一种上下往复运动的旋翼飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种上下往复运动的旋翼飞行器。

背景技术

旋翼飞行器是不同于其它动力飞行器的飞行器，主要不同之处在于它们在高巡航速度飞行和低速度飞行或盘旋时的能力。该能力通过旋翼飞行器提供至少一个主旋翼来获得，其中，该主旋翼具有大体竖直的轴线，该主旋翼上具有螺旋桨，该螺旋桨一般通过复杂的驱动机构驱动旋转为旋翼飞行器提供升力。而申请人通过大量研究发现采用刚性的旋翼上下运动，旋翼的旋转方向是相同的，由此能够产生升力，因此如何提供一种能够使旋翼转盘沿竖直方向上运动产生升力的旋翼飞行器以简化螺旋桨复杂的驱动机构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种上下往复运动的旋翼飞行器，能够使旋翼转盘沿竖直方向运动产生升力，简化了驱动装置的结构。

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：

飞行器本体；

动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；

旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使旋翼组件沿竖直方向往复运动从而使旋翼转动为所述飞行器本体产生升力；

其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种上下往复运动的旋翼飞行器，由于旋翼组件通过动力装置，使旋翼组件沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力，简化了驱动装置的结构，提升了动力转化的效率。具体的旋翼为刚性材料制成，无论旋翼在动力装置作用下上行或下行，旋翼无变形，由于旋翼翼型采用非对称翼型，根据长距理论推演，当旋翼弦向前端与气流接触，气流因旋翼的翼型分割成上部气流和下部气流，上部气流因为翼型的原因，气流沿旋翼上表面运动的距离更长，自然流速更快，根据伯努利定理，速度越快，气压越小，上下表面的压力差就提供了升力。使旋翼弦向无论是向上运动或向下运动，均能够保证旋转方向相同，由此为飞行器本体产生升力。

其中非对称翼型型号为AH79－100B、AH79－100C、BE6356、BE8356或NACA2412。

优选地，旋翼组件包括转盘、旋翼及旋翼轴；旋翼固定于转盘上，旋翼轴一端与转盘固定，另一端与动力装置动力连接，且旋翼轴与飞行器本体连接处设置有直线轴承。转盘在旋翼的带动下能够绕旋翼轴转动。

优选地，旋翼相对转盘的安装角小于5°。

优选地，旋翼展长于弦长之比大于等于4；经过研究意外的发现当旋翼的安装角小于5°时，旋翼展长于弦长之比大于等于4时，产生的升力效率更高。

优选地，旋翼为高强度轻质材料制成。可以为Al-Cu-Mg和Al-Zn-Cu-Mg为基的合金，或者高强度碳纤维材料等。

优选地，旋翼包括基础翼及翼尖；基础翼固定于转盘上，且与转盘形成5°-10°的安装角；翼尖与基础翼固定，且相对转盘的安装角度为0°。由于翼尖与转盘安装角度为0度，且其相对转轴的距离大于基础翼，当旋翼沿竖直方向往复运动时，翼尖相对基础翼产生的力矩大，对运动中的基础翼产生推力作用，进一步增加了升力。

优选地，翼尖小于等于三段，每一段翼尖相对转盘具有不同的安装角度，且最后一段的安装角度为0°。

优选地，翼尖为两段，翼尖的安转角α1为6°-4°，α2为0°。

优选地，翼尖为三段，翼尖的安转角α1为10°-8°、α2为6°-4°，α3为0°。

优选地，上述基础翼和翼尖之间可以安装有现有技术中的攻角调节器（迎角调节器）。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器的立体图；

图2附图为本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器的结构示意图；

图3附图为本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器的旋翼组件的一个实施例的结构示意图；

图4附图为本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器的升力产生原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例公开了一种上下往复运动的旋翼飞行器，能够使旋翼转盘沿竖直方向运动产生升力，简化了驱动装置的结构。

参见附图1和2，本发明提供了一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：

飞行器本体100；

动力装置200，动力装置200固定于飞行器本体100上；

旋翼组件300，旋翼组件300与动力装置200动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体100产生升力；

其中旋翼302为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。

本发明公开提供了一种上下往复运动的旋翼飞行器，由于旋翼组件通过动力装置，使旋翼组件沿竖直方向往复运动从而使旋翼转动为飞行器本体产生升力，简化了驱动装置的结构，提升了动力转化的效率。具体的旋翼为刚性材料制成，无论旋翼在动力装置作用下上行或下行，旋翼无变形，由于旋翼翼型采用非对称翼型，参见附图4，根据长距理论推演，当旋翼弦向前端与气流接触，气流因旋翼的翼型分割成上部气流和下部气流，上部气流因为翼型的原因，气流沿旋翼上表面运动的距离更长，自然流速更快，根据伯努利定理，速度越快，气压越小，上下表面的压力差就提供了升力。使旋翼弦向无论是向上运动或向下运动，均能够保证旋转方向相同，由此为飞行器本体产生升力，使旋翼弦向无论是向上运动或向下运动，均能够保证旋转方向相同，由此为飞行器本体产生升力。

具体而言，参见附图3，旋翼组件300包括转盘301、旋翼302及旋翼轴303；旋翼302固定于转盘301上，旋翼轴303一端与转盘301固定，另一端与动力装置200动力连接，且旋翼轴303与飞行器本体100连接处设置有直线轴承。转盘在旋翼的带动下能够绕旋翼轴转动。

有利的是，旋翼302为非对称翼型，安装角小于5°，旋翼302展长于弦长之比大于等于4。经过研究意外的发现当旋翼的安装角小于5°时，旋翼展长于弦长之比大于等于4时，产生的升力效率更高。

更有利的是，旋翼302为高强度轻质材料制成。可以为Al-Cu-Mg和Al-Zn-Cu-Mg为基的合金，或者高强度碳纤维材料等。

在本发明提供的另一个实施例中，参见附图3，旋翼302包括基础翼3021及翼尖3022；基础翼3021固定于转盘301上，相对转盘的安装角为5°-10°，翼尖3022与基础翼3021固定，且相对于转盘301安装角度为0度。由于翼尖与转盘安装角度为0度，且其相对转轴的距离大于基础翼，当旋翼沿竖直方向往复运动时，翼尖相对基础翼产生的力矩大，对运动中的基础翼产生推力作用，进一步增加了升力。

具体而言，翼尖3022小于等于三段，每一段翼尖3022相对转盘301具有不同的安装角度，且最后一段的安装角度为0°。

在发明的另一些实施例中，翼尖3022为两段，翼尖3022的安转角α1为6°-4°，α2为0°。

在发明的另一些实施例中，翼尖3022为三段，翼尖3022的安转角α1为10°-8°、α2为6°-4°，α3为0°。

在上述实施例中，基础翼3021和翼尖3022之间可以安装现有的攻角调节装置，利用舵机调节翼的攻角。当动力装置失效，攻角调节器能够将翼尖的角度调节至相对转盘为0°至-2°之间，使飞行器本体迫降，保证飞行器的安全。

上述动力装置不限于发动机，还可以为实现上下往复运动的其他动力装置，如竖直方向上上下往复运动的液压缸、电动机构，甚至人力装置等。

实施例1

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，参见附图1和2，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。其中翼型可以为AH79－100B、AH79－100C、BE6356或BE8356。

实施例2

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。旋翼组件300包括转盘301、旋翼302及旋翼轴303；旋翼302固定于转盘301上，旋翼轴303一端与转盘301固定，另一端与动力装置200动力连接，且旋翼轴303与飞行器本体100连接处设置有直线轴承。转盘在旋翼的带动下能够绕旋翼轴转动。旋翼302为非对称翼型，安装角小于5°，旋翼302展长于弦长之比大于等于4。经过研究意外的发现当旋翼的安装角小于5°时，旋翼展长于弦长之比大于等于4时，产生的升力效率更高。

实施例3

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。旋翼组件300包括转盘301、旋翼302及旋翼轴303；旋翼302固定于转盘301上，旋翼轴303一端与转盘301固定，另一端与动力装置200动力连接，且旋翼轴303与飞行器本体100连接处设置有直线轴承。转盘在旋翼的带动下能够绕旋翼轴转动。旋翼302为非对称翼型，安装角小于5°，旋翼302展长于弦长之比大于等于4。经过研究意外的发现当旋翼的安装角小于5°时，旋翼展长于弦长之比大于等于4时，产生的升力效率更高。旋翼302为高强度轻质材料制成。可以为Al-Cu-Mg和Al-Zn-Cu-Mg为基的合金，或者高强度碳纤维材料等。

实施例4

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，参见附图2，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。其中翼型可以为AH79－100B、AH79－100C、BE6356或BE8356。

旋翼302包括基础翼3021及翼尖3022；基础翼3021固定于转盘301上，相对转盘的安装角为5°-10°，翼尖3022与基础翼3021固定，且相对于转盘301安装角度为0度。由于翼尖与转盘安装角度为0度，且其相对转轴的距离大于基础翼，当旋翼沿竖直方向往复运动时，翼尖相对基础翼产生的力矩大，对运动中的基础翼产生推力作用，进一步增加了升力。

实施例5

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。其中翼型可以为AH79－100B、AH79－100C、BE6356或BE8356。

参见附图3，旋翼302包括基础翼302及翼尖3022；基础翼302固定于转盘301上，相对转盘的安装角为5°-10°，翼尖3022与基础翼3021固定，且相对于转盘301安装角度为0度。由于翼尖与转盘安装角度为0度，且其相对转轴的距离大于基础翼，当旋翼沿竖直方向往复运动时，翼尖相对基础翼产生的力矩大，对运动中的基础翼产生推力作用，进一步增加了升力。

翼尖3022为小于等于三段，每一段翼尖3022相对转盘301具有不同的安装角度，且最后一段的安装角度为0°。

实施例6

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。其中翼型可以为AH79－100B、AH79－100C、BE6356或BE8356。

参见附图3，旋翼302包括基础翼3021及翼尖3022；基础翼3021固定于转盘301上，相对转盘的安装角为5°-10°，翼尖3022与基础翼302固定，且相对于转盘301安装角度为0度。由于翼尖与转盘安装角度为0度，且其相对转轴的距离大于基础翼，当旋翼沿竖直方向往复运动时，翼尖相对基础翼产生的力矩大，对运动中的基础翼产生推力作用，进一步增加了升力。

本实施例中翼尖3022为小于等于三段，每一段翼尖3022相对转盘301具有不同的安装角度，且最后一段的安装角度为0°。

实施例7

本发明提供的一种上下往复运动的旋翼飞行器，包括：飞行器本体；动力装置，动力装置固定于飞行器本体上；旋翼组件，旋翼组件与动力装置动力连接，使其沿竖直方向往复运动为飞行器本体产生升力；其中旋翼为刚性材料制成，且旋翼为非对称翼型。其中翼型可以为AH79－100B、AH79－100C、BE6356、BE8356或NACA2412。

参见附图3，旋翼302包括基础翼3021及翼尖3022；基础翼3021固定于转盘301上，相对转盘的安装角为5°-10°，翼尖3022与基础翼3021固定，且相对于转盘301安装角度为0度。由于翼尖与转盘安装角度为0度，且其相对转轴的距离大于基础翼，当旋翼沿竖直方向往复运动时，翼尖相对基础翼产生的力矩大，对运动中的基础翼产生推力作用，进一步增加了升力。

本发明中翼尖3022为三段，每段对应翼尖3022的安转角α1为10°-8°、α2为6°-4°，α3为0°。

实施例8

实施例4-7中均可以在基础翼3021和翼尖3022之间可以安装有现有的攻角调节器（迎角调节器）。当动力装置失效，攻角调节器能够将翼尖的角度调节至相对转盘为0°至-2°之间，使飞行器本体迫降，保证飞行器的安全。

本发明中，上述动力装置不限于发动机，还可以为实现上下往复运动的其他动力装置，如竖直方向上上下往复运动的液压缸、电动机构、人力机构或装置等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。