[发明专利]一种实用性微型直升机系统

摘要

本发明公开了一种实用性微型直升机系统，涉及航空技术领域。该直升机系统由主旋翼系统、动力系统、六旋翼飞行控制系统、控制系统、机身及起落架构成。本发明针对主旋翼与多旋翼组合使用的直升机系统中主旋翼产生的下洗流会影响六旋翼飞行控制的缺点，对主旋翼桨叶结构做出了改进，使主旋翼提供巨大升力的同时，六旋翼的精确控制不受影响。同时采用汽油机与小型发电机组合的动力系统，分别为主旋翼与六旋翼工作供能。在主旋翼与小型发电机电路中加入的超级电容，有效避免了汽油机周期运动时，主旋翼转速不均匀而导致小型发电机电流不均使六旋翼工作不稳定的问题。本发明中的直升机系统极大简化了直升机主旋翼系统的结构，避免了主旋翼工作时产生的下洗流对下方多旋翼工作的影响，具有结构简单、寿命长、节约能源的优点。

主权项

1.一种实用性微型直升机系统，其特征在于：该微型直升机系统包括有主旋翼系统(1)、动力系统(2)、六旋翼飞行控制系统(3)、控制系统(4)、机身(5)、起落架(6)；其中：主旋翼系统(1)包括四个旋转对称的流线型桨叶(1A)、一根主轴(1B)、四根碳素杆(1C)、两个中央壳体(1D)、一根横轴(1E)；动力系统(2)包括两个汽油机(2A)、小型发电机(2B)、传动轮系(2C)；六旋翼飞行控制系统(3)包括六旋翼(3A)、六旋翼系统中央部分(3B)；起落架(6)包括安全栏(6A)和支脚(6B)；它们之间的关系是：主旋翼系统(1)通过主轴与机身(5)连接，并位于机身上方；机身(5)近似为圆柱形，表面为金属壳体，动力系统(2)位于机身壳体内部上方；动力系统(2)下方是六旋翼飞行控制系统(3)的中央部分，六旋翼飞行控制系统(3)中的六个旋翼通过横穿机身壳体的六个支撑板连接，位于机身(5)外部；六旋翼飞行控制系统(3)的中央部分下方为控制系统(4)；机身(5)内部最底端为储油箱，汽油机工作时所需的汽油储存在这里；起落架(6)位于机身(5)外部，与机身(5)外部通过十字形结构连接；/n所述的主旋翼系统(1)由四个旋转对称的流线型桨叶(1A)、一根主轴(1B)、四根碳素杆(1C)、两个中央壳体(1D)和一根横轴(1E)组成；两扇桨叶(1A)之间通过贯穿的形式以两根坚韧轻巧的碳素杆(1C)连接，构成一组主旋翼，桨叶(1A)远离主轴(1B)端与两根碳素杆(1C)端部之间用两个螺母-铝合金薄层结构连接，两侧共计有四个螺母，螺母与黏贴在碳素杆(1C)上的铝合金螺纹薄层配合，此处的螺母是可调的，用来调节桨叶在碳素杆(1C)上的位置，使得工作前主旋翼与横轴之间自稳机构达到稳定状态；四个桨叶(1A)与四根碳素杆(1C)构成两组旋翼，两组主旋翼以夹角为90度分布，碳素杆(1C)下方为六旋翼系统，使得主旋翼桨叶与六旋翼没有重叠的地方，因此很好地避免了主旋翼桨叶旋转产生的下洗流干扰六旋翼的精确控制的问题；由于桨叶(1A)离主轴(1B)近的部分所提供的升力有限，所以本发明中的桨叶(1A)结构相比于直条桨叶也不会损失太多升力；连接桨叶的碳素杆(1C)采用圆形截面构造，以尽可能避免碳素杆(1C)部位下洗气流的产生，影响六旋翼的工作；/n主轴(1B)与横轴(1E)通过焊接进行连接；每组主旋翼与横轴(1E)之间通过中央壳体(1D)连接；中央壳体(1D)呈空心立方体结构，四周为打孔薄壁，上下两面镂空，该壳体(1D)可以增强桨叶(1A)和碳素杆(1C)的稳定性，将旋翼组成一个整体，使之能够与横轴(1E)之间传递飞行力矩；中央壳体(1D)与穿过它的两根碳素杆(1C)穿入穿出部分采用螺母加固，两侧共计有四个加固螺母，螺母与黏贴在碳素杆(1C)上的铝合金螺纹薄层配合，使得碳素杆(1C)紧固在中央壳体(1D)左右两侧；为了避免主旋翼的自稳结构左右倾斜程度过大，在不影响自稳调节情况下，一般起飞前在中央壳体(1D)内部加注适量塑料胶；/n中央壳体(1D)与横轴(1E)之间采用的是贯穿的连接方式；横轴(1E)一方面可以传递汽油机扭矩，另一方面主旋翼桨叶的升力通过它传递给整个机体；飞行过程中桨叶所受到的旋转阻力亦通过横轴(1E)平衡；横轴(1E)与主旋翼中央壳体(1D)之间采用过盈轴承配合，两端轴承外侧均有螺母加固，防止主旋翼系统飞行过程中在横轴(1E)上前后滑动；横轴(1E)与中央壳体(1D)之间的过盈轴承配合，构成主旋翼系统(1)以横轴(1E)为中心的左右倾斜自稳机构，即使在飞行过程中也能实现主旋翼系统(1)的自稳平衡；轴承可以减少左右倾斜自稳过程对横轴(1E)的磨损，也方便拆卸检修；/n所述的动力系统(2)由对称分布的两个汽油机(2A)、两个小型发电机(2B)、传动轮系(2C)部件组成；动力系统位于储物箱内部最上方；汽油机(2A)与主轴(1B)之间采用单向轴承连接，汽油机(2A)工作可以带动主轴(1B)旋转，而主轴(1B)旋转不能带动汽油机(2A)工作，以免发生事故；旋转的主轴(1B)通过双向轴承与小型发电机(2B)相连，为其提供发电所需的动能，小型发电机(2B)发出的电供给六旋翼飞行控制系统(3)，使其进行飞行控制；这里主轴(1B)与小型发电机(2B)之所以采用双向轴承连接，是为了在汽油机(2A)意外停止工作时，后述的超级电容能为小型发电机(2B)供电，使其带动主轴(1B)转动，以免飞行器骤停；在小型发电机(2B)与六旋翼飞行控制系统(3)连接的电路中，接有超级电容，主要为了在汽油机(2A)周期运动使发电机发出的电流大小改变时，维持电路中的电流恒定，使六旋翼飞行控制系统(3)能够正常工作，同时也可作为紧急备用电源；/n所述的六旋翼飞行控制系统采用的是常见的飞行器六旋翼(3A)，六旋翼(3A)均匀分布在以机身轴线为中心且垂直于轴线的平面内，六旋翼系统中央部分(3B)包络在机身内部，与动力系统(2)紧贴，且位于后者正下方；在六旋翼系统中央部分(3B)下方有被隔开的汽油储油箱，六旋翼(3A)则位于机身外部；六旋翼系统中央部分(3B)与六旋翼(3A)通过连接板连接；/n所述的控制系统(4)整体为集成电路结构，它采用闭合回路，数字输出，传感器芯片和集成电路芯片分开平放连线的封装方法，固定在机身(5)内部，与六旋翼系统中央部分(3B)紧贴，且位于后者下方；其主要负责接收外部指令，并控制整个直升机的各系统的状态；/n所述的机身(5)为一个近似为圆柱形，表面为金属壳体，内部包络有动力系统(2)、六旋翼系统中央部分(3B)、控制系统(4)和汽油油箱；/n所述的起落架(6)位于六旋翼(3A)下方，由均匀分布的四个支脚(6B)和安全栏(6A)构成，其与储物箱之间用十字形结构连接；飞行器整体高度2.5米，六旋翼(3A)的安全栏(6A)高度在人的膝盖附近，人在靠近飞行器时安全系数较高，便于检修。/n