一种城市空中飞行汽车的制作方法

[0001]
本实用新型涉及车辆领域，特别涉及一种城市空中飞行汽车。


背景技术：

[0002]
目前城市空中出租车项目发展方兴未艾，国内外航空巨头如波音、空客与小型创业公司均投入大量资源进行研发。如波音公司的boeing pav产品，在飞机两侧起落架纵向梁上安装有8台螺旋桨提供垂直起降升力，在机身后部采用1台螺旋桨提供飞机前进动力。该方案起落架梁体在飞机正常飞行中不产生升力，结构效率较低。如法国空客公司的city airbus产品，在飞机两侧安装有4个风扇涵道，采用4对共轴反桨螺旋桨提供垂直起降升力，通过变矩机构实现螺旋桨倾斜，将升力一部分分量转换为飞机前进动力。该方案类似直升飞机，飞行阻力大，飞行速度低。德国创投公司lilium航空的lilium jet在左右机翼上各采用12个可倾转涵道风扇，前机身两侧各采用6个可倾转涵道风扇，共36个涵道风扇提供飞机垂直起降升力与前进推力。该方案由于采用的涵道风扇数量较多，动力效率较低，推重比较小。德国volocopter采用18个旋翼提供飞机升力与前进动力，该方案由于采用的涵道风扇数量较多，动力效率较低，推重比较小，而且飞机阻力较大。中国广州亿航采用4轴8旋翼提供飞机升力，通过变矩机构实现螺旋桨倾斜，将升力一部分分量转换为飞机前进动力。该方案类似直升飞机，飞行阻力大，飞行速度低。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种能提高飞机动力系统推重比，减小阻力，提高飞行速度以及结构效率等优点的城市空中飞行汽车。
[0004]
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种城市空中飞行汽车，包括主机身，以及分别位于前机身和后机身上且关于机身对称的一对前翼、一对垂尾，还包括设置于前机身上且关于机身对称的一对可折叠前翼以及一对可倾转共轴反转双旋翼系统，设置于后机身上的主共轴反转双旋翼系统以及关于机身对称的一对可折叠主翼；
[0005]
所述汽车升起以及飞行时，所述一对可折叠前翼和一对可折叠主翼与机身保持平行，由所述一对可倾转共轴反转双旋翼系统协同主共轴反转双旋翼系统为主机身提供升力；
[0006]
所述汽车降落以及在地面上行驶时，所述一对可折叠前翼和一对可折叠主翼均折叠至与机身垂直，同时可折叠前翼、可折叠主翼边缘设置的若干小轮伸出，支撑机身在地面行驶；
[0007]
上述过程中，由一对可倾转共轴反转双旋翼系统为主机身提供向前的推力、向后的反推力以及滚转力。
[0008]
进一步地，所述前翼为多边形框架结构，用于支撑可折叠前翼的同时，环绕包围可倾转共轴反转双旋翼系统对其进行保护，且多边形框架结构横截面为翼型剖面。
[0009]
进一步地，所述一对可倾转共轴反转双旋翼系统分别设置于位于前机身下部的旋
转轴的两端，该旋转轴通过轴上对称设置的两个滚珠轴承固定在前机身下部，且轴上位于两个滚珠轴承之间设置驱动转齿；所述旋转轴由驱动系统驱动旋转。
[0010]
进一步地，所述驱动系统包括设置于前机身下部的双轴电动机，以及安装于该电动机两端扭矩输出轴上的一对齿轮，均与所述驱动转齿啮合；所述双轴电动机顺/逆转带动旋转轴旋转以改变可倾转共轴反转双旋翼系统的推力方向为向前的推力或向后的反推力，在汽车升起时，所述可倾转共轴反转双旋翼系统的轴线向上。
[0011]
进一步地，所述主共轴反转双旋翼系统包括上、下两套旋转方向相反、共轴的旋翼系统，其中上部旋翼系统包括设置于上部旋翼主轴侧面的一组上旋翼桨叶，该主轴通过固定于上部电机支撑静子的上部电机驱动旋转；下部旋翼系统包括设置于下部旋翼主轴侧面的一组下旋翼桨叶，该主轴通过固定于下部电机支撑静子的下部电机驱动旋转；所述支撑静子固定于后机身上。
[0012]
进一步地，所述可折叠前翼和可折叠主翼的折叠结构包括分别设置于固定翼、折叠翼中的收放作动筒，以及设置于固定翼、折叠翼外侧之间的可伸缩缓冲气弹簧，折叠翼相对固定翼折叠后，三者形成稳固三角形结构进行支撑；所述折叠翼为可折叠前翼或可折叠主翼，所述固定翼为前翼或后机身。
[0013]
进一步地，所述垂尾上设有可偏转舵面，为汽车飞行提供俯仰与偏航的操纵力矩。
[0014]
进一步地，所述飞行汽车各部件的电力由动力电池系统提供，该动力电池系统包括设置于可折叠前翼上的动力电池i区、可折叠主翼上的动力电池ii区、主机身后部的动力电池iii区以及垂尾上的动力电池iv区。
[0015]
本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：采用三轴可倾转旋翼与高升力机翼相组合的方案，提高了飞行汽车动力系统推重比，且飞行汽车总体方案阻力小，飞行速度快；将前后翼设计为折叠式，在降落时可充当起落架的功能，提高了结构效率。
[0016]
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
[0017]
图1为一个实施例中城市空中飞行汽车飞行状态时的俯视图。
[0018]
图2为一个实施例中城市空中飞行汽车飞行状态时的正视图。
[0019]
图3为一个实施例中城市空中飞行汽车飞行状态时的侧视图。
[0020]
图4为一个实施例中城市空中飞行汽车降落或地面行驶状态时的侧视图。
[0021]
图5为一个实施例中可倾转共轴反转双旋翼系统示意图。
[0022]
图6为一个实施例中主共轴反转双旋翼系统中的双旋翼示意图。
[0023]
图7为一个实施例中可折叠翼局部视图。
[0024]
图8为一个实施例中动力电池分区示意图。
具体实施方式
[0025]
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
[0026]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后
……
，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0027]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0028]
在一个实施例中，结合图1至图4，本实用新型提供了一种城市空中飞行汽车，包括主机身1，以及分别位于前机身和后机身上且关于机身对称的一对前翼2、一对垂尾5，还包括设置于前机身上且关于机身对称的一对可折叠前翼3以及一对可倾转共轴反转双旋翼系统6，设置于后机身上的主共轴反转双旋翼系统7以及关于机身对称的一对可折叠主翼4；
[0029]
所述汽车升起以及飞行时，所述一对可折叠前翼3和一对可折叠主翼4与机身保持平行，由所述一对可倾转共轴反转双旋翼系统6协同主共轴反转双旋翼系统7为主机身1提供升力；
[0030]
所述汽车降落以及在地面上行驶时，所述一对可折叠前翼3和一对可折叠主翼4均折叠至与机身垂直，同时可折叠前翼3、可折叠主翼4边缘设置的若干小轮12伸出，支撑机身在地面行驶；
[0031]
上述过程中，由一对可倾转共轴反转双旋翼系统6为主机身1提供向前的推力、向后的反推力以及滚转力。这里，滚转通过前机身下部左右各一台6可倾转共轴反转双旋翼系统提供差动升力实现。汽车在地面行驶时，所述滚转力即为转向力。
[0032]
这里，主机身设计为翼身融合体结构，机身腰线设计有平滑过渡的边条翼8，机身驾驶舱设计有两至七个座位，基础版可容纳两名乘客，家庭版最多可容纳七名乘客。
[0033]
进一步地，在其中一个实施例中，所述前翼2为多边形框架结构，用于支撑可折叠前翼3的同时，环绕包围可倾转共轴反转双旋翼系统6对其进行保护，且多边形框架结构横截面为翼型剖面，可以为飞行汽车提供额外升力。
[0034]
进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，所述一对可倾转共轴反转双旋翼系统6分别设置于位于前机身下部的旋转轴10的两端，该旋转轴10通过轴上对称设置的两个滚珠轴承33固定在前机身下部，且轴上位于两个滚珠轴承33之间设置驱动转齿34；所述旋转轴10由驱动系统驱动旋转。
[0035]
进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，所述驱动系统包括设置于前机身下部的双轴电动机32，以及安装于该电动机两端扭矩输出轴上的一对齿轮35，均与所述驱动转齿34啮合；所述双轴电动机32顺/逆转带动旋转轴10旋转以改变可倾转共轴反转双旋翼系统6的推力方向为向前的推力或向后的反推力(旋转轴旋转带动可倾转共轴反转双旋翼系统向前、向后旋转，向前为朝向汽车前进的方向，最大旋转角度为90
°
，如图3和4所示)，在汽车升起时，所述可倾转共轴反转双旋翼系统6的轴线向上，如图2所示。当汽车升空之后，通过向前旋转可倾转共轴反转双旋翼系统6，飞行汽车缓慢获得向前推力与飞行速度，当速度v逐步增大时，可折叠前翼3与可折叠主翼4获得足够的升力，以补偿由于可倾转共轴反转双
旋翼系统6向前倾转导致的飞行汽车升力降低。
[0036]
进一步地，在其中一个实施例中，结合图6，所述主共轴反转双旋翼系统7包括上、下两套旋转方向相反、共轴的旋翼系统，其中上部旋翼系统包括设置于上部旋翼主轴19(或桨叶安装法兰)侧面的一组上旋翼桨叶13，该主轴通过固定于上部电机支撑静子17的上部电机15驱动旋转；下部旋翼系统包括设置于下部旋翼主轴20(或桨叶安装法兰)侧面的一组下旋翼桨叶14，该主轴通过固定于下部电机支撑静子18的下部电机16驱动旋转；所述支撑静子固定于后机身上。
[0037]
这里示例性优选地，每组旋翼桨叶数量为三至六个。
[0038]
进一步地，在其中一个实施例中，结合图7，所述可折叠前翼3和可折叠主翼4的折叠结构包括分别设置于固定翼23、折叠翼24中的收放作动筒，以及设置于固定翼23、折叠翼24外侧之间的可伸缩缓冲气弹簧27，折叠翼24相对固定翼23折叠后，三者形成稳固三角形结构进行支撑；所述折叠翼24为可折叠前翼3或可折叠主翼4，所述固定翼23为前翼2或后机身。
[0039]
进一步地，在其中一个实施例中，所述折叠翼24相对固定翼23折叠的部件采用铰链，如图4中所示的前翼铰链线21，主翼铰链线22。
[0040]
进一步优选地，在其中一个实施例中，所述垂尾5为v型结构。
[0041]
采用本实施例的方案，能够提高汽车的侧向稳定性，提高抗侧风能力。
[0042]
进一步优选地，在其中一个实施例中，所述垂尾5上设有可偏转舵面11，为汽车飞行提供俯仰与偏航的操纵力矩。
[0043]
进一步地，在其中一个实施例中，结合图8，所述飞行汽车各部件的电力由动力电池系统提供，该动力电池系统包括设置于可折叠前翼3上的动力电池i区28(可折叠前翼的翼盒中安装有动力电池)、可折叠主翼4上的动力电池ii区29(可折叠主翼的翼盒中安装有动力电池)、主机身后部的动力电池iii区30(在驾驶舱后部安装有动力电池)以及垂尾5上的动力电池iv区31(垂尾翼的翼盒中安装有动力电池)。
[0044]
这里优选地，所述动力电池采用可充放电的锂离子电池或氢燃料电池。
[0045]
综上，本实用新型采用三轴可倾转旋翼与高升力机翼相组合的方案，提高了飞行汽车动力系统推重比，且飞行汽车总体方案阻力小，飞行速度快。将前后翼设计为折叠式，在降落时可充当起落架的功能，提高了结构效率。可以给目前千万人口级别的大型城市提供空中交通出行的解决方案，缓解大型城市因为堵车导致的出行困难问题。
[0046]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。