[发明专利]双涵道螺旋桨垂直起降电动载人飞行器及其实现方法

说明书

技术领域

 本发明涉及航空器材领域中的一种飞行装置及其实现方法，具体地讲，涉及的是双涵道螺旋桨垂直起降电动载人飞行器及其实现方法。

背景技术

目前现有交通工具种类繁多，用途多样化，大到起飞重量达到600吨的安-225巨型飞机，小到随处可见的自行车。此前的一个世纪，各种无不给人们带来了巨大的方便，然而现在随着汽车数量的增多，在各个大中城市中堵车即成为了一种惯例，同时燃油尾气也成了一个隐形杀手，其中有害物质危害地球环境和人类健康也逐渐引起大家的共鸣。

如今大部分的交通工具对我们的出行都或多或少带有负面影响。

汽车——我们会担心出远门、上高速会不会堵车；油耗也是我们面临的另一个问题。按照现在石油的需求量，相关专家预计世界上的石油只够维持汽车再在地球上奔跑50年时间，随着石油储备量的减少，其价格也会越高，最终石油将成为人类的奢侈品。因此依靠石油作为能源的发动机最终会被淘汰。而相对于电动汽车，我们就必须忍受堵车、速度慢带来的影响。

同时，对于现有大多数飞行器来说，要么是需要跑道的大中型飞机，要么是直升机，或者两者相结合的飞行器。后者结构和原理为在飞行器腹部安装有涡轮风扇，风扇旋转带动气流相下移动，从而为飞行器提供足够的推力，实现垂直升降；然而在水平前进时，飞行器腹部的涡轮风扇由百叶窗关闭，这时飞行器利用安装在其尾部的推力螺旋桨或旋翼为其提供水平推力；这样的飞行器在垂直升降和水平前进时采用两套飞行机构，增多了飞行器发动机个数，使飞行器需要更大的动力供给，由此飞行器需要提供更大的油箱，而发动机和油箱这两部分大大增加了飞行器的重量，使其能源利用效率较低。

如今的直升机，其动力都来至于其顶部巨大的旋翼，旋翼旋转带动气流向下移动，从而产生大于自身重力的推力。在前进状态，直升机通过改变旋翼的倾角使直升机有向前的推力，但是这不能使旋翼垂直于或接近垂直于前进方向，根据力学原理，旋翼产生的推力一部分用于抵消直升机的自身重力，仅有一部分用于向前推进，并且其机身不能提供升力，大大降低了直升机平移时的发动机效率，从节能角度来看，它是不可取的；同时直升机上巨大外露的旋翼也给其本身和外部环境构成了一定的威胁，尤其是在较为狭小的空间穿行时，不能很好地保证飞机安全；其次直升机操作复杂，需要专业的驾驶员驾驶，而且直升机的结构复杂，其使用过程中产生的费用以及维护维修费用均很高，不利于个人家庭航空飞行器的发展。如今私人飞机起飞降落都离不开机场的配合，巨大的维护维修费用也是不可忽略的因素。

面对以上问题，尤其是在利用飞行器实现运输载人时如何实现快速起降并且节约能源、降低成本成为本技术领域人员急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有飞行器要么需要跑道、要么能源利用效率低以及自身存在安全隐患的问题，提供一种不需要跑道、能快速垂直起降、远距离高空快速飞行的双涵道螺旋桨垂直起降电动载人飞行器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

双涵道螺旋桨垂直起降电动载人飞行器，包括飞行舱，涵道螺旋桨动力系统，操控平台；所述飞行舱两侧均设有与之固为一体的立面侧翼；所述涵道螺旋桨动力系统在飞行舱前后两端各设置一个并均与两侧的立面侧翼连接；一侧立面侧翼上设有自平衡机构，另一侧立面侧翼上设有涵道转动机构，二者均与涵道螺旋桨动力系统连接；操控平台位于飞行舱内用于控制各机构运转，飞行舱内还设有提供动力的电池组。

具体地讲，所述涵道螺旋桨动力系统包括由涵道骨架和蒙皮构成的涵道，位于涵道中心轴线上并与涵道骨架固定连接的电机，位于涵道前部并与电机连接的螺旋桨和其上方的整流罩，以及位于涵道后部并与涵道骨架连接的尾翼转向机构；两侧的立面侧翼分别通过自平衡机构、涵道转动机构与涵道骨架连接。

进一步地，所述自平衡机构包括与涵道骨架连接的第一涵道导槽，与立面侧翼固定连接的第一安装架，连接第一涵道导槽和第一安装架的第一导轨，连接第一涵道导槽和第一导轨的平衡螺母，套接于第一导轨内并与平衡螺母连接的螺杆，与螺杆连接的平衡电机，以及与平衡电机连接的陀螺仪。

更进一步地，所述涵道转动机构包括与涵道骨架连接的第二涵道导槽，与立面侧翼固定连接的第二安装架，连接第二涵道导槽与第二安装架的第二导轨，位于第二安装架上与第二导轨键连接的蜗轮，与蜗轮匹配的蜗杆，以及与蜗杆连接并受操控平台控制的步进电机，其中，第一涵道导槽和第二涵道导槽位于涵道的同一水平直径上。