专利名称：浮空式复合飞行器的制作方法
技术领域：
本发明属飞行器技术领域，具体涉及一种低空、低速、大载荷飞行的浮空式复合飞行器。
背景技术：
目前，多涵道飞行器由于发动机过大导致产生的振动过大，飞艇造价过高且不能有效抵抗对流风，航迹控制精度不高。随着现代技术的飞速发展，浮空式复合飞行器以其成本低、定点滞空时间长、载荷能力大、噪声低、能量消耗小、安全性好和效费比高等独特优势倍受关注，因此在民用、军事等领域都可得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种振动小、造价低，能有效抵抗对流风、航迹控制精度高的浮空式复合飞行器。本发明主要由浮空器I、主升力涵道机构4、调节涵道机构17、推进涵道机构12、调节涵道机构1115组成，其中主升力涵道机构4经主涵道连接架12、主涵道连接架113、主涵道连接架III5和主涵道连接架IV8与浮空器I的下端固接；主升力涵道机构4的侧后方与发动机支撑架121和发动机支撑架IV38的延伸线方向一致的固定件120和固定件IV39的外表面，分别经调节涵道连接架16、调节涵道连接架II 14对称固接调节涵道机构17和调节涵道机构1115 ;位于调节涵道机构17和调节涵道机构1115中间的推进涵道机构12经推进涵道支架19、推进涵道支架1110、推进涵道支架IIIll和推进涵道支架IV 13固接于主升力涵道机构4正后方的外表面；调节涵道机构17、调节涵道机构1115和主升力涵道机构4的中心横截面位于同一水平面；推进涵道机构12的中心横截面与主升力涵道机构4的中心横截面呈90° ;浮空器导流翅116、浮空器导流翅1117、浮空器导流翅III 18和浮空器导流翅IV 19均匀固接于浮空器I尾部。所述的主升力涵道机构4由固定件120、发动机支撑架121、发动机22、发动机支撑架1123、发动机支撑架11124、固定件1125、桨叶支撑架126、桨叶支撑架1127、主涵道28、固定件11129、桨叶130、桨叶II 31、传动轴132、上整流罩33、桨叶支撑架11134、桨叶支撑架IV35、连接体36、下整流罩37、发动机支撑架IV38、固定件IV39、桨叶支撑架V40、桨叶支撑架VI41、双列角接触球轴承142、桨盘143、锥齿轮144、双列角接触球轴承1145、轴承座146、传动轴II 47、锥齿轮II 48、锥齿轮11149、双列角接触球轴承11150、传动轴11151、桨盘1152、轴承座1153和双列角接触球轴承IV54组成，其中主升力涵道机构4的动力源为发动机22 ;发动机22经发动机支撑架121、发动机支撑架1123、发动机支撑架11124、发动机支撑架IV38、固定件120、固定件II 25、固定件III29和固定件IV39固接于主涵道28上部中心位置；发动机22输出的动力经传动轴132将动力传递给与桨叶130相同的四片桨叶，经锥齿轮144、锥齿轮1148、传动轴II 47、锥齿轮III49和传动轴III51将动力传递给与桨叶
II31相同的四片桨叶，使与桨叶130相同的四片桨叶和与桨叶1131相同的四片桨叶反向旋转，为飞行器的飞行提供升力；发动机22输出端与传动轴132顶端固接，传动轴132中下部与双列角接触球轴承142内圈过盈配合，锥齿轮144固接于传动轴132下部，锥齿轮1148固接于传动轴II 47中右部，传动轴1147两端分别与双列角接触球轴承II 45和双列角接触球轴承IV54内圈过盈配合，双列角接触球轴承1145和双列角接触球轴承IV54分别置于轴承座146和轴承座1153的内部，锥齿轮III49固接于传动轴III51上部，传动轴III51中部与双列角接触球轴承III50内圈过盈配合，传动轴III51下端与下整流罩37螺纹连接，锥齿轮144、锥齿轮II 48和锥齿轮III49互相啮合；主涵道28呈圆环状，连接体36经桨叶支撑架126、桨叶支撑架II 27、桨叶支撑架11134、桨叶支撑架IV35、桨叶支撑架V40和桨叶支撑架VI41固接于主涵道28内表面；桨盘143和桨盘1152分别置于上整流罩33和下整流罩37内部，与桨叶130相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘143四周，桨盘143与传动轴132固接，与桨叶II 31相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘1152四周，桨盘115 2与传动轴III51固接；所述的调节涵道机构包括调节涵道机构17和调节涵道机构II 15，其中调节涵道机构17由固定件V55、电机支撑架156、电机57、调节涵道58、电机支撑架1159、固定件VI60、固定件VII61、电机支撑架11162、旋转体63、传动轴IV64、桨叶支撑架VII65、桨叶II166、电机支撑架IV67、固定件VII168、桨盘II169和双列角接触球轴承V70组成；调节涵道机构17的动力源为电机57，电机57位于调节涵道58上部中心位置，电机57分别经电机支撑架156和固定件V55、电机支撑架II 59和固定件VI60、电机支撑架III62和固定件VII61、电机支撑架IV67和固定件VII168与调节涵道58固接；旋转体63与传动轴IV64固接；传动轴IV64顶端与电机57输出端通过联轴器连接，传动轴IV64底端与固接于桨叶支撑架VII65中心的双列角接触球轴承V70内圈过盈配合；与桨叶III66相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘ΠΙ69四周，电机57经传动轴IV64将动力传递给与桨叶III66相同的四片桨叶，桨盘III69与传动轴IV64中部固接；桨叶支撑架VII65呈十字状，经其端部与调节涵道58固接；调节涵道机构17、调节涵道机构II 15和推进涵道机构12内部结构完全相同。浮空器I内不设任何舱室，只是一个气球，用于提供升力。主升力涵道机构4采用共轴双桨反转旋翼系统，空气动力保持对称，具有较高的桨效率，可以提高飞行器升力。主升力涵道机构4的动力机构是发动机22，采用定桨定转速的方法，主升力涵道机构4只负责产生升力，不参与调节，确保安全。主升力涵道机构4的侧后方对称布置的两个调节涵道机构17和调节涵道机构1115采用变矩单桨，用于姿态调节，位于调节涵道机构17和调节涵道机构II15中间的推进涵道机构12用于推进。本发明中浮空式复合飞行器的工作状态控制原理如下I)垂直起降主升力涵道机构4内的两个旋翼等速反转，产生竖直向上的升力，当浮空器I和主升力涵道机构4内旋翼产生的总升力大于或者小于飞机自身重力时，飞行器处于垂直升降状态。同时通过控制主升力涵道机构4的侧后方对称布置的两个调节涵道机构17和调节涵道机构1115内旋翼的桨距和转速，产生飞行器所需的纵向配平力矩和滚转配平力矩。2)空中悬停通过控制主升力涵道机构4内的两个旋翼的桨距和转速使浮空器I和主升力涵道机构4内旋翼产生的总升力刚好能平衡飞机的重力，同时通过控制主升力涵道机构4的侧后方对称布置的两个调节涵道机构17和调节涵道机构1115内旋翼的桨距和转速，产生飞行器所需的纵向配平力矩和滚转配平力矩，保证飞行器悬停状态的稳定性。飞行器处于空中悬停状态。通过调节主升力涵道机构4的侧后方对称布置的两个调节涵道机构17和调节涵道机构1115内旋翼的桨距和转速，产生偏转力矩，使飞行器原地旋转，实现航向控制。3)低速前飞主升力涵道机构4内的两个旋翼等速反转，产生竖直向上的升力，通过控制位于调节涵道机构17和调节涵道机构II 15中间的推进涵道机构12内旋翼的桨距和转速，产生一定的推力推动飞行器低速飞行。同时通过控制主升力涵道机构4的侧后方对称布置的两个调节涵道机构17和调节涵道机构1115内旋翼的桨距和转速，产生飞行器所需的纵向配平力矩和滚转配平力矩，保证飞行的稳定性。
本发明成本和造价低、能有效抵抗对流风，航迹控制精度高，定点滞空时间长、载荷能力大、能耗小、安全性好、效费比高，可广泛应用于民用、军事等领域。
图I为浮空式复合飞行器的主视轴测2为主升力涵道机构的轴测3为主升力涵道机构的局部结构剖视4为主升力涵道机构(图3中B)的局部剖视放大5为调节涵道机构(图I中A)的仰视轴测6为调节涵道机构(图I中A)的局部结构首I]视7为浮空式复合飞行器的主视8为浮空式复合飞行器的仰视9为浮空式复合飞行器的侧视图其中1·浮空器 2.主涵道连接架I 3.主涵道连接架II 4.主升力涵道机构 5.主涵道连接架III 6.调节涵道连接架I 7.调节涵道机构I 8.主涵道连接架IV 9.推进涵道支架110.推进涵道支架II 11.推进涵道支架III 12.推进涵道机构
13.推进涵道支架IV 14.调节涵道连接架II 15.调节涵道机构II 16.浮空器导流翅I17.浮空器导流翅II 18.浮空器导流翅III 19.浮空器导流翅IV 20.固定件I 21.发动机支撑架I 22.发动机23.发动机支撑架II 24.发动机支撑架III 25.固定件II26.桨叶支撑架I 27.桨叶支撑架II 28.主涵道29.固定件III 30.桨叶I 31.桨叶II 32.传动轴I 33.上整流罩34.桨叶支撑架III 35.桨叶支撑架IV 36.连接体37.下整流罩38.发动机支撑架IV 39.固定件IV 40.桨叶支撑架V 41.桨叶支撑架
VI42.双列角接触球轴承I 43.桨盘I 44.锥齿轮I 45.双列角接触球轴承II 46.轴承座I 47.传动轴II 48.锥齿轮II 49.锥齿轮III 50.双列角接触球轴承III 51.传动轴III 52.桨盘II 53.轴承座II 54.双列角接触球轴承IV 55.固定件V56.电机支撑架I 57.电机58.调节涵道59.电机支撑架II 60.固定件VI 61.固定件VII 62.电机支撑架III 63.旋转体64.传动轴IV 65.桨叶支撑架VII 66.桨叶III 67.电机支撑架IV 68.固定件VDI 69.桨盘III 70.双列角接触球轴承V
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明如图I所示一种浮空式复合飞行器，由浮空器I、主升力涵道机构4、调节涵道机构17、推进涵道机构12、调节涵道机构1115组成，其特征在于主升力涵道机构4经主涵道连接架12、主涵道连接架113、主涵道连接架III5和主涵道连接架IV8与浮空器I的下端固接；主升力涵道机构4的侧后方与发动机支撑架121和发动机支撑架IV38的延伸线方向一致的固定件120和固定件IV39的外表面，分别经调节涵道连接架16、调节涵道连接架1114对称固接调节涵道机构17和调节涵道机构II 15 ;位于调节涵道机构17和调节涵道机构II 15中间的推进涵道机构12经推进涵道支架19、推进涵道支架II 10、推进涵道支架
III11和推进涵道支架IV 13固接于主升力涵道机构4正后方的外表面；调节涵道机构17、调节涵道机构1115和主升力涵道机构4的中心横截面位于同一水平面；推进涵道机构12的中心横截面与主升力涵道机构4的中心横截面呈90° ;浮空器导流翅116、浮空器导流翅1117、浮空器导流翅III 18和浮空器导流翅IV 19均匀固接于浮空器I尾部。如图2、图3和图4所示主升力涵道机构4的动力源为发动机22 ;发动机22经发动机支撑架121、发动机支撑架II23、发动机支撑架II124、发动机支撑架IV38、固定件120、固定件II 25、固定件III29和固定件IV39固接于主涵道28上部中心位置；发动机22输出端与传动轴132顶端固接,传动轴132中下部与双列角接触球轴承142内圈过盈配合，锥齿轮144固接于传动轴132下部，锥齿轮1148固接于传动轴1147中右部，传动轴1147两端分别与双列角接触球轴承1145和双列角接触球轴承IV54内圈过盈配合，双列角接触球轴承
II45和双列角接触球轴承IV54分别置于轴承座146和轴承座1153的内部，锥齿轮III49固接于传动轴ΠΙ51上部，传动轴III51中部与双列角接触球轴承III50内圈过盈配合，传动轴III51下端与下整流罩37螺纹连接，锥齿轮144、锥齿轮1148和锥齿轮III49互相啮合；主涵道28呈圆环状，连接体36经桨叶支撑架126、桨叶支撑架1127、桨叶支撑架11134、桨叶支撑架IV35、桨叶支撑架V40和桨叶支撑架VI41固接于主涵道28内表面；桨盘143和桨盘II 52分别置于上整流罩33和下整流罩37内部，与桨叶130相同的四片桨叶内端均布 并固接于桨盘143四周，桨盘143与传动轴132固接，与桨叶1131相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘Π52四周，桨盘1152与传动轴III51固接；如图5、图6所示调节涵道机构17的动力源为电机57，电机57位于调节涵道58上部中心位置，电机57分别经电机支撑架156和固定件V55、电机支撑架1159和固定件VI60、电机支撑架II162和固定件VII61、电机支撑架IV67和固定件VII168与调节涵道58固接；旋转体63与传动轴IV64固接；传动轴IV64顶端与电机57输出端通过联轴器连接，传动轴IV64底端与固接于桨叶支撑架VII65中心的双列角接触球轴承V70内圈过盈配合；与桨叶II166相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘III69四周，电机57经传动轴IV64将动力传递给与桨叶ΠΙ66相同的四片桨叶，桨盘III69与传动轴IV64中部固接；桨叶支撑架VII65呈十字状，经其端部与调节涵道58固接；调节涵道机构17、调节涵道机构1115和推进涵道机构12内部结构完全相同。
权利要求
1.一种浮空式复合飞行器，其特征在于主要由浮空器(I)、主升力涵道机构(4)、调节涵道机构I (7)、推进涵道机构(12)和调节涵道机构II (15)组成，其中主升力涵道机构(4)经主涵道连接架I (2)、主涵道连接架II (3)、主涵道连接架III (5)和主涵道连接架IV (8)与浮空器(I)的下端固接；主升力涵道机构(4)的侧后方与发动机支撑架I (21)和发动机支撑架IV (38)的延伸线方向一致的固定件I (20)和固定件IV (39)的外表面，分别经调节涵道连接架U6)、调节涵道连接架II (14)对称固接调节涵道机构1(7)和调节涵道机构II(15);位于调节涵道机构1(7)和调节涵道机构11(15)中间的推进涵道机构(12)经推进涵道支架I (9)、推进涵道支架II (10)、推进涵道支架III (11)和推进涵道支架IV (13)固接于主升力涵道机构(4)正后方的外表面；调节涵道机构I (7)、调节涵道机构II (15)和主升力涵道机构(4)的中心横截面位于同一水平面；推进涵道机构(12)的中心横截面与主升力涵道机构(4)的中心横截面呈90° ;浮空器导流翅I (16)、浮空器导流翅II (17)、浮空器导流翅III (18)和浮空器导流翅IV (19)均匀固接于浮空器(I)尾部。
2.按权利要求I所述的浮空式复合飞行器，其特征在于所述的主升力涵道机构(4)由固定件I (20)、发动机支撑架I (21)、发动机(22)、发动机支撑架II (23)、发动机支撑架III (24)、固定件II (25)、桨叶支撑架I (26)、桨叶支撑架II (27)、主涵道(28)、固定件III(29)、桨叶I (30)、桨叶II (31)、传动轴I (32)、上整流罩(33)、桨叶支撑架III (34)、桨叶支撑架IV (35)、连接体(36)、下整流罩(37)、发动机支撑架IV (38)、固定件IV (39)、桨叶支撑架V (40)、桨叶支撑架VI (41)、双列角接触球轴承I (42)、桨盘I (43)、锥齿轮I (44)、双列角接触球轴承II (45)、轴承座I (46)、传动轴II (47)、锥齿轮II (48)、锥齿轮111(49)、双列角接触球轴承III (50)、传动轴III (51)、桨盘II (52)、轴承座11(53)和双列角接触球轴承IV (54)组成，其中主升力涵道机构(4)的动力源为发动机(22);发动机(22)经发动机支撑架I (21)、发动机支撑架II (23)、发动机支撑架III (24)、发动机支撑架IV (38)、固定件I (20)、固定件II (25)、固定件III (29)和固定件IV (39)固接于主涵道(28)上部中心位置；发动机(22)输出端与传动轴1(32)顶端固接，传动轴1(32)中下部与双列角接触球轴承I (42)内圈过盈配合，锥齿轮1(44)固接于传动轴I (32)下部，锥齿轮II (48)固接于传动轴II (47)中右部，传动轴II (47)两端分别与双列角接触球轴承II (45)和双列角接触球轴承IV (54)内圈过盈配合，双列角接触球轴承II (45)和双列角接触球轴承IV (54)分别置于轴承座1(46)和轴承座11(53)的内部，锥齿轮III (49)固接于传动轴III (51)上部，传动轴III (51)中部与双列角接触球轴承III (50)内圈过盈配合，传动轴III (51)下端与下整流罩(37)螺纹连接，锥齿轮I (44)、锥齿轮II (48)和锥齿轮III (49)互相啮合；主涵道(28)呈圆环状，连接体(36)经桨叶支撑架I (26)、桨叶支撑架II (27)、桨叶支撑架III (34)、桨叶支撑架IV (35)、桨叶支撑架V (40)和桨叶支撑架VI (41)固接于主涵道(28)内表面；桨盘I (43)和桨盘II (52)分别置于上整流罩(33)和下整流罩(37)内部，与桨叶I (30)相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘I (43)四周，桨盘I (43)与传动轴I (32)固接，与桨叶II (31)相同的四片桨叶内端均布并固接于桨盘II (52)四周，桨盘II (52)与传动轴III (51)固接。
3.按权利要求I所述的浮空式复合飞行器，其特征在于所述的调节涵道机构包括调节涵道机构I (7)和调节涵道机构II (15)，其中调节涵道机构I (7)由固定件V(55)、电机支撑架I (56)、电机(57)、调节涵道(58)、电机支撑架II (59)、固定件VI (60)、固定件VII (61)、电机支撑架III (62)、旋转体(63)、传动轴IV (64)、桨叶支撑架VII (65)、桨叶III (66)、电机支撑架IV (67)、固定件VDI (68)、桨盘III (69)和双列角接触球轴承V(70)组成；调节涵道机构1(7)的动力源为电机(57)，电机(57)位于调节涵道(58)上部中心位置，电机(57)分别经电机支撑架I (56)和固定件V (55)、电机支撑架11(59)和固定件VI (60)、电机支撑架III(62)和固定件Vn (61)、电机支撑架IV (67)和固定件VDI (68)与调节涵道(58)固接；旋转体￠3)与传动轴IV (64)固接；传动轴IV (64)顶端与电机(57)输出端通过联轴器连接，传动轴IV (64)底端与固接于桨叶支撑架VII (65)中心的双列角接触球轴承V (70)内圈过盈配合；与桨叶III (66)相同的四片桨叶内端均布并 固接于桨盘III (69)四周，桨盘III (69)与传动轴IV (64)中部固接；桨叶支撑架VII (65)呈十字状，经其端部与调节涵道(58)固接；调节涵道机构I (7)、调节涵道机构11(15)和推进涵道机构(12)内部结构完全相同。
全文摘要
浮空式复合飞行器属飞行器技术领域，本发明的主升力涵道机构固接于浮空器下端，主升力涵道机构的侧后方对称固接调节涵道机构I和调节涵道机构II；位于调节涵道机构I和调节涵道机构Ⅱ中间的推进涵道机构固接于主升力涵道机构正后方的外表面；调节涵道机构I、调节涵道机构Ⅱ和主升力涵道机构的中心横截面位于同一水平面；推进涵道机构的中心横截面与主升力涵道机构的中心横截面呈90°；浮空器导流翅I、浮空器导流翅Ⅱ、浮空器导流翅Ⅲ和浮空器导流翅Ⅳ均匀固接于浮空器尾部。本发明成本和造价低、能有效抵抗对流风，航迹控制精度高，定点滞空时间长、载荷能力大、能耗小、安全性好、效费比高，可广泛应用于民用、军事等领域。
文档编号B64B1/30GK102963520SQ201210527848
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者刘顺安, 潘海阳, 杨璐鸿, 贺兴柱, 孟凡华, 姚永明, 陈延礼, 杨嵩, 王拓 申请人:吉林大学