專利名稱：碟式飛行器的制作方法
技術領域：
本發明屬于航空飛行器技術領域，特別涉及一種碟式飛行器。
背景技術：
現有直升機種類很多，可應用于旅游觀景、航空拍照、地質測量、高壓輸電線路巡視、油田管路檢查、高速公路管理、森林防火巡察、毒氣勘查、緝毒、突發事件照明、搭建臨時通訊平臺、應急救援、救護等諸多方面，每種直升機基本都由成千上萬個零部件組成，結構及其復雜，加工制造難受大，價格達到幾百萬甚至上億元，比較昂貴，普及非常困難；零部件繁多，零件自身和傳動機構可靠性累積就會變差，造成直升機較高的事故率，威脅機組人員生命和財產安全；由于其結構的復雜性，當直升機出現故障時檢測和維護也很困難。另外， 常用直升機由于機身重量分布不均等眾多因素必須通過設置尾翼來保持平衡，而且螺旋槳直徑又很大，導致直升機活動空間受限制，在很多場合都無法發揮作用。
發明內容
針對現有直升機的缺陷與不足，本發明提供一種體積小、結構簡單、安全性高且適用性強的碟式飛行器。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為碟式飛行器包括駕駛艙、機身、變矩系統、旋翼系統、傳動裝置、動力系統和起落架，機身作為飛行器整體結構的固定架體，駕駛艙設置在機身上方，變矩系統由伺服電機驅動，伺服電機連接齒輪傳動機構和變矩鉸，變矩系統一側連接旋翼系統，旋翼系統設置在機身外緣，包括上槳葉、下槳葉和推進槳，上槳葉、 下槳葉外端分別由固定圈固定，推進槳設在機身底部并連接有電機對其驅動，變矩系統另一側設有齒圈，齒圈與齒輪形式的傳動裝置配合，傳動裝置的動力輸入軸連接動力系統，動力系統由變速箱、離合器和發動機組成，設置在機身艙內，起落架固定在機身底部。所述駕駛艙由座椅、艙門和操控面板組成，艙門由1/4球型的外層玻璃罩和內層玻璃罩構成，其中內層玻璃罩固定，外層玻璃罩設有旋轉軸，外部設有把手，座椅和操控面板設置在艙門內。所述變矩系統設置在機身外側，包括位于槳葉末端的變矩鉸和變矩桿，變矩桿一端連接變矩鉸，另一端連接動環，定環與動環通過滾珠配合連接，動環與一個經調質滲氮處理的螺紋桿固定連接，螺紋桿與設有內螺紋的從動齒輪配合，從動齒輪與主動齒輪嚙合，主動齒輪通過齒輪軸連接伺服電機。所述旋翼系統包括上槳葉、下槳葉和推進槳，上槳葉、下槳葉為非對稱凸旋翼，上槳葉、下槳葉外端分別由上槳葉固定圈、下槳葉固定圈固定，槳葉端部分別引出輸出軸，輸出軸與槳葉固定圈連接，上槳葉、下槳葉各6片按圓周均勻布置，上槳葉與水平面夾角保證在15° 35°，齒圈外側設有連接孔，槳葉根軸通過過盈配合與齒圈連接，推進槳連接一個可變速的電動機，電動機與機身固定連接。所述輸出軸與槳葉固定圈通過軸承配合連接，軸承設置為滾針軸承和推力球軸承。所述上槳葉與變矩系統之間設置有垂直鉸和萬向聯軸節，垂直鉸上方設有阻尼減擺器， 萬向聯軸節外設有聯軸節承力套。所述傳動裝置設置在機身內部，發動機、離合器和變速箱依次連接，變速箱輸出軸連接有水平錐齒輪，水平錐齒輪同時與兩個豎直錐齒輪嚙合，豎直錐齒輪另一端分別連接有內齒輪，內齒輪與齒圈嚙合。本發明的有益效果是零部件加工制造方便、成本低；結構簡單，零部件數量少， 故障率低，安全性高；體積小，節省空間，且能載人，適用范圍廣；出現故障時，只要將機身蒙板打開就可以很輕易地找到故障源；螺旋槳采用共軸雙槳結構，相比單槳結構可以在同等轉速下提供更大的提升力，并能夠輕易地實現垂直起降、前進和轉向。
圖1是本發明實施例的整體結構示意圖； 圖2是圖1的俯視圖3是本發明實施例的傳動裝置結構示意圖； 圖4是本發明實施例的變矩系統結構示意圖； 圖5是本發明實施例的槳葉尖端固定示意圖； 圖6是上槳葉根部固定示意圖； 圖7是圖6的俯視圖； 圖8是駕駛艙固定結構示意圖； 圖9是槳葉與機身連接示意圖中1駕駛艙，2垂直鉸，3阻尼減擺器，4變矩鉸，5聯軸節承力套，6變矩桿，7上槳葉， 8上槳葉固定圈，9下槳葉固定圈，10把手，11螺紋桿，12伺服電機，13定環，14動環，15推進槳，16起落架，17外層玻璃罩，18座椅，19-1推力球軸承I，19-2推力球軸承II，19-3推力球軸承III，19-4推力球軸承IV，20調心滾子軸承，21齒圈，22水平錐齒輪，23內齒輪， 24內層玻璃罩，25操控面板，26變速箱，27離合器，28發動機，29推力軸承保持架，30中心主軸，31滾珠，32從動齒輪，33主動齒輪，34滾針軸承，35槳葉根軸，36下槳葉，37-1深溝球軸承I，37-2深溝球軸承II，38-1上槳葉輸出軸，38-2下槳葉輸出軸，39軸承止動圈，40雙列圓柱滾子軸承，41萬向聯軸節，42電動機，43電機支撐桿。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖1、圖2所示，碟式飛行器包括駕駛艙1、機身、變矩系統、旋翼系統、傳動裝置、 動力系統和起落架16，機身作為飛行器整體結構的固定架體，駕駛艙1設置在機身上方，變矩系統由伺服電機12驅動，伺服電機12連接齒輪傳動機構和變矩鉸4，變矩系統一側連接旋翼系統，旋翼系統設置在機身外緣，包括上槳葉7、下槳葉36和推進槳15，上槳葉7、下槳葉36外端分別由固定圈固定，推進槳15設在機身底部并連接有電機對其驅動，變矩系統另一側設有齒圈21，齒圈21與齒輪形式的傳動裝置配合，傳動裝置的動力輸入軸連接動力系統，動力系統由變速箱26、離合器27和發動機觀組成，設置在機身艙內，起落架16固定在機身底部，通過推力球軸承II19-2與中心主軸30配合連接。
如圖3、圖8所示，所述駕駛艙1由座椅18、艙門和操控面板25組成，艙門由1/4 球型的外層玻璃罩17和內層玻璃罩M構成，其中內層玻璃罩M固定，外層玻璃罩17設有旋轉軸，外部設有把手10，座椅18和操控面板25設置在艙門內，駕駛艙1底部設有中心主軸30，中心主軸30分別通過調心滾子軸承20和推力球軸承I 19-1與機身配合連接，調心滾子軸承20外設有軸承止動圈39，推力球軸承I 19-1外設有推力軸承保持架四，駕駛艙 1側下方設有降落傘倉，用于飛行器故障時駕駛員和乘客逃生。如圖4所示，所述變矩系統設置在機身外側，包括位于槳葉末端的變矩鉸4和變矩桿6，變矩桿6 —端連接變矩鉸4，另一端連接動環14，動環14與槳葉同步轉動，定環13與動環14通過滾珠30配合連接，動環14與一個經調質滲氮處理的螺紋桿11焊接固定，螺紋桿11與設有內螺紋的從動齒輪32配合，從動齒輪32與主動齒輪33嚙合，主動齒輪33通過齒輪軸連接伺服電機12，由伺服電機12的左右轉動帶動變矩鉸4的角度變化，從而驅使槳葉的迎角變大或者變小達到改變轉矩的目的。如圖5、圖9所示，所述旋翼系統包括上槳葉7、下槳葉36和推進槳15，上槳葉7、 下槳葉36為非對稱凸旋翼，上槳葉7、下槳葉36外端分別由上槳葉固定圈8、下槳葉固定圈 9固定，槳葉端部分別引出輸出軸，輸出軸與槳葉固定圈連接，上槳葉7、下槳葉36各6片按圓周均勻布置，上槳葉7與水平面夾角保證在15° 35°，飛行時由上槳葉7、下槳葉36的轉動形成一個錐面，可以減小由于機身截面積過大而產生較大的廢阻，齒圈21外側設有連接孔，槳葉根軸35通過過盈配合與齒圈21連接，推進槳15連接一個可變速的電動機42，電動機42通過電機支撐桿43與機身固定連接，兩個推進槳15的旋向相反，以消除由于推進槳15旋轉而產生的扭矩使得飛行器不能保持平衡。所述上槳葉輸出軸38-1和下槳葉輸出軸38-2分別與上槳葉固定圈8、下槳葉固定圈9通過軸承配合連接，軸承設置為滾針軸承34和推力球軸承III 19-3，滾針軸承34可防止槳葉與槳葉固定圈發生在豎直方向上的相對運動，使之能夠更牢固地連接，推力球軸承
III19-3可防止槳葉與槳葉固定圈發生水平方向上的相對移動。如圖6、圖7所示，所述上槳葉7與變矩系統之間設置有垂直鉸2和萬向聯軸節 41，垂直鉸2上方設有阻尼減擺器3，由于萬向聯軸節41不能承受大的徑向力，萬向聯軸節 41外安裝聯軸節承力套5，萬向聯軸節41與聯軸節承力套5的相對運動采用雙列圓柱滾子軸承40來實現；萬向聯軸節41受到徑向力時通過設置在兩端的雙列圓柱滾子軸承40將力傳遞給聯軸節承力套5，由聯軸節承力套5來承受徑向力；變矩鉸4內部設置推力球軸承
IV19-4和深溝球軸承I 37-1、深溝球軸承II 37-2，用來保證外套和內部軸的相對轉動并防止其徑向的相對運動；萬向聯軸節41用于實現上槳葉7與水平的槳轂角度的保持，垂直鉸 2和阻尼減擺器5組成減阻系統，在飛行器啟動、加速、減速時上槳葉7會圍著垂直鉸2擺動，由阻尼減擺器5來減小擺動，可防止飛行器突然加速或減速導致槳轂斷裂。如圖2所示，所述傳動裝置設置在機身內部，發動機觀、離合器27和變速箱沈依次連接，變速箱沈輸出軸連接有水平錐齒輪22，水平錐齒輪22同時與兩個豎直錐齒輪嚙合，水平錐齒輪22的轉動可以帶動兩個豎直錐齒輪以相同的速度轉動，豎直錐齒輪另一端分別連接有內齒輪23，內齒23與齒圈21嚙合，通過內齒輪23的轉動帶動齒圈21轉動。所述起落架16采用雪橇式起落架，這種結構既可以減輕飛行器重量又可以減小很大的壓強使得飛行器在土壤比較松軟或者沙石很多的地方停落而不至于陷入地面，并且這種起落架結構簡單，設計制造成本低，更適于民用。 飛行器起飛時，由發動機觀帶動上槳葉7、下槳葉36轉動，上槳葉7、下槳葉36轉動方向相反，產生大小相等、方向相反的轉矩，保持飛行器的穩定；由變速箱26控制輸出轉速從而控制上升速度的大小，在轉速改變時由操控面板25程序系統計算上槳葉7、下槳葉 36的轉矩，作出計算分析，并將控制信號傳遞至伺服電機12，從而控制槳葉迎角的改變，進而使上槳葉7、下槳葉36的轉矩相等；下降時，由變速箱沈改變輸出轉速，減小槳葉轉速， 飛行器開始加速下降，當下降速度達到理論值時，改變輸出轉速，使槳葉拉力與重力相等， 此時飛行器勻速下降，整個過程由操控面板25程序系統實時地計算槳葉狀態與槳葉拉力之間的關系從而實現飛行器升降的閉環控制。
權利要求
1.一種碟式飛行器，包括駕駛艙、機身和起落架，其特征在于該飛行器還包括變矩系統、旋翼系統、傳動裝置、動力系統，機身作為飛行器整體結構的固定架體，駕駛艙設置在機身上方，變矩系統由伺服電機驅動，伺服電機連接齒輪傳動機構和變矩鉸，變矩系統一側連接旋翼系統，旋翼系統設置在機身外緣，包括上槳葉、下槳葉和推進槳，上槳葉、下槳葉外端分別由固定圈固定，推進槳設在機身底部并連接有電機對其驅動，變矩系統另一側設有齒圈，齒圈與齒輪形式的傳動裝置配合，傳動裝置的動力輸入軸連接動力系統，動力系統由變速箱、離合器和發動機組成，設置在機身艙內，起落架固定在機身底部。
2.根據權利要求1所述的碟式飛行器，其特征在于所述駕駛艙由座椅、艙門和操控面板組成，艙門由1/4球型的外層玻璃罩和內層玻璃罩構成，其中內層玻璃罩固定，外層玻璃罩設有旋轉軸，外部設有把手，座椅和操控面板設置在艙門內。
3.根據權利要求1所述的碟式飛行器，其特征在于所述變矩系統設置在機身外側，包括位于槳葉末端的變矩鉸和變矩桿，變矩桿一端連接變矩鉸，另一端連接動環，定環與動環通過滾珠配合連接，動環與一螺紋桿固定連接，螺紋桿與設有內螺紋的從動齒輪配合，從動齒輪與主動齒輪嚙合，主動齒輪通過齒輪軸連接伺服電機。
4.根據權利要求3所述的碟式飛行器，其特征在于所述螺紋桿為調質滲氮處理的螺紋桿。
5.根據權利要求1所述的碟式飛行器，其特征在于所述旋翼系統包括上槳葉、下槳葉和推進槳，上槳葉、下槳葉外端分別由上槳葉固定圈、下槳葉固定圈固定，槳葉端部分別引出輸出軸，輸出軸與槳葉固定圈連接，上槳葉、下槳葉各6片按圓周均勻布置，上槳葉與水平面夾角保證在15° 35°，齒圈外側設有連接孔，槳葉根軸通過過盈配合與齒圈連接，推進槳連接一個可變速的電動機，電動機與機身固定連接。
6.根據權利要求5所述的碟式飛行器，其特征在于所述輸出軸與槳葉固定圈通過軸承配合連接，軸承設置為滾針軸承和推力球軸承。
7.根據權利要求5所述的碟式飛行器，其特征在于所述上槳葉、下槳葉為非對稱凸旋翼。
8.根據權利要求5所述的碟式飛行器，其特征在于所述上槳葉與變矩系統之間設置有垂直鉸和萬向聯軸節，垂直鉸上方設有阻尼減擺器，萬向聯軸節外設有聯軸節承力套。
9.根據權利要求1所述的碟式飛行器，其特征在于所述傳動裝置設置在機身內部，發動機、離合器和變速箱依次連接，變速箱輸出軸連接有水平錐齒輪，水平錐齒輪同時與兩個豎直錐齒輪嚙合，豎直錐齒輪另一端分別連接有內齒輪，內齒輪與齒圈嚙合。
全文摘要
本發明提供一種體積小、結構簡單、安全性高且適用性強的碟式飛行器，該飛行器包括駕駛艙、機身、變矩系統、旋翼系統、傳動裝置、動力系統和起落架，機身作為飛行器整體結構的固定架體，駕駛艙設置在機身上方，變矩系統由伺服電機驅動，伺服電機連接齒輪傳動機構和變矩鉸，變矩系統一側連接旋翼系統，旋翼系統設置在機身外緣，包括上槳葉、下槳葉和推進槳，上槳葉、下槳葉外端分別由固定圈固定，推進槳設在機身底部并連接有電機對其驅動，變矩系統另一側設有齒圈，齒圈與齒輪形式的傳動裝置配合，傳動裝置的動力輸入軸連接動力系統，動力系統由變速箱、離合器和發動機組成，設置在機身艙內，起落架固定在機身底部。
文檔編號B64C11/44GK102310944SQ201110172168
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者李清良, 林文強 申請人:東北大學