陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构

1.本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构。


背景技术：

2.传统概念上的小型无人飞行器因成本较低且结构简单，应用十分广泛，但是在使用过程中也暴露出许多相关方面的问题，例如：当涵道旋翼系统本身产生的有效升力不足以支持包括涵道旋翼本体在内等各构件的重力时，此时采用涵道旋翼构型方案对于整机气动性能的提升反而有害无益。因此，涵道升力系统的气动性能优化在涵道飞行器的设计中至关重要。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构，该固连结构采用涵道和旋翼在同一个中心主轴上构造出三个不同的连接方案，分别等效为泵轮、涡轮与导轮，从而实现不同的气动效能，能够满足不同的气动与升力要求，即可实现对气动性能的选择。
4.本发明采用以下具体技术方案：
5.陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构，该固连结构包括中心主轴、至少一个第一旋翼、至少一个第二旋翼、至少一个第三旋翼、与所述第一旋翼一一对应的第一涵道、与所述第二旋翼一一对应的第二涵道、以及与所述第三旋翼一一对应的第三涵道；
6.所述第一旋翼、所述第二旋翼以及所述第三旋翼均沿所述中心主轴的轴向间隔分布，并均与所述中心主轴同轴设置；
7.每个所述第一旋翼均固定安装于所述中心主轴，并设置有多个沿周向分布的第一桨叶；在所述第一桨叶的外周侧套设有对应的所述第一涵道，并且所述第一桨叶的桨尖与所述第一涵道的内周面之间具有径向间隙；在所述中心主轴带动所述第一旋翼转动时，所述第一涵道具有导流功能，所述中心主轴以及对应的所述第一旋翼和所述第一涵道形成泵轮，用以提供动力；
8.每个所述第二旋翼均空套于所述中心主轴的外周侧，并设置有多个沿周向分布的第二桨叶；在所述第二旋翼的外周侧套设有对应的第二涵道；所述第二桨叶的桨尖与对应的所述第二涵道内周面固定连接；所述第二涵道用于与机体相连接，通过机体带动所述第二涵道和所述第二旋翼旋转以获得动力，对应的所述第二旋翼与所述第二涵道形成涡轮；
9.每个所述第三旋翼均固定连接于所述中心主轴，并设置有多个沿周向分布的第三桨叶；在每个所述第三旋翼的外周侧均套设有对应的第三涵道；所述第三桨叶的桨尖与对应的所述第三涵道的内周面固定连接；所述中心主轴以及对应的所述第三旋翼和所述第三涵道形成导轮。
10.更进一步地，所述第一涵道、所述第二涵道以及所述第三涵道采用小型油动力飞
行器或者共轴双旋翼飞行器的涵道。
11.更进一步地，所述第一旋翼、所述第二旋翼和所述第三旋翼均设置有中心安装孔；
12.所述第一旋翼和所述第三旋翼均通过所述中心安装孔与所述中心主轴采用柱孔安装式固定连接结构。
13.更进一步地，所述第一桨叶、所述第二桨叶和所述第三桨叶均沿周向均匀分布。
14.更进一步地，所述第一旋翼、所述第二旋翼以及所述第三旋翼沿所述中心主轴的轴向依次排列。
15.更进一步地，所述第一旋翼和所述第二旋翼均设置有一个，所述第三旋翼设置有两个，并且所述第一旋翼和所述第二旋翼分布于两个所述第三旋翼之间。
16.有益效果：
17.本发明的陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构通过共用一个中心主轴的多个旋翼和与旋翼一一对应的涵道形成三种不同的连接结构，三种连接结构对应气动等效轮存在不同效能，可分别近似等效为泵轮、涡轮与导轮，通过上述三种连接结构在数量和种类上的任意搭配，可以在中心主轴上构造出多种不同方案，进而整体实现不同的气动效能，能够满足不同的气动与升力要求，即可实现对气动性能的选择，提高陆空飞行器整体的气动效益；因此，该固连结构能够实现不同的气动效能，满足不同的气动与升力要求，实现对气动性能的选择。
附图说明
18.图1为本发明陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构的一种结构示意图；
19.图2为本发明陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构的另一种结构示意图。
20.其中，1-中心主轴，2-第一旋翼，3-第二旋翼，4-第三旋翼，5-第一涵道，6-第二涵道，7-第三涵道
具体实施方式
21.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
22.实施例一
23.本发明实施例提供了一种陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构，如图1结构所示，该固连结构包括中心主轴1、一个第一旋翼2、一个第二旋翼3、一个第三旋翼4、与第一旋翼2一一对应的第一涵道5、与第二旋翼3一一对应的第二涵道6、以及与第三旋翼4一一对应的第三涵道7；在本实施例中，以设置有一个第一旋翼2、一个第二旋翼3、一个第三旋翼4、一个第一涵道5、一个第二涵道6以及一个第三涵道7的陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构为例进行说明；第一旋翼2、第二旋翼3以及第三旋翼4均沿中心主轴1的轴向间隔分布，并均与中心主轴1同轴设置；第一旋翼2、第二旋翼3以及第三旋翼4沿中心主轴1的轴向依次排列；
24.第一旋翼2固定安装于中心主轴1，并设置有四个沿周向分布的第一桨叶；四个第一桨叶沿周向均匀分布；在第一桨叶的外周侧套设有对应的第一涵道5，第一涵道5与第一旋翼2同轴设置，并且第一桨叶的桨尖与第一涵道5的内周面之间具有径向间隙，使得第一
旋翼2能够相对第一涵道5转动；在中心主轴1带动第一旋翼2转动时，第一涵道5具有导流功能，中心主轴1以及对应的第一旋翼2和第一涵道5形成泵轮，用以提供动力；
25.第二旋翼3空套于中心主轴1的外周侧，使得第二旋翼3和中心主轴1之间能够相对转动；第二旋翼3设置有四个沿周向分布的第二桨叶；四个第二桨叶均沿周向均匀分布；在第二旋翼3的外周侧套设有对应的第二涵道6，第二涵道6、第二旋翼3以及中心主轴1同轴设置；第二桨叶的桨尖与对应的第二涵道6内周面固定连接，使得第二旋翼3与第二涵道6一起转动；第二涵道6用于与机体相连接，通过机体带动第二涵道6和第二旋翼3旋转以获得动力，对应的第二旋翼3与第二涵道6形成涡轮；
26.每个第三旋翼4均固定连接于中心主轴1，并设置有四个沿周向分布的第三桨叶；四个第三桨叶均沿周向均匀分布；在每个第三旋翼4的外周侧均套设有对应的第三涵道7；第三桨叶的桨尖与对应的第三涵道7的内周面固定连接，使得第三旋翼4、中心主轴1以及第三涵道7同轴设置且一起转动；中心主轴1以及对应的第三旋翼4和第三涵道7形成导轮。
27.在上述陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构中，第一涵道5、第二涵道6以及第三涵道7采用小型油动力飞行器或者共轴双旋翼飞行器的涵道。
28.为了实现第一旋翼2、第二旋翼3和第三旋翼4在中心主轴1的安装，第一旋翼2、第二旋翼3和第三旋翼4均设置有中心安装孔；第一旋翼2和第三旋翼4均通过中心安装孔与中心主轴1采用柱孔安装式固定连接结构；中心主轴1穿过第二旋翼3的中心安装孔即可。
29.在采用上述结构时，在使用电机驱动中心主轴1的情况下，第一旋翼2输出主要升力，第二涵道6和第二旋翼3可以辅助构造流场，第三旋翼4可以进一步提高系统升力，使整机对电机要求下降，同时上述结构中的涵道均可为旋翼提供一定的防护功能，并且结构轻便、安装简单，上述三种连接结构的不同安装位置可以实现不同的气动效果，实现对气动效果的选择。
30.实施例二
31.本发明实施例提供了一种陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构，如图2结构所示，该固连结构包括中心主轴1、一个第一旋翼2、一个第二旋翼3、两个第三旋翼4、与第一旋翼2对应的一个第一涵道5、与第二旋翼3对应的一个第二涵道6、以及与两个第三旋翼4一一对应的两个第三涵道7；第一旋翼2和第二旋翼3分布于两个第三旋翼4之间；第一旋翼2、第二旋翼3以及第三旋翼4均沿中心主轴1的轴向间隔分布，并均与中心主轴1同轴设置；第三旋翼4、第一旋翼2、第二旋翼3以及第三旋翼4沿中心主轴1的轴向依次排列；
32.第一旋翼2均固定安装于中心主轴1，并设置有四个沿周向分布的第一桨叶；四个第一桨叶沿周向均匀分布；在第一桨叶的外周侧套设有对应的第一涵道5，第一涵道5与第一旋翼2同轴设置，并且第一桨叶的桨尖与第一涵道5的内周面之间具有径向间隙，使得第一旋翼2能够相对第一涵道5转动；在中心主轴1带动第一旋翼2转动时，第一涵道5具有导流功能，中心主轴1以及对应的第一旋翼2和第一涵道5形成泵轮，用以提供动力；
33.第二旋翼3均空套于中心主轴1的外周侧，使得第二旋翼3和中心主轴1之间能够相对转动；第二旋翼3设置有四个沿周向分布的第二桨叶；四个第二桨叶均沿周向均匀分布；在第二旋翼3的外周侧套设有对应的第二涵道6，第二涵道6、第二旋翼3以及中心主轴1同轴设置；第二桨叶的桨尖与对应的第二涵道6内周面固定连接，使得第二旋翼3与第二涵道6一起转动；第二涵道6用于与机体相连接，通过机体带动第二涵道6和第二旋翼3旋转以获得动
力，对应的第二旋翼3与第二涵道6形成涡轮；
34.两个第三旋翼4均固定连接于中心主轴1，分别设置有四个沿周向分布的第三桨叶；四个第三桨叶均沿周向均匀分布；在每个第三旋翼4的外周侧均套设有一个对应的第三涵道7；第三桨叶的桨尖与对应的第三涵道7的内周面固定连接，使得第三旋翼4、中心主轴1以及第三涵道7同轴设置且一起转动；中心主轴1以及对应的第三旋翼4和第三涵道7形成导轮。
35.在上述陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构中，第一涵道5、第二涵道6以及第三涵道7采用小型油动力飞行器或者共轴双旋翼飞行器的涵道。
36.为了实现第一旋翼2、第二旋翼3和第三旋翼4在中心主轴1的安装，第一旋翼2、第二旋翼3和第三旋翼4均设置有中心安装孔；第一旋翼2和第三旋翼4均通过中心安装孔与中心主轴1采用柱孔安装式固定连接结构；中心主轴1穿过第二旋翼3的中心安装孔即可。
37.采用上述陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构的共轴多旋翼系统可以充分发挥涵道旋翼的共同气动性能，并且每个旋翼的流场之间可实现相互耦合、彼此关联，这是单独的涵道旋翼安装方案所不具备的，使得整机升力输出范围较大，可以自由控制升力输出，而非恒定输出值；在图2中仅采用不同的安装方式即可实现气动性能的多样化，对涵道构型的加工要求较低，降低了制备难度和使用成本。
38.上述陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构通过共用一个中心主轴1的多个旋翼和与旋翼一一对应的涵道形成三种不同的连接结构，三种连接结构对应气动等效轮存在不同效能，可分别近似等效为泵轮、涡轮与导轮，通过上述三种连接结构在数量和种类上的任意搭配，可以在中心主轴1上构造出多种不同方案，进而整体实现不同的气动效能，能够满足不同的气动与升力要求，即可实现对气动性能的选择，提高陆空飞行器整体的气动效益；因此，该固连结构能够实现不同的气动效能，满足不同的气动与升力要求，实现对气动性能的选择。
39.需要说明的是，实施例一和实施例二仅仅是本发明的两个具体示例，在实际使用过程中，还可以根据实际需要在中心主轴上配置旋翼和相对应的涵道数量以及设置位置，从而构造出具有不同气动效果的气动系统。
40.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构，其特征在于，包括中心主轴、至少一个第一旋翼、至少一个第二旋翼、至少一个第三旋翼、与所述第一旋翼一一对应的第一涵道、与所述第二旋翼一一对应的第二涵道、以及与所述第三旋翼一一对应的第三涵道；所述第一旋翼、所述第二旋翼以及所述第三旋翼均沿所述中心主轴的轴向间隔分布，并均与所述中心主轴同轴设置；每个所述第一旋翼均固定安装于所述中心主轴，并设置有多个沿周向分布的第一桨叶；在所述第一桨叶的外周侧套设有对应的所述第一涵道，并且所述第一桨叶的桨尖与所述第一涵道的内周面之间具有径向间隙；在所述中心主轴带动所述第一旋翼转动时，所述第一涵道具有导流功能，所述中心主轴以及对应的所述第一旋翼和所述第一涵道形成泵轮，用以提供动力；每个所述第二旋翼均空套于所述中心主轴的外周侧，并设置有多个沿周向分布的第二桨叶；在所述第二旋翼的外周侧套设有对应的第二涵道；所述第二桨叶的桨尖与对应的所述第二涵道内周面固定连接；所述第二涵道用于与机体相连接，通过机体带动所述第二涵道和所述第二旋翼旋转以获得动力，对应的所述第二旋翼与所述第二涵道形成涡轮；每个所述第三旋翼均固定连接于所述中心主轴，并设置有多个沿周向分布的第三桨叶；在每个所述第三旋翼的外周侧均套设有对应的第三涵道；所述第三桨叶的桨尖与对应的所述第三涵道的内周面固定连接；所述中心主轴以及对应的所述第三旋翼和所述第三涵道形成导轮。2.如权利要求1所述的固连结构，其特征在于，所述第一涵道、所述第二涵道以及所述第三涵道采用小型油动力飞行器或者共轴双旋翼飞行器的涵道。3.如权利要求1所述的固连结构，其特征在于，所述第一旋翼、所述第二旋翼和所述第三旋翼均设置有中心安装孔；所述第一旋翼和所述第三旋翼均通过所述中心安装孔与所述中心主轴采用柱孔安装式固定连接结构。4.如权利要求1所述的固连结构，其特征在于，所述第一桨叶、所述第二桨叶和所述第三桨叶均沿周向均匀分布。5.如权利要求1-4任一项所述的固连结构，其特征在于，所述第一旋翼、所述第二旋翼以及所述第三旋翼沿所述中心主轴的轴向依次排列。6.如权利要求1-4任一项所述的固连结构，其特征在于，所述第一旋翼和所述第二旋翼均设置有一个，所述第三旋翼设置有两个，并且所述第一旋翼和所述第二旋翼分布于两个所述第三旋翼之间。

技术总结
本发明公开了一种陆空飞行器涵道桨轴可选气动性能式固连结构，该固连结构包括中心主轴、至少一个第一旋翼、至少一个第二旋翼、至少一个第三旋翼、与第一旋翼一一对应的第一涵道、与第二旋翼一一对应的第二涵道、以及与第三旋翼一一对应的第三涵道；第一旋翼固定安装于中心主轴；在第一旋翼的外周侧套设有第一涵道；第二旋翼空套于中心主轴，第二旋翼的第二桨叶与第二涵道固定连接；第三旋翼固定连接于中心主轴和第三涵道之间。上述固连结构采用涵道和旋翼分别等效为泵轮、涡轮与导轮，从而实现不同的气动效能，能够满足不同的气动与升力要求，即可实现对气动性能的选择。即可实现对气动性能的选择。即可实现对气动性能的选择。


技术研发人员：魏巍 涂静涵 董林炜 柯志芳 孟庆凯 范康迪
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/6/28