一种可折叠的火星直升机

1.本发明涉及直升机技术领域，特别是涉及一种可折叠的火星直升机。


背景技术：

2.火星与地球相邻，是太阳系里的四颗类地行星之一。从1960年代开始，人类对于火星的探索从未停止，探索方式从轨道飞行器、着陆器到火星车等，而火星表面环境复杂，又限制了火星车的探索范围和效率。火星无人机可以帮助火星车更快的识别目标，探测地形等，可以提高火星车的探测效率，弥补火星车的探索速度以及受地形限制等方面的不足。火星与地球之间的最近距离约为5500万公里，火星上的大气密度仅为地球大气密度的1％-2％，表面平均气压为610帕，不到地球的百分之一。
3.由于火星表面大气密度低，火星直升机所能产生的升力受限，往往需要采用共轴双旋翼系统提升升力；虽然共轴双旋翼飞行器具有很多优点，但现有共轴飞行器由于采用以机身为中心向外辐状安装的固定旋翼，其体积较大，通常会给制造、运输、携带和储存等带来诸多问题。
4.专利cn 108275264 a公开了一种可折叠共轴双旋翼飞行器及其控制方法，包括：机身，旋翼系统安装座，上旋翼作动电机，下旋翼作动电机，作动电机连接件，可折叠上旋翼部件，可折叠下旋翼部件，上旋翼变距机构，下旋翼变距机构；采用可折叠共轴双旋翼布局，通过可折叠双旋翼和可折叠起落架的打开与收纳，使共轴双旋翼飞行器在工作状态具有正常外形进行飞行作业，在非工作状态时具有较小体积，便于制造、运输、携带和存储；然而，由于可折叠旋翼自身的缺陷，在自身重力影响和变距运动下，桨叶在展开后容易发生大幅度向下偏折的现象，火星直升机又需要较轻机身，这就导致直升机飞行的稳定性大幅降低。
5.专利cn 110481779 a公开了一种伞型助推太阳能飞行器，其包括飞行器本体、火箭发动机、太阳能薄膜、同轴双旋翼机构、储能电池和伞型可收缩结构；该专利在连杆式骨架结构表面铺设太阳能薄膜，通过连杆机构的运动可实现伞面的折叠展开，缩小发射面积，增加了回收及储存的便利性，然而，火星直升机桨叶面积占比较大，在飞行时，在桨叶的遮挡作用下，太阳能薄膜的回收效率大幅降低。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种可折叠的火星直升机，采用共轴双可折叠旋翼系统，桨穀和桨叶由铰链连接，由旋翼折叠机构控制折叠，通过设置与桨叶固定连接的连接绳和控制连接绳收紧与放松的旋转机构，以解决上述现有技术存在的问题，使桨叶在展开后，由于连接绳的牵拉作用，不会发生大幅度向下偏折现象。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可折叠的火星直升机，包括机身和共轴双旋翼系统；所述共轴双旋翼系统包括可折叠旋翼、旋翼折叠机构和安装于机身上方的旋翼轴，所述可折叠旋翼包括由铰链连接的桨穀和桨叶，所述桨穀与旋翼轴固定连接，所述旋翼折叠机构包括与所述桨叶固定连接的连接绳和控制所述连接绳收紧与
放松的旋转机构；在工作状态时，转动所述旋转机构收紧所述连接绳，所述连接绳拉动桨叶向上展开；在折叠状态时，转动所述旋转机构放松所述连接绳，所述桨叶依靠自重向下折叠。
8.优选地，所述旋转机构设置于所述桨穀内部，所述桨穀内部设有桨穀连接绳通道。
9.优选地，所述桨叶内部设有桨叶连接绳通道，所述连接绳于所述桨叶连接绳通道内部远离所述旋转轴一端与桨叶固定连接。
10.优选地，所述桨穀与所述桨叶铰接处设有凹陷部，所述桨叶设有与所述凹陷部配合的凸起部，凹陷部表面设有与所述桨穀连接绳通道贯通的通孔，所述连接绳与所述凸起部固定连接。
11.优选地，所述机身为正多面柱体，所述正多面柱体的侧面数量与桨叶总数相同，处于折叠状态时，所述桨叶分别与所述正多面柱体的各侧面贴合。
12.优选地，所述共轴双旋翼系统包括旋转方向相反的上旋翼和下旋翼，所述上旋翼和所述下旋翼的桨叶互相交错设置。
13.优选地，所述正多面柱体的侧面数为六个，所述上旋翼和下旋翼的桨叶数量分别为三个。
14.优选地，所述正多面柱体的侧棱处设有可折叠起落架，所述可折叠起落架通过起落架折叠机构控制展开和折叠，处于折叠状态时，所述起落架贴合所述多面体侧棱。
15.优选地，所述可折叠起落架设于所述正多面柱体的侧棱的上端，所述可折叠起落架的长度大于所述正多面柱体的的高度。
16.优选地，所述桨穀为延长桨穀，所述旋翼轴顶部设置有半径小于所述桨叶根部至旋翼轴距离的圆形太阳能充电板。
17.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.1、本发明旋翼折叠机构包括与桨叶固定连接的连接绳和控制连接绳收紧与放松的旋转机构，在工作状态时，转动旋转机构收紧连接绳，连接绳拉动桨叶向上展开，并且旋转机构一直保持收紧状态，对桨叶产生牵拉作用；在折叠状态时，转动旋转机构放松连接绳，桨叶依靠自重向下折叠，可以保证桨叶在展开后不会因为自身重力或者桨叶的变距运动而发生大幅度向下偏折现象，从而大大增强直升机在启动时以及变向飞行的稳定性。
19.2、本发明正多面柱体的侧面数量与桨叶总数相同，处于折叠状态时，桨叶分别与正多面柱体的各侧面贴合，正多面柱体的侧棱处设有可折叠起落架，可折叠起落架通过起落架折叠机构控制展开和折叠，在将火星直升机发送至火星表面的过程中，由于可折叠旋翼和可折叠起落架均贴合机身表面，在非工作状态下，大大减小了所需的运输空间。
20.3、桨穀为延长桨穀，旋翼轴顶部设置有半径小于桨叶根部至旋翼轴距离的圆形太阳能充电板，延长桨毂控制桨叶的变距运动，太阳能充电板的外形在可折叠旋翼产生升力的桨叶内部，产生升力时，该设计使得太阳能充电板尽可能地减少旋翼下洗流的影响，因此对旋翼升力的影响较小，增强了续航的同时还保证了可折叠旋翼的性能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的火星直升机总体布局；
23.图2为本发明的桨叶折叠机构图；
24.图3为本发明的折叠状态图；
25.图4为本发明的加长桨毂图；
26.图5为本发明的整体俯视图；
27.附图标记说明：1-太阳能充电板；2-上旋翼；3-下旋翼；4-桨穀；5、机身；6、起落架；7、旋翼折叠机构；8、连接绳；9-凸起部；10-凹陷部。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明的目的是提供一种可折叠的火星直升机，采用共轴双可折叠旋翼系统，桨穀和桨叶由铰链连接，由旋翼折叠机构控制折叠，通过设置与桨叶固定连接的连接绳和控制连接绳收紧与放松的旋转机构，以解决现有技术存在的问题，使桨叶在展开后，由于连接绳的牵拉作用，不会发生大幅度向下偏折现象。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.本实施例提供一种可折叠的火星直升机，如图1～5所示，包括机身5和共轴双旋翼系统；共轴双旋翼系统包括可折叠旋翼、旋翼折叠机构7和安装于机身5上方的旋翼轴，可折叠旋翼包括由铰链连接的桨穀4和桨叶，桨穀4与旋翼轴固定连接，旋翼折叠机构7包括与桨叶固定连接的连接绳8和控制连接绳8收紧与放松的旋转机构，桨穀4内部设有桨穀4连接绳8通道，连接绳8在桨毂延长部分内部汇合，并最终连接至桨毂中心的旋转机构；其中，连接绳8与桨叶可采用如下两种连接方式：其一，桨叶内部设有桨叶连接绳8通道，连接绳8于桨叶连接绳8通道内部远离旋转轴一端与桨叶固定连接，其二、桨穀4与桨叶铰接处设有凹陷部10，桨叶设有与凹陷部10配合的凸起部9，凹陷部10表面设有与桨穀4连接绳8通道贯通的通孔，连接绳8与凸起部9固定连接；连接绳8可选用弹性较小绳，可以保证桨叶在展开后不会因为自身重力或者桨叶的变距运动而发生大幅度向下偏折现象，从而大大增强直升机在启动时以及变向飞行的稳定性；在工作状态时，转动旋转机构收紧连接绳8，连接绳8拉动桨叶向上展开，并且旋转机构一直保持收紧状态，对桨叶产生牵拉作用；在折叠状态时，转动旋转机构放松连接绳8，桨叶依靠自重向下折叠。
32.优选地，如图1～5所示，机身5为正多面柱体，正多面柱体的侧面数量与桨叶总数相同，处于折叠状态时，桨叶分别与正多面柱体的各侧面贴合，共轴双旋翼系统包括旋转方向相反的上旋翼2和下旋翼3，且上旋翼2和下旋翼3可选用镜像设计，能够平衡反扭距，上旋翼2和下旋翼3的桨叶互相交错设置，维持直升机自身的平衡状态，可选用正多面柱体的侧面数为六个，上旋翼2和下旋翼3的桨叶数量分别为三个，正多面柱体的侧棱处设有可折叠
起落架6，可折叠起落架6通过起落架6折叠机构控制展开和折叠，处于折叠状态时，起落架6贴合多面体侧棱，可折叠起落架6设于正多面柱体的侧棱的上端，可折叠起落架6的长度大于正多面柱体的的高度，在将火星直升机发送至火星表面的过程中，由于可折叠旋翼和可折叠起落架6均贴合机身5表面，在非工作状态下，大大减小了所需的运输空间；并且，由于可折叠起落架6高度大于机身5长度，在非工作状态下仍可立于地面上，便于安置。
33.优选地，如图1～5所示，桨穀4为延长桨穀4，旋翼轴顶部设置有半径小于桨叶根部至旋翼轴距离的圆形太阳能充电板1，延长桨毂控制桨叶的变距运动，太阳能充电板1的外形在可折叠旋翼产生升力的桨叶内部，产生升力时，该设计使得太阳能充电板1尽可能的减少旋翼下洗流的影响，因此对旋翼升力的影响较小，增强了续航的同时还保证了可折叠旋翼的性能。
34.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
35.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
36.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。