[发明专利]带进出口可调格栅的矢量推力涵道螺旋桨

说明书

本发明提供一种带进出口可调格栅的矢量推力涵道螺旋桨,包括涵道壳体(1)、进口格栅(2)、出口格栅(3)、进口格栅架环(4)、出口格栅架环(5)；进口格栅(2)由多个格栅叶片组成，格栅叶片为对称的翼型结构，相邻格栅叶片的间距为格栅叶片的弦长，所有格栅叶片分别通过转轴平行安装在进口格栅架环(4)上；出口格栅(3)与进口格栅(2)结构相同，通过转轴安装在进口格栅架环(5)上；进口格栅架环(4)、出口格栅架环(5)分别固定在涵道壳体(1)的进口和出口；本发明取消了传统螺旋桨上复杂的周期变距机构，结构简单，重量轻，增加了可靠性。可以控制涵道进口可调格栅角度、涵道出口格栅角度和螺旋桨总距。

技术领域

本发明属于航空领域，具体涉及一种带进出口可调格栅的矢量推力涵道螺旋桨,用于涵道螺旋桨式具备垂直起降功能的飞行器。

背景技术

垂直起降的飞行器一般使用螺旋桨或者转子来产生升力，以平衡飞行器的重量。一种常见的垂直起降飞行器是直升机，利用安装于飞行器上方的大尺寸旋翼提供升力；另外一种常见垂直起降飞行器是多旋翼无人机，利用多个较小尺寸的螺旋桨提供升力；还有一种垂直起降飞行器将尺寸较小的螺旋桨安装在一个环形的涵道内，通过涵道提供附加的升力，还可以保护螺旋桨、减小噪音。

目前，垂直起降飞行器的控制难度一般来说大于固定翼飞行器。主要的原因在于，固定翼飞机在飞行时获得了足够的空速，可依靠舵面的调整改变飞行姿态；而垂直起降的飞行器在飞行时有时候会悬停，升力依靠旋翼产生，没有前飞的空速，所以大部分此类飞行器只能依靠旋翼自身的结构来改变旋翼拉力的大小和方向，以对飞行器质心产生控制力或者力矩。

针对垂直起降飞行器，一种主流的控制方式是在旋翼或者螺旋桨上采用总距和周期变距机构，以改变旋翼或者螺旋桨拉力的大小及方向。不过该种方式的问题主要在于其复杂的结构、较为高昂的价格以及重量的增加，特别是周期变距机构。

另外一种常见方式是采用多旋翼，通过变距或者改变转速调整每个旋翼拉力大小，以改变飞行器的姿态。这种方式原理简单，旋翼数量≥3的飞行器可用这种方式。此类飞行器更适用于载荷较小的电驱动或者小型活塞驱动的无人机，如果用于大载荷飞行器，较多的旋翼数量或带来动力装置数量的增多或者传动系统复杂性大大的增加。

特别地，对于涵道螺旋桨式的垂直起降飞行器，另外一种控制方式是在涵道风扇底部安装数量不多而尺寸较大的导流叶片。一般情况下，这些导流叶片是固定角度的，目的是产生单一的前飞推力，而达不到产生各类控制力和力矩的能力(俯仰、滚转、偏航)。少部分涵道螺旋桨式垂直起降飞行器涵道导流叶片是可调的，不过其作用大多数情况下是用于平衡螺旋桨转子的转动力矩，而对飞行器姿态的控制作用并不明显。如果仅通过涵道风扇底部导流叶片的偏转，很难做到对飞行器姿态的有效控制，其原因是涵道底部在大部分情况下会离飞行器重心有一段距离，叶片偏转时，即使产生了朝着期望方向的水平力，同时也会相对于重心产生一个干扰飞行控制的附加旋转力矩。这样就限制了这种方式对飞行器姿态控制的有效性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种带进出口可调格栅的矢量推力涵道螺旋桨，以解决现有技术的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种带进出口可调格栅的矢量推力涵道螺旋桨,其特征在于:包括涵道壳体1、进口格栅2、出口格栅3、进口格栅架环4、出口格栅架环5；进口格栅2由多个格栅叶片组成，格栅叶片为对称的翼型结构，相邻格栅叶片的间距为格栅叶片的弦长，所有格栅叶片分别通过转轴平行安装在进口格栅架环4上；出口格栅3与进口格栅2结构相同，通过转轴安装在进口格栅架环5上；进口格栅架环4、出口格栅架环5分别固定在涵道壳体1的进口和出口；涵道壳体内安装有与其同轴的桨毂7，螺旋桨叶片6安装在桨毂上。

(三)有益效果