可倾转四旋翼飞行申请公开.pdf

注：本页蓝色字体部分可点击查询相关专利SooPAT可倾转四旋翼飞行器可倾转四旋翼飞行器申请号：2 0 1 3 1 0 0 2 3 0 7 8 . 0 申请日：2 0 1 3 - 0 1 - 2 2申请( 专利权) 人申请( 专利权) 人西安交通大学地址地址7 1 0 0 4 9 陕西省西安市咸宁西路2 8 号发明( 设计) 人发明( 设计) 人张东升 陈航科 梅雪松 盛晓超 陈国良主分类号主分类号B 6 4 C 2 7 / 0 8 ( 2 0 0 6 . 0 1 ) I分类号分类号B 6 4 C 2 7 / 0 8 ( 2 0 0 6 . 0 1 ) I B 6 4 C 2 7 / 1 2 ( 2 0 0 6 . 0 1 ) I公开( 公告) 号公开( 公告) 号1 0 3 0 7 2 6 8 8 A公开( 公告) 日公开( 公告) 日2 0 1 3 - 0 5 - 0 1专利代理机构专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司 6 1 2 0 0代理人代理人蔡和平(10)申请公布号 CN 103072688 A (43)申请公布日 2013.05.01CN 103072688 A*CN103072688A*(21)申请号 201310023078.0(22)申请日 2013.01.22B64C 27/08(2006.01) B64C 27/12(2006.01)(71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路 28 号(72)发明人 张东升 陈航科 梅雪松 盛晓超 陈国良(74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 蔡和平(54) 发明名称 可倾转四旋翼飞行器(57) 摘要本发明公开了一种可倾转四旋翼飞行器， 包 括机身， 机身的前端对称安装有第一、 第二固定机 翼， 机身的后端对称安装有第三、 第四固定机翼， 其中， 第一、 第二、 第三、 第四固定机翼的端部分别 对应安装有第一、 第二、 第三、 第四旋翼转向装置， 第一、 第二、 第三、 第四旋翼转向装置上各安装有 一套旋翼。

本发明通过在四个固定机翼上安装携 带有旋翼的旋翼转向装置 , 当旋翼转向装置倾转 时， 带动旋翼转动， 进而实现了飞行器的水平前飞 与竖直升降飞行模式的转换 ； 此外， 由于旋翼转 向装置工作可靠性高， 旋翼的空间位置布置合理， 使得飞行器巡航升力大， 飞行平稳， 机械结构简 单， 工作可靠性提高51)Int.Cl.权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)授权公告号 CN 103072688 ACN 103072688 A*CN103072688A*1/1 页21. 一种可倾转四旋翼飞行器， 其特征在于 ： 包括机身 （1） ， 机身 （1） 的前端对称安装有 第一、 第二固定机翼 （16、 17） ， 机身 （1） 的后端对称安装有第三、 第四固定机翼 （2、 22） ， 其 中， 第一、 第二、 第三、 第四固定机翼 （16、 17、 2、 22） 的端部分别对应安装有第一、 第二、 第三、 第四旋翼转向装置 （15、 18、 8、 20） ， 第一、 第二、 第三、 第四旋翼转向装置 （15、 18、 8、 20） 上各 安装有一套旋翼。

2. 根据权利要求 1 所述的可倾转四旋翼飞行器， 其特征在于 ： 所述第一、 第二、 第三、 第 四旋翼转向装置 （15、 18、 8、 20） 结构相同， 其中， 第三旋翼转向装置 （8） 包括 ： 可倾转的旋翼 电机座 （4） ， 旋翼电机座 （4） 安装于第三固定机翼 （2） 的端部， 旋翼电机座 （4） 上安装有带动 旋翼电机座 （4） 转动的扭矩电机 （10） 3.根据权利要求2所述的可倾转四旋翼飞行器， 其特征在于 ： 所述第三固定机翼 （2） 的 端部设置有固定轴 （7） ， 旋翼电机座 （4） 通过第一轴承 （5） 和第二轴承 （9） 安装于固定轴 （7） 上， 固定轴 （7） 上键连接有涡轮 （11） ， 扭矩电机 （10） 的转轴上安装有与涡轮 （11） 相配合的 蜗杆 （12） 4. 根据权利要求 1 所述的可倾转四旋翼飞行器， 其特征在于 ： 所述第一、 第二固定机翼 （16、 17） 的水平高度低于第三、 第四固定机翼 （2、 22） 的水平高度 5. 根据权利要求 1 所述的可倾转四旋翼飞行器， 其特征在于 ： 所述第一、 第二、 第三、 第 四固定机翼 （16、 17、 2、 22） 均通过两根轴固定于机体 （1） 上。

6. 根据权利要求 1 所述的可倾转四旋翼飞行器， 其特征在于 ： 所述相邻旋翼的旋转方 向两两相反权 利 要 求 书CN 103072688 A1/3 页3可倾转四旋翼飞行器技术领域[0001] 本发明涉及航天飞行动力机械领域， 尤其涉及一种可倾转四旋翼飞行器背景技术[0002] 传统四旋翼飞行器四个旋翼均不能发生向前或向后的倾转， 一方面， 其在实现水平前飞动作时， 要求处于机身前端的两个旋翼转速减小， 而处于机身后端两个旋翼转速增 加， 这样由于前后端旋翼转速不同而产生升力差， 进而不可避免的导致机身产生俯仰运动， 使得飞行器水平前飞与竖直升降相互影响 ； 另一方面， 传统四旋翼飞行器由于其设计机理 限制， 难以达到像固定机翼那样较高的巡航速度， 因此出现了可倾四旋翼飞行器[0003] 可倾四旋翼飞行器同时具有直升机和固定机翼飞机的优势， 在垂直起降时， 由四旋翼提供升力， 在巡航飞行时， 由固定于机身的固定机翼提供升力现有的可倾四旋翼飞 行器， 其四个旋翼均布置在同一个平面内， 四个旋翼相对于机身平面的垂直高度相同， 这就 使得飞行器在做巡航飞行时， 机身前端旋翼的出流气体不可避免的成为机身后端旋翼以及 固定机翼的入流气体， 导致前段旋翼与后端旋翼以及后端固定机翼发生流体动力学上的耦 合， 影响飞行质量， 严重情况下可能导致机身前段固定机翼产生的升力与机身后端固定机 翼产生的升力不相等， 使得机体在巡航时发生较大俯仰动作而出现飞行失稳的问题 ； 同时， 现有的可倾四旋翼飞行器旋翼倾转装置设计结构复杂， 稳定性难以保证。

正因为以上缺点 使得可倾四旋翼飞行器的应用受到极大限制发明内容[0004] 针对上述缺陷或不足， 本发明提供了一种巡航飞行平稳、 机械结构简单的可倾转四旋翼飞行器[0005] 本发明提供本发明是通过以下技术方案来实现 ：[0006] 包括机身， 机身的前端对称安装有第一、 第二固定机翼， 机身的后端对称安装有第三、 第四固定机翼， 其中， 第一、 第二、 第三、 第四固定机翼的端部分别对应安装有第一、 第 二、 第三、 第四旋翼转向装置， 第一、 第二、 第三、 第四旋翼转向装置上各安装有一套旋翼[0007] 所述第一、 第二、 第三、 第四旋翼转向装置结构相同， 其中， 第三旋翼转向装置包括 ： 可倾转的旋翼电机座， 旋翼电机座安装于第三固定机翼的端部， 旋翼电机座上安装有带 动旋翼电机座转动的扭矩电机[0008] 所述第三固定机翼的端部设置有固定轴， 旋翼电机座通过第一轴承和第二轴承安装于固定轴上， 固定轴上键连接有涡轮， 扭矩电机的转轴上安装有与涡轮相配合的蜗杆[0009] 所述第一、 第二固定机翼的水平高度低于第三、 第四固定机翼的水平高度[0010] 所述第一、 第二、 第三、 第四固定机翼均通过两根轴固定于机体上。

[0011] 所述相邻旋翼的旋转方向两两相反[0012] 本发明提供的可倾转四旋翼飞行器， 通过在四个固定机翼上安装携带有旋翼的旋翼转向装置 , 当旋翼转向装置倾转时， 带动旋翼转动， 进而实现了飞行器的水平前飞与竖说 明 书CN 103072688 A2/3 页4直升降飞行模式的转换 ； 此外， 由于旋翼转向装置工作可靠性高， 旋翼的空间位置布置合 理， 使得飞行器巡航升力大， 飞行平稳， 机械结构简单， 工作可靠性提高[0013] 进一步的， 本发明中旋翼转向装置由一个扭矩电机、 一组涡轮蜗杆副和旋翼电机座组成， 扭矩电机提供倾转动力， 经涡轮蜗杆副传动后带动旋翼电机座发生相对于固定轴 的旋转， 并能产生自锁效应， 使得旋翼转向装置工作可靠性提高[0014] 另外， 本发明中机身前端第一、 第二固定机翼的水平高度低于后端第三、 第四固定机翼的水平高度， 避免了机身前端旋翼的出流气体成为机身后端旋翼以及固定机翼的入流 气体， 减小了机体空气动力学耦合， 提高了飞行器的飞行质量附图说明[0015] 图 1 是本发明可倾转四旋翼飞行器结构示意图 ；[0016] 图 2 是本发明可倾转四旋翼飞行器侧视图 ；[0017] 图 3 是本发明可倾转四旋翼飞行器的旋翼转向装置结构示意图。

[0018] 图中， 1 为机身， 2 为第三固定机翼， 3 为第一轴， 4 为旋翼电机座， 5 为第一轴承， 6为第三旋翼， 7 为固定轴， 8 为第三旋翼转向装置， 9 为第二轴承， 10 为扭矩电机， 11 为涡轮， 12 为蜗杆， 13 为第二轴， 14 为第一旋翼， 15 为第一旋翼转向装置， 16 为第一固定机翼， 17 为 第二固定机翼， 18为第二旋翼转向装置， 19为第二旋翼， 20为第四旋翼转向装置， 21为第四 旋翼， 22 为第四固定机翼具体实施方式[0019] 下面结合附图对本发明做详细描述[0020] 参考图1所示， 本发明提供了一种可倾转四旋翼飞行器， 包括机身1， 机身1的前端对称安装有第一固定机翼 16 和第二固定机翼 17， 机身 1 的后端对称安装有第三固定机翼 2 和第四固定机翼22， 第一固定机翼16、 第二固定机翼17、 第三固定机翼2以及第四固定机翼 22 均通过两根轴固定于机体 1 上， 例如， 第三固定机翼 2 通过第一轴 3 和第二轴 13 与机身 1 固定， 其中， 第一轴 3、 第二轴 13 为固定轴 ； 另外， 第一固定机翼 16 与第二固定机翼 17 的 水平高度低于第三固定机翼 2 与第四固定机翼 22 的水平高度。

其中， 第一固定机翼 16 的 端部安装有第一旋翼转向装置 15， 第一旋翼转向装置 15 上通过固定螺钉安装有第一旋翼 14 ； 第二固定机翼 17 的端部安装有第二旋翼转向装置 18， 第二旋翼转向装置 18 上通过固 定螺钉安装有第二旋翼19 ； 第三固定机翼2的端部安装有第三旋翼转向装置8， 第三旋翼转 向装置 8 上通过固定螺钉安装有第三旋翼 6 ； 第四固定机翼 22 端部安装有第四旋翼转向装 置 20， 第四旋翼转向装置 20 上通过固定螺钉安装有第四旋翼 21， 其中， 相邻旋翼的旋转方 向两两相反， 即第一旋翼 14 与第三旋翼 6 旋转方向相同， 第二旋翼 19 和第四旋翼 21 旋转 方向相同， 且第一旋翼 14 与第三旋翼 6 旋转方向与第二旋翼 19 和第四旋翼 21 旋转方向相 反， 该设计使得相邻两旋翼旋转方向相反以抵消反扭矩[0021] 本发明中第一旋翼转向装置 15、 第二旋翼转向装置 18、 第三旋翼转向装置 8、 第四旋翼转向装置 20 结构相同， 下面以第三旋翼转向装置 8 为例进行说明参考图 2、 3 所示， 第三旋翼转向装置 8 包括 ： 可倾转的旋翼电机座 4， 旋翼电机座 4 安装于第三固定机翼 2 的 端部， 旋翼电机座 4 上安装有带动旋翼电机座 4 转动的扭矩电机 10。

进一步的， 第三固定说 明 书CN 103072688 A3/3 页5机翼 2 的端部设置有固定轴 7， 旋翼电机座 4 通过第一轴承 5 和第二轴承 9 安装于固定轴 7 上， 固定轴 7 上键连接有涡轮 11， 扭矩电机 10 的转轴上安装有与涡轮 11 相配。