本發(fā)明涉及涵道螺旋槳飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器。

背景技術(shù)：

相對于固定翼飛行器，旋翼飛行器具有垂直起降、定點懸停以及良好的低速機動功能，可以在狹小的空間中執(zhí)行任務(wù)。采用涵道螺旋槳結(jié)構(gòu)的旋翼飛行器因其結(jié)構(gòu)緊湊、氣動噪聲低、紅外特性小、使用方便安全等優(yōu)點，被廣泛運用于偵察、探測和監(jiān)控等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)小型涵道螺旋槳飛行器普遍采用一組電/油動動力裝置驅(qū)動一個螺旋槳產(chǎn)生動力；在螺旋槳的下洗氣流中布置若干固定舵面產(chǎn)生反扭力矩，并利用可偏轉(zhuǎn)控制舵面產(chǎn)生姿態(tài)控制力矩，以控制飛行器的姿態(tài)與位置。

因此，傳統(tǒng)小型涵道螺旋槳飛行器的反扭力矩主要依靠固定舵面來產(chǎn)生，這一結(jié)構(gòu)會增加飛行器的尺寸與重量并造成氣動損耗，且不利于此類無人飛行器的小型化設(shè)計。

因此，需要提供一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器，相對于傳統(tǒng)的涵道螺旋槳飛行器布局，可降低飛行器的質(zhì)量、減少氣動損耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器，采用共軸動力系統(tǒng)且結(jié)構(gòu)緊湊，減少氣動損耗，有利于無人飛行器的小型化設(shè)計。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器，包括任務(wù)艙、第一電機、第一螺旋槳、涵道、第二電機、第二螺旋槳、舵機和舵面風(fēng)箱，所述涵道的上邊緣設(shè)有任務(wù)艙固定架，所述任務(wù)艙通過任務(wù)艙固定架固定設(shè)置在涵道的正上方，所述任務(wù)艙的下部固定設(shè)置第一電機，所述第一電機的輸出端連接第一螺旋槳；所述涵道的下邊緣設(shè)有舵機固定架，所述舵機通過舵機固定架固定設(shè)置在涵道的下邊緣的下方，所述涵道的下邊緣設(shè)有風(fēng)箱固定架，所述風(fēng)箱固定架的中心位于涵道的正下方，所述舵面風(fēng)箱的一端與舵機連接，所述舵面風(fēng)箱的另一端與風(fēng)箱固定架的中心連接；所述風(fēng)箱固定架的中心上部固定設(shè)置第二電機，所述第二電機的輸出端連接第二螺旋槳。

優(yōu)選地，所述第一螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸與第二螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸對應(yīng)共軸。通過兩部電機各自帶動一副螺旋槳，兩部電機對轉(zhuǎn)即兩個共軸的螺旋槳對轉(zhuǎn)，抵消各自的反扭力矩，同時通過兩個螺旋槳之間的差速控制飛行器偏航的姿態(tài)和姿態(tài)率。

優(yōu)選地，所述舵機和舵面風(fēng)箱的數(shù)量均為四組，所述舵機和舵面風(fēng)箱均布在涵道的周向。通過四組舵面風(fēng)箱的舵面偏轉(zhuǎn)角度控制飛行器俯仰、翻滾、偏航姿態(tài)率和姿態(tài)。

優(yōu)選地，所述涵道的頂部向外彎曲呈翼型。翼型涵道是為了在涵道頂部形成負壓區(qū)域，使得涵道也能產(chǎn)生升力，提高整體的氣動效率。

優(yōu)選地，所述任務(wù)艙內(nèi)設(shè)置飛行控制裝置、電子調(diào)速器和電池。飛行控制裝置主要有陀螺儀、加速度計、磁通計、氣壓高度計、GPS模塊、控制電路等組成，主要的功能就是自動保持飛行器的正常飛行姿態(tài)。電子調(diào)速器是飛行器的主要部件之一，工作原理是連接電池與接收機和電機，主要有兩個作用，一是將電池降壓到5V，適合飛行控制裝置和舵機的工作電壓；二是從飛行控制裝置獲得油門信號，控制電機的轉(zhuǎn)速，從而改變飛行器的姿態(tài)、速度、位置。電池為飛行器控制、遙測、執(zhí)行分系統(tǒng)供電。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器由于采用了以上技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、推力大、氣動損耗小、控制效率高的優(yōu)點。相對于傳統(tǒng)的涵道螺旋槳飛行器布局，本發(fā)明可降低飛行器的質(zhì)量、減少氣動損耗。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出本發(fā)明的一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器的俯視方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出本發(fā)明的一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器的仰視方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標記如下：1任務(wù)艙，2第一電機，3第一螺旋槳，4涵道，41任務(wù)艙固定架，5舵面風(fēng)箱，51風(fēng)箱固定架，6舵機，61舵機固定架，7第二電機，8第二螺旋槳。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1-圖2所示，一種電動共軸涵道螺旋槳飛行器，包括任務(wù)艙1、第一電機2、第一螺旋槳3、涵道4、第二電機7、第二螺旋槳8、舵機6和舵面風(fēng)箱5，所述涵道4的上邊緣設(shè)有任務(wù)艙固定架41，所述任務(wù)艙1通過任務(wù)艙固定架41固定設(shè)置在涵道4的正上方，所述任務(wù)艙1的下部固定設(shè)置第一電機2，所述第一電機2的輸出端連接第一螺旋槳3；所述涵道4的下邊緣設(shè)有舵機固定架61，所述舵機6通過舵機固定架61固定設(shè)置在涵道4的下邊緣的下方，所述涵道4的下邊緣設(shè)有風(fēng)箱固定架51，所述風(fēng)箱固定架51的中心位于涵道4的正下方，所述舵面風(fēng)箱5的一端與舵機6連接，所述舵面風(fēng)箱5的另一端與風(fēng)箱固定架51的中心連接；所述風(fēng)箱固定架51的中心上部固定設(shè)置第二電機7，所述第二電機7的輸出端連接第二螺旋槳8。

所述第一螺旋槳3旋轉(zhuǎn)軸與第二螺旋槳8的旋轉(zhuǎn)軸對應(yīng)共軸。通過第一電機2和第二電機7分別帶動第一螺旋槳3和第二螺旋槳8，第一電機2和第二電機7對轉(zhuǎn)即兩個共軸的第一螺旋槳3和第二螺旋槳8對轉(zhuǎn)，抵消各自的反扭力矩，同時通過第一螺旋槳3和第二螺旋槳8之間的差速控制飛行器偏航的姿態(tài)和姿態(tài)率。

所述舵機6和舵面風(fēng)箱5的數(shù)量均為四組，四組舵機6和舵面風(fēng)箱5均布在涵道4的周向。舵面風(fēng)箱5的上邊緣與涵道4的下邊緣盡量靠近一些，使得飛行器高度減小、整體結(jié)構(gòu)變得緊湊。

所述涵道4的頂部向外彎曲呈翼型。翼型涵道是為了在涵道頂部形成負壓區(qū)域，使得涵道也能產(chǎn)生升力，提高整體的氣動效率。

所述任務(wù)艙1內(nèi)設(shè)置飛行控制裝置、電子調(diào)速器和電池。飛行控制裝置主要有陀螺儀、加速計、地磁感應(yīng)、氣壓傳感器、GPS模塊、控制電路等組成，主要的功能就是自動保持飛行器的正常飛行姿態(tài)。電子調(diào)速器是飛行器的主要部件之一，工作原理是連接電池與接收機和電機，主要有兩個作用，一是將電池降壓到5V，適合飛行控制裝置和舵機的工作電壓；二是從飛行控制裝置獲得油門信號，控制電機的轉(zhuǎn)速，從而改變飛行器的姿態(tài)、速度、位置。電池為飛行器控制、遙測、執(zhí)行分系統(tǒng)供電。

通過調(diào)整可偏轉(zhuǎn)舵面風(fēng)箱5的角度，可以控制飛行器的俯仰和滾轉(zhuǎn)的姿態(tài)和姿態(tài)率。通過第一螺旋槳3和第二螺旋槳8之間的差速控制飛行器偏航的姿態(tài)和姿態(tài)率。實際舵面風(fēng)箱5的舵面尺寸需要依據(jù)實際氣動力矩需求選擇。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。