專利名稱：碟式飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種圓碟形飛行器。
背景技術(shù)：
飛行器技術(shù)發(fā)展至今天主要有飛機和直升機兩大類飛行器，飛 機通過平飛來獲取向上的升力，因此它是通過高速滑翔來獲得升 力；直升機具有良好的垂直起降功能，但平飛能力遠不如飛機。飛 機與直升機兩者無法兼容主要源于它們的外形以及其動力推進機 構(gòu)。目前的碟式飛行器技術(shù)還停留在概念模糊的技術(shù)層面上，由于 存在飛行的平穩(wěn)性、姿態(tài)可控性和操作性等技術(shù)問題，導致其產(chǎn)品 無法中大型化以至商業(yè)化。其中以"中國第二屆未來飛行器設計大 賽"展示的一種碟式飛行器為例，它包括中央碟身，以碟身為軸轉(zhuǎn) 動設有上、下層漿葉，其中上層槳葉的外圈小于下層槳葉外圈，形 成了上、下圓弧向外鼓起的圓碟體，它通過上、下層漿葉互為反轉(zhuǎn) 來抵消碟身自轉(zhuǎn)，來確保飛行的平穩(wěn)性。但這種碟形飛行器同樣只 是一種概念層面的設計，它實際同樣存在上述技術(shù)問題飛行升力 不足、平穩(wěn)性差、沒有對整個碟體姿態(tài)控制的針對性操作，也無從 談起控制的準確性，而且它同樣不具備平飛能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利申請的發(fā)明目的在于將主體構(gòu)件合理化設計，提 供一種兼?zhèn)浯怪逼鸾?、穩(wěn)定平飛且姿態(tài)可操縱控制的碟式飛行器。 本發(fā)明專利申請?zhí)峁┑牡斤w行器技術(shù)方案，其主要技術(shù)內(nèi)容是 一種碟式飛行器，它包括中央碟身及碟身底部的起落架，圍繞碟身 轉(zhuǎn)動軸承支撐設有上、下兩層環(huán)形槳葉，其中上層槳葉為上小下大 圓臺形槳，下層槳葉垂直于碟身且作為上層槳葉下底面旋轉(zhuǎn)面，共 同構(gòu)成具有旋轉(zhuǎn)底平面的倒扣式圓盤碟；兩層槳葉均由內(nèi)環(huán)圈、外 環(huán)圈和轉(zhuǎn)動設置于內(nèi)環(huán)圈與外環(huán)圈之間輻射布置的若千槳片軸構(gòu) 成，驅(qū)動兩層槳葉互為反旋設有反旋傳動機構(gòu)，驅(qū)動調(diào)整各槳片轉(zhuǎn) 角設有槳片轉(zhuǎn)角驅(qū)動機構(gòu)；碟身底部設有平飛推進器。本發(fā)明專利申請公開的碟式飛行器技術(shù)方案，其采用了倒扣式 圓盤整體構(gòu)造，該碟身造型具有飛行升力大且升力平穩(wěn)的技術(shù)特 點，如圖6所示，為實現(xiàn)本碟式飛行器的平飛功能創(chuàng)造了有利條件； 同時與雙層槳葉合理組合構(gòu)造，不僅具有平飛能力，還明顯提高其 垂直起降能力、飛行中的平衡、穩(wěn)定操控能力，尤其是其軸向平衡 性和穩(wěn)定性，具有有效的姿態(tài)控制。本技術(shù)方案解決了無翼無舵飛 行器的飛行控制問題，其姿態(tài)控制是通過對各槳片發(fā)送不同的角度 控制信號來實現(xiàn)的，成為兼?zhèn)滹w機平飛和直升機垂直起降能力的新 型飛行器。


圖1至圖3是本碟式飛行器的各方向的外觀圖
圖4是本碟式飛行器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
圖5是圖4的局部結(jié)構(gòu)放大圖
圖6是本碟式飛行器飛行中流體力學原理圖
圖7是本碟式飛行器起升時的槳片狀態(tài)圖
圖8是槳片轉(zhuǎn)角驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
圖9是圖8的立體結(jié)構(gòu)示意圖
圖10是上、下層槳葉內(nèi)環(huán)圈部件圖
圖11至圖18是與圖7相關(guān)的上、下層槳葉分解流體力學原理
圖
圖19和圖20是將本碟式飛行器作為運輸型飛行器的兩方向結(jié)
構(gòu)圖
圖21是本碟式飛行器的平飛穩(wěn)態(tài)控制流體力學原理圖。
具體實施例方式
如附圖所示的是本發(fā)明申請的碟式飛行器一實施結(jié)構(gòu)構(gòu)成。本 碟式飛行器的主體包括處于中央的圓柱形碟身3和碟身下部的起落 架14，如圖4所示，該碟身3包括有上部設置為駕駛室1的空間和 下部的設置發(fā)動機7及其傳動機構(gòu)及油箱的空間6，駕駛室1頂部 為圓錐形或圓弧形頂面。以碟身3為中心、軸承轉(zhuǎn)動支撐有上層槳 葉2和下層槳葉5，其中上層槳葉2為上小下大的圓臺形槳，碟身 頂面與上層槳葉2平滑過渡，下層槳葉5垂直于碟身3，兩層槳葉2、 5均是由內(nèi)環(huán)圈、外環(huán)圈和轉(zhuǎn)動設置于內(nèi)環(huán)圈與外環(huán)圈之間的輻 射式布置的若干槳片軸構(gòu)成，槳片軸21上設有槳片20，下層槳葉 5的外環(huán)圈直徑不大于上層槳葉2的外環(huán)圈9直徑，在本實施例中， 下層槳葉5的外環(huán)圈鉸接轉(zhuǎn)動連接于上層槳葉2的外環(huán)圈9中，使 下層槳葉5構(gòu)成上層槳葉2的旋轉(zhuǎn)底平面，整體構(gòu)成旋轉(zhuǎn)底面為平 面的倒扣式圓盤碟，碟身3底部設有平飛推進器4。各層槳葉的相 鄰槳片之間保留一定的轉(zhuǎn)動中不相干擾的間隙，同樣為了確保兩層 槳葉2、 5之間轉(zhuǎn)動不相碰撞、干擾，槳片外端最好制成削除兩側(cè) 邊角的三角形狀。如圖5所示結(jié)構(gòu)，兩層槳葉2、 5的內(nèi)環(huán)圈8以 轉(zhuǎn)動軸承設置于碟身上，兩層槳葉2、 5的內(nèi)環(huán)圈是由C形截面的 軸承圈80與碟身軸承支撐連接，軸承圈80與如圖10所示的環(huán)形 內(nèi)齒圈81共同構(gòu)成了內(nèi)環(huán)圈，分別與上、下環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合的上 層齒輪82及其傳動軸和下層齒輪84及其傳動軸經(jīng)傘齒輪傳動機構(gòu) 83與發(fā)動機7傳動連接，構(gòu)成兩層槳葉2、 5互為反旋的反旋傳動 機構(gòu)，上、下層槳葉的反旋工作方式提高了本碟式飛行器的穩(wěn)定性， 而且解決了單旋翼直升機平飛時一側(cè)槳葉加速、 一側(cè)槳葉減速導致 的側(cè)偏問題。在如圖4所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，兩層槳葉的外環(huán)圈鉸接 轉(zhuǎn)動連接，按兩層槳葉2、 5直徑大小計算傳動模數(shù)，使下層槳葉 轉(zhuǎn)數(shù)略大于上層槳葉，使兩者旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生相同的力矩，從而進一步 保證碟身的穩(wěn)定性。驅(qū)動槳片軸21實現(xiàn)槳片20角度調(diào)整設置有槳 片轉(zhuǎn)角驅(qū)動機構(gòu)，該槳葉轉(zhuǎn)角驅(qū)動機構(gòu)如圖8、圖9所示構(gòu)造，采 用的是步進電機10驅(qū)動，槳片軸21上設有半圓形蝸輪12,該蝸輪 12與步進電機10輸出軸傳動設置的蝸桿11嚙合傳動，實現(xiàn)槳片的 左45°角至右45。角范圍內(nèi)的偏轉(zhuǎn)驅(qū)動，并實行偏轉(zhuǎn)角自鎖。步進電 機10的電源連接線和角度控制線的電連接采用動觸頭與環(huán)形靜觸 板的結(jié)構(gòu)方式，如圖5或圖8所示，碟身3上設有靜觸頭環(huán)形板13， 步進電機10的兩電源動觸頭和角度控制線動觸頭與靜觸頭環(huán)形板 13上的相應靜觸環(huán)電連接。
本碟式飛行器是通過控制和調(diào)整槳葉的角度來實現(xiàn)起升、下降 和姿態(tài)調(diào)整控制操縱的。起飛時，如圖7和圖11至圖14所示，控 制上層槳葉和下層槳葉的槳片角度均調(diào)整槳片面向上迎對旋轉(zhuǎn)方向的傾斜角度，由于兩層槳葉互為反旋，則產(chǎn)生了向上的推力，推
動本碟式飛行器向上垂直起飛。垂直降落時，如圖15至圖18所示， 兩層槳葉的角度調(diào)整至槳片面向下迎對旋轉(zhuǎn)方向的傾斜角度，兩層 槳葉互為反旋，其尖頭為槳葉旋轉(zhuǎn)后的槳片對空氣的作用力，其向 下的反作用力促使碟體垂直降落。起飛后，由平飛推進器4驅(qū)動碟 平飛，本倒扣式圓盤碟體在平飛飛行中具有良好的流體升力，當這 一平飛升力值逐漸加大，則就不需要槳葉的升力作用，此時就可以 將上、下層槳葉的槳片旋平，如圖1所示，其飛行能力和能源消耗 方面都優(yōu)于現(xiàn)有的碟形飛行器。所以本碟形飛行器不用通過仰頭或 低俯的方式來完成飛行高度的改變。
本碟式飛行器還可設計為大型的運輸飛行器，如圖19和圖20 所示，平飛推進器4采用兩側(cè)對稱的設置方式，兩平飛推進器4之 間為運輸倉門。
本碟式飛行器飛行姿態(tài)調(diào)整動作主要通過改變槳片與風向 的偏轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)操縱的。可以通過不同區(qū)域的槳片傾斜角度發(fā)生 變化而控制其整體姿態(tài)。如左向傾斜，向圓周的不同區(qū)域的角度 控制線發(fā)送不同的槳片轉(zhuǎn)角控制信號，其前、后的槳片轉(zhuǎn)角控制 信號是使其轉(zhuǎn)角為零度的正常狀態(tài)，對左、右兩側(cè)輸出相反的槳
片轉(zhuǎn)角控制信號的電信號，控制右側(cè)的每一槳片為向下扇動空氣 的轉(zhuǎn)角，左側(cè)的每一槳片轉(zhuǎn)角為向上扇動空氣的轉(zhuǎn)角，這樣一下 —上使碟身發(fā)生向左傾斜。
如圖21所示，其左側(cè)中間尖頭為飛行方向，上層槳葉2的 右側(cè)槳片的速度是自身旋轉(zhuǎn)速度加上平飛速度，左側(cè)槳片的速度 是自轉(zhuǎn)速度減去平飛速度，左側(cè)槳片相對于風速很小，右側(cè)槳片 相對風速成倍增加，但由于上下層槳葉2、 5互為反旋，即下層 槳葉5正好與上層槳葉2相反，只要稍作調(diào)節(jié)，就能達到平衡， 平穩(wěn)性更高。
權(quán)利要求
1、一種碟式飛行器，它包括中央碟身(3)及碟身底部的起落架(14)，圍繞碟身轉(zhuǎn)動軸承支撐設有上、下兩層環(huán)形槳葉(2、5)，其特征在于上層槳葉為上小下大圓臺形槳，下層槳葉垂直于碟身且作為上層槳葉下底面旋轉(zhuǎn)面，共同構(gòu)成具有旋轉(zhuǎn)底平面的倒扣式圓盤碟；兩層槳葉均由內(nèi)環(huán)圈、外環(huán)圈和轉(zhuǎn)動設置于內(nèi)環(huán)圈與外環(huán)圈之間輻射布置的若干槳片軸構(gòu)成，驅(qū)動兩層槳葉互為反旋設有反旋傳動機構(gòu)，驅(qū)動調(diào)整各槳片轉(zhuǎn)角設有槳片轉(zhuǎn)角驅(qū)動機構(gòu)；碟身底部設有平飛推進器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式飛行器，其特征在于兩層槳葉 (2、 5)的內(nèi)環(huán)圈是由C形截面的軸承圈(80)與碟身軸承支撐連接，軸承圈(80)與環(huán)形內(nèi)齒圈(81)共同構(gòu)成內(nèi)環(huán)圈，分別與上、 下環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合的上層齒輪(82)及其傳動軸和下層齒輪(84) 及其傳動軸經(jīng)傘齒輪傳動機構(gòu)(83)與發(fā)動機(7)傳動連接，構(gòu) 成兩層槳葉2、 5互為反旋的反旋傳動機構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式飛行器，其特征在于槳葉轉(zhuǎn)角 驅(qū)動機構(gòu)采用步進電機(10)驅(qū)動，槳片軸(21)上設有半圓形蝸 輪(12)，該蝸輪(12)與步進電機(10)輸出軸傳動設置的蝸桿(11)嚙合傳動共同構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的碟式飛行器，其特征在于步進電機 (10)的電源連接線和角度控制線的電連接采用動觸頭與環(huán)形靜觸板的結(jié)構(gòu)，碟身(3)上設有靜觸頭環(huán)形板(13)，步進電機(10) 的兩電源動觸頭和角度控制線動觸頭與靜觸頭環(huán)形板(13)上的相 應靜觸環(huán)電連接。
全文摘要
本發(fā)明申請?zhí)峁┑牡斤w行器包括中央碟身及碟身底部的起落架，圍繞碟身轉(zhuǎn)動軸承支撐設有上、下兩層環(huán)形槳葉，其中上層槳葉為上小下大圓臺形槳，下層槳葉垂直于碟身且作為上層槳葉下底面旋轉(zhuǎn)面，共同構(gòu)成具有旋轉(zhuǎn)底平面的倒扣式圓盤碟；兩層槳葉均由內(nèi)環(huán)圈、外環(huán)圈和轉(zhuǎn)動設置于內(nèi)環(huán)圈與外環(huán)圈之間輻射布置的若干槳片軸構(gòu)成，驅(qū)動兩層槳葉互為反旋設有反旋傳動機構(gòu)，驅(qū)動調(diào)整各槳片轉(zhuǎn)角設有槳片轉(zhuǎn)角驅(qū)動機構(gòu)；碟身底部設有平飛推進器。本技術(shù)方案采用倒扣式圓盤整體構(gòu)造，具有飛行升力大且升力平穩(wěn)的技術(shù)特點，同時與雙層槳葉合理組合構(gòu)造，不僅具有平飛能力，還明顯提高其垂直起降能力、飛行中的平衡、穩(wěn)定操控能力，和有效的姿態(tài)控制能力。
文檔編號B64C39/00GK101525051SQ200910011208
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者陳敬萍 申請人:陳敬萍