[发明专利]一种小型化涵道飞行器

说明书

本发明涉及一种小型化涵道飞行器，相机安装于电池舱正前方；电池舱位于飞行器最上方，其中心轴与涵道轴心重合，飞控舱位于电池舱与电机座中间，其轴心同样与涵道轴心重合；涵道唇口可以降低涵道进气损失以及为飞行器提供额外的推力，位于涵道的正上方并与涵道紧密连接；动力装置安装轴线与涵道轴线重合，并且位于飞控舱的下方；控制舵通过改变涵道出口气流的流动方向，四个控制舵的分布中心与涵道轴线重合并且位于涵道出口处，四个控制舵调节装置分别调节四个控制舵的偏转；起落架位于涵道的最下方。上述涵道飞行器的小型化设计方案能够在实现自主巡航及视频传输的前提下充分压缩飞行器的尺寸，进而使飞行器可以在更狭小的空间内进行自主飞行。

技术领域

本发明属于飞行器设计领域，特别涉及一种小型化涵道飞行器。

背景技术

随着科技的发展，飞行器的种类越来越多，例如固定翼无人机、四旋翼无人机、涵道风扇无人机。在众多飞行器种类中，以涵道为动力的涵道飞行器，因其有着涵道且为包裹螺旋桨的方式，使得该飞行器的飞行更加安全，能够降低桨叶气动干涉使得气动效率更高，同时涵道飞行器可工作于室内、矿洞等狭小环境中，使得涵道结构的飞行器成为人们研究的重点，而小型化又为研究的方向之一。

现有公开的技术文献“微型无人机发展现状研究综述”(《2019世界交通运输大会》2019)中论述了当前微型无人机广泛的应用价值与应用前景，微型无人机无论是在自然灾害的监测与救援或是在军事侦查与航空检测领域均具有十分必要的应用价值。微型固定翼无人机机体重量可以控制在100g以内，但是其无法实现垂直起降功能；微型扑翼无人机机体重量可以控制在10g以内，但是其工作半径十分有限；当前商用无人机技术十分领先的某公司，其微型旋翼类无人机在折叠情况下机身尺寸都达到了198mm；而即使文中提到了微小型涵道风扇无人机，但是其并未对涵道唇口进行合理设计，使得气动效率大打折扣。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了解决现有涵道飞行器研究中的小型涵道飞行器气动效率低的缺陷，本发明设计一种小型化涵道飞行器。

本发明的技术方案是：一种小型化涵道飞行器，包括相机、电池舱、飞控舱和起落架，还包括唇口、动力装置、涵道、控制舵、舵机和起落架；

所述唇口与涵道同轴安装，唇口未与涵道安装的一端向外径向延伸并采用弧形过渡，延伸面形成曲面，且唇口最大直径与涵道内径之比不大于1.3；

所述动力装置同轴位于涵道内，包括两组结构，且两组结构留有间隙；每一组结构包括电机和对转风扇；所述对转风扇转子的轮毂处轴向开槽，电机位于槽内；对转风扇的叶片在工作时旋转产生的扭矩相互抵消；在转子的安装侧开设散热孔，便于旋转过程中产生的气流为电机散热；两个对转风扇的轴向长度等于对转电机的轴向长度；所述控制舵为四个，位于涵道下方并分别通过舵机进行控制；控制舵整体为板状结构，沿涵道轴线周向均布，截面形状为翼型，内侧的下方端为一斜面，防止控制舵进行偏转角度时进行碰撞；控制舵的偏转轴线位于翼型的气动中心或四分之一弦长处，

四个控制舵的分布中心与涵道轴线重合并且位于涵道出口处。

本发明进一步的技术方案是：所述电机上开有电机安装孔，用于安装电机座；电机座将电机、飞控舱和涵道同轴进行连接。

本发明进一步的技术方案是：所述控制舵通过控制舵连接装置与涵道下方连接。

本发明进一步的技术方案是：所述涵道是一个封闭几何绕某一轴线旋转而成的环状结构，其轴线为无人机的中轴线。

本发明进一步的技术方案是：所述涵道采用碳纤维材料制成，包括上涵道和下涵道，便于拆卸安装；两个涵道同轴固连；唇口与上涵道为一体连接。

本发明进一步的技术方案是：所述控制舵采用碳纤维材料制成，选用NACA 0065基础翼型并沿法向拉伸得到。

本发明进一步的技术方案是：所述控制舵的偏转角变化范围为±10°。