节机构，其特征在于，沿所述回转体轴向贯穿设置有风道，所述外喷管叶片和所述内喷管叶片整体组成与所述风道相连通的可调气流通道。3.如权利要求1所述的涵道气量调节机构，其特征在于，所述外喷管叶片和所述内喷管叶片上分别设置有连接吊耳，所述连接吊耳通过铰接座和铰接件分别与所述回转体活动连接。4.如权利要求1
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3任意一项所述的涵道气量调节机构，其特征在于，所述外喷管叶片底部两侧分别设置有限位凸台，所述内喷管叶片底部两侧分别设置有限位卡块，所述限位卡块与所述内喷管叶片之间形成限位卡槽，所述外喷管叶片底部穿设在所述限位卡槽内，且所述限位卡块位于两组所述限位凸台之间。5.如权利要求1所述的涵道气量调节机构，其特征在于，所述动力组件的一端通过铰接座与所述回转体活动连接，所述外喷管叶片两侧分别设置有铰接耳座，相邻两组所述外喷管叶片上的铰接耳座通过连接轴相连接，所述动力组件的另一端与所述连接轴相连接。6.如权利要求1或5所述的涵道气量调节机构，其特征在于，所述动力组件为液压推杆、气缸或电动推杆中的任意一种。7.一种涵道无人机，包括机体，所述机体上设置有涵道保护壳，所述涵道保护壳下部设置有动力涵道，所述动力涵道与所述涵道保护壳相连通，所述动力涵道内设置有螺旋桨，所述螺旋桨通过螺旋桨电机机臂与所述机体相连接，所述机体下部设置有...
【专利技术属性】
技术研发人员：张继轩，李贵乾，王瑜，
申请(专利权)人：河南省猎鹰消防科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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