[发明专利]一种采用盘翼结合可变翼与气囊布局的小型组合式飞行器

权利要求书

1.一种采用盘翼结合可变翼与气囊布局的小型组合式飞行器，其特征在于：它是由尾翼部分、可变翼部分、盘翼部分和支座部分构成；尾翼部分通过可变翼部分大梁底座上的大梁限位孔固定在支座部分的底座上；可变翼部分位于盘翼部分上部，通过纵向穿越螺栓穿过大梁底座上的大梁六角限位孔，使得大梁底座与盘翼部分的内壳体上表面、外侧面配合，并实现可变翼部分与盘翼部分的固定连接；盘翼部分位于支座部分上部，盘翼部分的6个纵向穿越螺栓穿过支座部分的底座6个等分限位孔，实现盘翼部分与支座部分的连接；

所述尾翼部分包括：横向尾翼副翼(1)、垂直尾翼副翼(2)、横向尾翼(47)、垂直尾翼(48)和尾翼副翼转动轴(49)；横向尾翼副翼(1)通过一根尾翼副翼转动轴(49)连接于横向尾翼(47)上，其内侧面相互配合；垂直尾翼副翼(2)通过一根尾翼副翼转动轴(49)连接于垂直尾翼(48)上，其内侧面相互配合；横向尾翼(47)和垂直尾翼(48)两者的位置相互垂直，互为(90)度；该横向尾翼副翼(1)的摆动采用市面上典型的航模舵机、舵角和连杆组合方式控制，按具体情况选购，其为飞行器飞行提供俯仰力矩；该垂直尾翼副翼(2)的摆动采用市面上典型的航模舵机、舵角和连杆组合方式控制，按具体情况选购，其为飞行器飞行提供偏航力矩；该横向尾翼(47)是横向固连于大梁底座(3)尾部的尾翼，其断面采用市面上的普适尾翼翼型或无翼型，厚度为1～4mm，材料为桐木或塑制，短边沿翼展方向内侧边30～120mm，外侧边20～110mm，单侧长边100～1800mm；该垂直尾翼(48)是纵向固连于大梁底座(3)尾部的尾翼，其断面采用市面上的普适尾翼翼型或无翼型，厚度为1～4mm，材料为桐木或塑制，短边沿翼展垂直方向内侧边30～120mm，外侧边20～110mm，单侧长边110～1900mm；该尾翼副翼转动轴49是穿过横向尾翼副翼1或垂直尾翼副翼(2)内部，并与其相固连，通过伸出部分轴向配合内连于横向尾翼(47)或垂直尾翼(48)，实现-90°～+90°自由转动，采用复合材料制造或塑制，参照GB/T按照M1～M4选用；

所述II可变翼部分包括：大梁底座(3)、纵向穿越螺母(4)、可动机翼滑轨导端(5)、可动机翼滑轨(6)、可动机翼(7)、可动机翼副翼(8)、前向推进器定位孔(9)、前向推进器(10)、前向推进器电机座(11)、前向推进器桨叶(12)、前向推进器桨叶定位孔(13)、前向推进器电机(14)、前向推进器拨片(15)、可动机翼滑轨导端固定片(16)和可动机翼滑轨限位片(17)；大梁底座(3)下方与内壳体(40)通过纵向穿越螺母(4)固连，前方两侧开可动机翼滑轨(6)和可动机翼滑轨导端(5)契合，可动机翼滑轨导端固定片(16)通过螺栓配合实现可动机翼滑轨导端(5)的固定，实现可动机翼(7)的角幅度旋转，后方连接尾翼部分；可动机翼副翼(8)通过嵌在可动机翼(7)上的转动轴安装定位，其相互连接和控制驱动方式参考横向尾翼副翼(1)、横向尾翼(47)、尾翼副翼转动轴(49)的配合安装方式；前向推进器定位孔(9)通过可动机翼滑轨导端固定于可动机翼(7)下方，从而实现前向推进器(10)的定位；前向推进器电机座(11)内固定前向推进电机(14)，前向推进器桨叶(12)通过前向推进器桨叶定位孔(13)连接于前向推进器电机(14)输出轴上，同时前向推进器电机座(11)下方连接有前向推进器拨片(15)，相应的可动机翼滑轨限位片(17)则是作为固定件通过其两侧的通孔固定于大梁底座(3)上，其凸出部分还与可动机翼滑轨(6)配合；该大梁底座(3)，采用可动机翼固定支座连接一体化设计，下方与内壳体(40)固连，前方两侧开有纵向穿越孔和可动机翼滑轨(6)，实现可动机翼的角幅度旋转，该大梁底座用于定位和固连作用，采用厚度为4～6mm的桐木或塑制；该纵向穿越螺母(4)，穿过大梁底座(3)上的纵向穿越孔与纵向穿越螺栓(21)连接，起紧固连接大梁底座(3)与内壳体(40)的作用，根据国家标准采用GB/T 6173-2000M2～M10相适应的螺母；该可动机翼滑轨导端(5)，为圆柱形，直接与可动机翼(7)固连，为可动机翼(7)的角幅度旋转，即可动机翼滑轨导端(5)在可变机翼滑轨(6)中滑动起导向作用，要求与可变机翼滑轨(6))有相应的齿啮合或者间隙配合；该可变机翼滑轨(6)为大于90°的弧形槽，与可动机翼滑轨导端(5)配合使用，使得可动机翼实现≥90°平稳转动；该可动机翼(7)，其翼型剖面下弧线为一条直线的平凸翼型，升阻比大，飞行时较容易控制，适宜慢速飞行，滑翔性能好，为飞行器升降与平飞提供升力；在山地崎岖路面近地飞行时，实现绕大梁中靠后的一对对称六角限位孔的转动，并沿可动机翼滑轨(6)转动收拢至后方；其旋转收拢过程通过驱动内部啮合齿轮和可动机翼滑轨导端(6)与可动机翼滑轨的配合实现；可动机翼内部采用翼梁和桁条固定的翼片制作，并用复合材料制作蒙皮；该可动机翼的翼片采用厚度为3mm的桐木或塑制制作，采用平凸翼型，弦长为50～500mm，等距分布；该可动机翼副翼(8)，其两端转动轴同尾翼副翼转动轴(49)，与可动机翼连接；该可动机翼副翼的翼片采用厚度为3～5mm的桐木或塑制，采用平凸翼型，弦长为10～100mm；可动机翼副翼在增升的基础上，实现飞行器的俯仰、滚转和偏航；该前向推进器定位孔(9)，实现可动机翼(7)与前向推进器(10)的连接，具体规格根据飞行速度、电机功率具体需求而定；该前向推进器(10)，即为总体水平推进系统，包含前向推进器电机座(11)、前向推进器桨叶(12)、前向推进器桨叶定位孔(13)、前向推进器电机(14)和前向推进器拨片(15)结构；前向推进器电机(14)根据其自身特点安装于前向推进器电机座(11)上，与推进器整体连接，前向推进器桨叶(12)通过被前向推进器桨叶定位孔(13)固定而连接于前向推进器电机(14)主转轴上，前向推进器拨片(15)固连于推进器外壳上；该前向推进器电机座(11)，用于前向推进电机的固定，具体规格根据电机规格而定，外径30～120mm，内径25～100mm，长30～300mm，底部为凹面的流线型设计，固定可靠；该前向推进器桨叶(12)，通过桨叶水平推力实现电机回转运动转换为飞行器水平运动，具体规格按需在市场选购；该前向推进器桨叶定位孔(13)，其为桨叶上的结构，通过该孔与电机输出轴连接，并在其侧面开孔固定于电机输出轴，带动螺旋桨旋转，亦可选取市面上成熟的桨保护器；该前向推进器电机(14)，其为螺旋桨回转能的能量输出装备，固定在前向推进器电机座中，具体规格按需在市场选购；该前向推进器拨片(15)，流线体造型，在可动机翼(7)收拢后接触到水平面，边面起到降阻的作用；该可动机翼滑轨导端固定片(16)，通过内孔与可动机翼滑轨导端(5)的紧固配合，以及与可动机翼滑轨(6)的下表面、槽内侧面的表面配合，以期限制可动机翼滑轨导端(5)在可动机翼滑轨(6)内运动；其滑轨为90～120°的弧形槽，宽度为2～5mm；该可动机翼滑轨限位片(17)，是凸台形状，通过两侧对称的限位孔与大梁底座(3)相适应的位置的限位孔通过螺栓连接，其内的突出端进入可动机翼滑轨(6)，限制可动机翼滑轨导(5)端在可动机翼滑轨(6)内的运动范围，防止可动机翼(7)飞出；

所述III盘翼部分包括：内壳体定位孔(18)、盘翼扇叶(19)、纵向穿越螺栓限位器(20)、纵向穿越螺栓(21)、内壳体固定螺栓(22)、底座导气槽(23)、盘翼电机(25)、盘翼电机固定螺母(26)、盘翼主转轴(27)、盘翼扇叶固定螺母(28)、盘翼扇叶固定螺栓(29)、盘翼传动轴(30)、盘翼电机固定螺栓(31)、盘翼电机限位片(32)、盘翼电机限位螺母(33)、内壳体固定螺母(35)、纵向穿越螺母(36)、盘翼导气片(37)、盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)、内壳体(40)和纵向穿越螺栓限位器固定孔(46)；纵向穿越螺栓(21)依次穿过底座(24)上均布的6个定位孔、纵向穿越螺栓限位器(20)、盘翼导气片(37)、盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)、内壳体(40)、大梁底座(3)，一方面被纵向穿越螺母(36)固定于底座(24)上，另一方面被纵向穿越螺母(4)固定于大梁底座(3)上，同时大梁底座(3)与内壳体(40)上表面实现配合，底座(24)与内壳体(40)下表面实现配合；盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)分别被其上相对的一组柔性的纵向穿越螺栓限位器(20)固定于纵向穿越螺栓(21)上；盘翼电机固定螺栓(31)分别依次穿过盘翼电机(25)的4个均布定位孔、底座(24)、盘翼电机限位片(32)，被盘翼电机限位螺母(33)固定于底座(24)上并且与盘翼电机限位片(32)固连；3片盘翼扇叶(19)通过两组盘翼扇叶固定螺母(28)、盘翼扇叶固定螺栓(29)固定于盘翼主转轴(27)上，盘翼主转轴(27)通过与盘翼传动轴(30)的螺纹配合与盘翼电机(25)电机轴相连接；盘翼传动轴(30)通过盘翼电机限位片(32)的中心孔而被限位；该内壳体定位孔(18)，其以60°的幅角均匀分布于内壳体(40)上表面上，并且与内壳体(40)上表面留有大于5mm的凸台以便于与气囊(42)限位孔配合，纵向穿越螺栓(21)将穿过内壳体定位孔(18)进而配合；该盘翼扇叶(19)，其在图上为一种实现方式，选用市面上成熟的带翼型扇叶或者“轴流式”扇型，要求对盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)产生升力；其采用铸铝或者塑制，长度要求距离盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)至少10mm距离，宽度根据盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)选择的翼型和内壳体(40)的设计而定，在20mm～100mm之间，厚度为2mm-5mm为宜；该纵向穿越螺栓限位器(20)，采用橡胶制造以适应盘翼翼片(38)、盘翼扰片(39)的翼型，固定后具有一定抗冲击、固定作用；该纵向穿越螺栓(21)，其依次穿过底座(24)、纵向穿越螺栓限位器(20)、内壳体定位孔(18)、纵向穿越螺母(4)，通过螺栓配合，对其上的连接件起到固定作用，采用铸铝或者炭基复合材料制作，内径为2mm～10mm，长度以适应垂直尾翼副翼(2)、底座(24)、内壳体(40)高度为宜；该内壳体固定螺栓(22)，穿过底座(24)、内壳体(40)将二者紧固，采用铸铝或塑制，参照GB/T按照M2～M10选用，伸出长度以旋合后露出螺栓为宜；该底座导气槽(23)，在底座(24)上以接近60°的圆弧均布，宽度为5mm～20mm，其每两段圆弧的间隙以满足结构强度为宜；该盘翼电机(25)，其为盘翼扇叶(19)、盘翼主转轴(27)、盘翼传动轴(30)回转的能量输出装备，通过盘翼电机固定螺母(26)、盘翼电机固定螺栓(31)穿过均布4个通孔的螺栓配合固定，具体规格按需在市场选购；该盘翼电机固定螺母(26)，与盘翼电机固定螺栓(31)配合，固定盘翼电机(25)，在GB/T中相应的M3～M10选用；该盘翼主转轴(27)，通过两组一对盘翼扇叶(19)、固定螺母(28)、盘翼扇叶固定螺栓(29)的螺栓配合固定于盘翼主转轴(27)上，盘翼主转轴(27)通过螺纹配合固定于盘翼传动轴(30)上，接受电机传来的扭矩，采用铸铝或塑制，高度需要适应内壳体(40)，径向满足盘翼扇叶(19)的配合要求；该盘翼扇叶固定螺母(28)，与盘翼扇叶固定螺栓(29)配合，固定盘翼扇叶(19)于盘翼主转轴(27)上，采用铸铝或塑制，参照GB/T选择M2～M5选用；该盘翼扇叶固定螺栓(29)，与盘翼扇叶固定螺母(28)配合，固定盘翼扇叶(19)于盘翼主转轴上(27)，采用铸铝或塑制，参照GB/T选择M2～M5选用；该盘翼传动轴(30)，通过螺纹副连接盘翼主转轴(27)，并且根据盘翼电机(25)的传动轴配合，传递扭转，其位置被盘翼电机(25)所限定，只能在电机中轴线上作转动，采用铸铝或塑制，高度以满足盘翼主转轴(27)的配合要求为宜；该盘翼电机固定螺栓(31)，通过与盘翼电机限位螺母螺栓(33)配合固定底座(24)、盘翼电机、盘翼电机限位片(32)的相对位置，采用铸铝或塑制，参照GB/T按照M3～M10选用；该盘翼电机限位片(32)，其形状为正方形，中心开有与盘翼传动轴(30)相配合的中心孔，四角处均匀分布4个与盘翼电机固定螺栓(31)相适应的通孔，上有均布的四个与盘翼电机(31)固定螺栓相配合的空孔，位置被盘翼电机固定螺栓(31)和盘翼电机限位螺母(33)所限定；中心处有一个与盘翼传动轴(30)上部相适应的经过精加工的限位孔，下表面与盘翼传动轴轴肩(30)配合并具有较高表面粗糙度，具体根据GB/T参照盘翼电机转速(25)选择，采用铸铝或塑制，长宽均为30mm～50mm，厚度2mm～5mm为宜；该盘翼电机限位螺母(33)，其通过与盘翼电机固定螺栓(31)的螺纹配合将盘翼电机(25固定于底座(24)上，采用铸铝或塑制，参照GB/T按照M3～M10选用；该内壳体固定螺母(35)，其通过与内壳体固定螺栓(22)的螺纹配合将内壳体(40)固定于底座(24)上，采用铸铝或塑制，参照GB/T按照M2～M10选用；该纵向穿越螺母(36)，与纵向穿越螺栓(21)的螺纹配合，完成纵向穿越螺栓(21)的相应配合任务，采用铸铝或塑制，参照GB/T按照M2～M10选用；该盘翼导气片(37)，其实际为内壳体(40)的一部分，因为其有功能上的特殊性，而将其单独列出，其与内壳体(40)之间有一异形槽，可以将下部气流导入上部通过与内壳体(40)上部的极窄缝流出，改善盘翼进气口的气体流动情况；该盘翼翼片(38)，其断面形状为典型大升力系数翼型，由设计需要增大其弯度以改善其升力系数，其根据工作条件和实际情况确定，在实施中，参照需求选用大升力系数的机翼翼型，增大升力，采用普通机翼的蒙皮骨架结构，或者用复合材料一体成型，环形内径根据内壳体(40)的情况和需求确定，流经它的气体通过翼型产生的升力是盘翼升力的直接来源；该盘翼扰片(39)，其断面形状为弯度＜5％，厚度＜12％的常规翼型，如NACA0012，参照需求选用一定升力系数的薄翼型或者无翼型，采用复合材料一体成型，环形内径根据盘翼翼片(38)选择，改善盘翼翼片(38)下的气体流场并附带一些升力；该内壳体(40)，其外形是呈带内部空腔的壳体结构，其下部沿纵向有一突缘与底座导气槽(23)径向外侧配合，下部沿径向有一伸出突缘与底座(24)配合，并用螺栓穿过通孔连接二者，上部有6个均布的筋类结构，并有6个均布的通孔，与纵向穿越螺栓(21)配合，内部与盘翼导气片(37)实为一体结构并且与盘翼导气片(37)构成特形空腔，通过纵向穿越螺栓(21)依次穿过内壳体定位孔(18)、大梁底座(3)，与纵向穿越螺母(4)形成螺栓配合，从而与大梁底(3)座相连接；另一方面，通过内壳体固定螺栓(22)与内壳体固定螺母(35)形成螺栓配合，从而与底座(24)连接；采用铸铝或塑制，壳体内径与底座(24)相适应，壳体最小厚度为2mm～5mm为宜；该纵向穿越螺栓限位器固定孔(46)，其让M1～M2的螺钉通过以便固定纵向穿越螺栓限位器(20)于纵向穿越螺栓(21)上；

所述IV支座部分包括：底座(24)、气囊定位孔(34)、气囊(41)、气囊限位孔(42)、气囊固定孔(43)和大梁限位孔(44)；底座(24)上的气囊定位孔(34)与气囊固定孔(43)通过螺栓连接实现底座(24)与气囊中部和气囊下部的定位；大梁底座(3)上的6个均布定位孔与气囊限位孔(42)通过螺栓连接实现气囊与大梁底座(3)的上表面和内侧面配合；该底座(24)，其中心有一与盘翼电机(25)相适应的通孔，沿径向有4个均布的通孔与盘翼电机(25)的定位孔相配合，使盘翼电机固定螺栓(31)通过底座(24)、盘翼电机(25)，与盘翼电机固定螺母(26)相配合，其内有6个等幅角分布的底座导气槽(23)，以供气流导出，沿径向有6个等幅角与6个底座导气槽23)相错30度的通孔，使内壳体固定螺栓(22)通过并与盘翼电机(25)配合；在底座(24)边缘处，有6个等幅角与6个底座导气槽(23)相错30度分布的异形伸出板，在其上有6个位于中心线出的直径为4mm～10mm的通孔，其与气囊固定孔(43)配合，实现底座(24)与气囊(41)的连接，采用铸铝或塑制，厚度为2mm～5mm为宜；该气囊定位孔(34)，与气囊固定孔(43)配合，通过螺栓连接实现底座(24)与气囊(41)的连接，孔直径以4mm～10mm为宜；该气囊(41)，尼龙制表层，厚约2mm～4mm，近地一方贴有2mm的加厚防磨贴片，内充He气或氢气，保持一定气压，内有气囊固定孔(43)、气囊限位孔(42)结构；该气囊限位孔(42)，让纵向穿越螺栓(21)穿过，并其内表面与内壳体定位孔上(18)表面配合，实现气囊上部分的固定；该气囊固定孔(43)与气囊(34)定位孔配合，通过螺栓连接实现底座(24)与气囊(41)的连接，孔直径以4mm～10mm为宜；该大梁限位孔(44)，与底座相应处的预留孔相配合，使用螺栓连接，实现底座(24)与大梁底座(3)的连接，孔直径以4mm～10mm为宜。