一种模块化涵道机构

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，涉及一种模块化涵道机构。

背景技术

涵道是指气体流过的通道。与传统螺旋桨外置的飞行器(例如无人机)相比，涵道式飞行器由于螺旋桨在壳体内部而不容易碰触到外周的物体，其安全性更好，对环境的适应能力强，并且易于存储，方便运输和携带，因此越来越广泛的被使用。涵道飞行器可在较小空间内自主起降、悬停、飞行；涵道的增升效应使得涵道飞行器在相同尺寸桨叶下获取相同升力的所需功率更小，可显著提高飞行时间及挂载能力；涵道的环扩作用，使得涵道飞行器的飞行安全边际显著减小，适用于完成环境交互式作业任务；涵道内壁对桨间气流的整流作用，可有效降低噪音。

涵道飞行器组成较为复杂，除涵道、发动机、舵面这类机体本身的机械结构外，还包括电池、飞行控制系统、各类传感器等，若发动机为燃油发动机，还需有油箱作为储油设备。而在涵道快速飞行中，机体本身以外的设备带来的额外体积可能破坏涵道整体流场，影响涵道的增生效应，加大空气阻力，降低飞行效率。

中国专利文献CN209739341U公开了一种涵道体及涵道飞行器，其中该涵道体包括涵道壳体，内部设有空腔；能源部件，内置于所述涵道壳体的空腔内，用于供给能源；减震吸声部件，内置于所述涵道壳体的空腔内，且位于所述涵道壳体的空腔内表面与所述能源部件之间。通过本实用新型实施例提供的涵道体及涵道飞行器，有效利用了涵道壳体的空腔结构，通过将能源部件和减震吸声部件填充在涵道空腔内，弱化了涵道空腔共振效应，减小了因桨叶高速旋转引起的涵道体振动噪声的问题，还提高了涵道体的空间利用率。但上述涵道结构中将能源部件环绕设置于涵道壳体内，未将能源部件与其他电子设备进行有效分隔，存在较大安全隐患，此外该涵道壳体分为上下两个壳体，维修更换时，需对涵道整体进行拆解，维修较为困难。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种模块化涵道机构，既可保证涵道壳体对气流进行整流，降低噪音，同时将控制设备、油箱等放入涵道壳体内部，避免对涵道内气流产生影响，并且由于涵道壳体采用模块式结构，可将油箱等能源设备与电子设备进行分隔，降低安全隐患。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种模块化涵道机构，包括涵道壳体、发动机和连接臂，所述涵道壳体呈环形结构，所述发动机位于涵道壳体内，且所述涵道壳体与发动机之间通过多条连接臂固定。

所述涵道壳体包括多个弧形涵道体和涵道连接件，所述弧形涵道体内部中空，且多个弧形涵道体环绕发动机中心排列一圈，相邻环形涵道体之间通过涵道连接件固定连接。

所述涵道连接件包括活动盖板、固定盖板和固定件，所述固定件与连接臂的一端固定连接，所述固定盖板与固定件的侧边固定连接，所述活动盖板的一端与固定盖板的端部铰接，所述活动盖板的另一端与固定盖板通过卡扣连接。

进一步的，所述固定件上包括第一轮廓线和第二轮廓线，所述第一轮廓线与第二轮廓线的端部连接，共同构成固定件的整体轮廓，且所述第一轮廓线和第二轮廓线的间距由中部向两端逐渐减小；所述固定盖板位于第一轮廓线一侧，且所述固定盖板与第一轮廓线固定连接；所述活动盖板位于第二轮廓线一侧，所述活动盖板一端与固定盖板一端铰接，所述活动盖板表面紧贴第二轮廓线。

进一步的，所述连接臂环绕发动机中心均匀分布，且至少一条连接臂内设有线缆或连接油管。

进一步的，所述固定件上包括有第一进油口、第一出油口、注油口、电源端口和数据连接端口，所述第一进油口与注油口通过油管连通，所述第一出油口与连接臂内的连接油管连通，所述电源端口、数据连接端口分别与连接臂内的线缆电连接。

进一步的，所述涵道连接件的侧边设有多个第一T形连接头，所述弧形涵道体的侧边设有多个第二T形连接头，所述第一T形连接头与第二T形连接头形状互补。

进一步的，至少一个弧形涵道体的内部设有油箱，所述油箱的侧壁与弧形涵道体内壁之间设有填充物，所述油箱的内部设有油箱进油口和油箱出油口，所述油箱进油口与第一进油口连通，所述油箱出油口与第一出油口连通。

进一步的，至少一个弧形涵道体的内部设有多组电池板，所述电池板间隔排列，所述电池板与弧形涵道体的内壁之间设有填充物，每个电池板上均设有输入端和输出端，且所述输出端与电源端口电连接，所述电池板之间采用并联或串联方式电连接。

进一步的，至少一个弧形涵道体的内部设有电路板，所述电路板用于作为控制系统以及通讯系统的硬件载体，所述电路板呈弧形，且电路板与弧形涵道体的内壁之间设有填充物，所述电路板上设有数据交互端口，所述数据交互端口与固定件上的数据连接端口电连接。

进一步的，该涵道结构还包括安装板、舵机和舵面，所述舵机通过安装板固定于涵道连接件下方，且所述舵机设有连接轴，所述连接轴与舵面固定连接，所述舵机用于控制舵面迎风角度。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明利用涵道机构的涵道壳体内部空间作为其他外挂设备的主要存储空间，使涵道壳体的内外表面无阻挡，减小了外挂设备对涵道体积以及气流的影响，此外涵道壳体采用模块化设计，通过将涵道壳体分隔为多个弧形涵道体，并将不同类型的外挂设备分别封闭在弧形涵道体内部，可通过更换单个弧形涵道体，灵活更换涵道机构的外挂设备，使其适应各种工作环境。

2)本发明中外挂设备与涵道壳体的内壁之间设有填充物，可通过填充物对外挂设备进行固定，避免受到外界振动影响，同时可隔绝内部设备运行时产生的噪音，并且由于填充物质量较轻，可进一步减轻涵道重量，降低飞行时能量耗损，延长飞行时间。

3)本发明中采用模块化涵道结构，每个涵道体分别独立放置不同设备，传统涵道壳体由于多采用刚性材质加工，加工工艺复杂，且多采用模具定制，成本高昂；而本发明中每个涵道壳体包括多个弧形涵道体和涵道连接件，其中单个弧形涵道体仅需压制形成壳体结构，无需对涵道内壁进行加工，通过EPP材质的填充物，可在极低的成本下对涵道内部的设备进行固定，同时弧形涵道体可通过涵道连接件进行组装连接，加工成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例中一种模块化涵道机构的结构图；

图2是本发明实施例中涵道连接件的结构图；

图3是本发明实施例中包含有油箱的弧形涵道体的结构图；

图4是本发明实施例中包含有电池板的弧形涵道体的结构图；

图5是本发明实施例中包含有电池板的弧形涵道体的俯视结构图；

图6是本发明实施例中电池板的结构图；

图7是本发明实施例中包含有电路板的弧形涵道体的结构图；

图8是本发明实施例中电路板与填充物的安装结构图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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。

实施例：

如图1所示，本实施例中公开了一种模块化涵道机构，包括涵道壳体1、发动机2和连接臂3，其中所述涵道壳体1呈环形结构，所述发动机2位于涵道壳体1内，且所述涵道壳体1与发动机2之间通过多条连接臂3固定。

具体的，所述涵道壳体1包括多个弧形涵道体101和涵道连接件4，所述弧形涵道体101内部中空，且多个弧形涵道体101环绕发动机2中心排列一圈，相邻弧形涵道体101之间通过涵道连接件4固定连接。

如图2所示，所述涵道连接件4包括活动盖板402、固定盖板401和固定件403，所述固定件403与连接臂3的一端固定连接，所述固定盖板401与固定件403的侧边固定连接，所述活动盖板402的一端与固定盖板401的端部铰接，所述活动盖板402的另一端与固定盖板401通过卡扣409连接。

更详细的，所述固定件403上包括第一轮廓线和第二轮廓线，所述第一轮廓线与第二轮廓线的端部连接，共同构成固定件403的整体轮廓4031，且所述第一轮廓线和第二轮廓线的间距由中部向两端逐渐减小；所述固定盖板401位于第一轮廓线一侧，且所述固定盖板401与第一轮廓线固定连接，优选采用焊接固定方式；所述活动盖板402位于第二轮廓线一侧，所述活动盖板402一端与固定盖板401一端铰接，所述活动盖板402表面紧贴第二轮廓线，需注意的是，第二轮廓线与活动盖板之间贴近，但未连接固定。

所述连接臂3与涵道连接件4共同构成涵道机构的支撑框架，本实施例中连接臂3与涵道连接件4的刚性最大，通过涵道连接件4将多个弧形涵道体101组成一个整体，涵道连接件4保持弧形涵道体101稳固连接，同时多个连接臂3将发动机2撑起，并将发动机2固定于涵道壳体1的中心位置。

所述连接臂3环绕发动机2中心均匀分布，且至少一条连接臂3内设有线缆或连接油管。所述连接臂3采用刚性材质制成，该连接臂3一方面用于支撑发动机2，另一方面利用连接臂3对线缆以及连接油管提供保护。

所述固定件403上包括有第一进油口405、第一出油口404、注油口406、电源端口407和数据连接端口408，所述第一进油口405与注油口406通过油管连通，所述第一出油口404与连接臂3内的连接油管连通，所述电源端口407、数据连接端口408分别与连接臂3内的线缆电连接。

所述涵道连接件4的侧边设有多个第一T形连接头，所述弧形涵道体101的侧边设有多个第二T形连接头，所述第一T形连接头与第二T形连接头形状互补。所述弧形涵道体101与涵道连接件4之间采用榫卯结构进行连接，从而保证涵道壳体1与涵道连接件4的稳定性。

更详细的是，如图3所示，本实施例中涵道壳体1中至少一个弧形涵道体101的内部设有油箱103，所述油箱103的侧壁与弧形涵道体101内壁之间设有填充物102，所述油箱103的内部设有油箱进油口103b和油箱出油口103a，所述油箱进油口103b与第一进油口405连通，所述油箱出油口103a与第一出油口404连通。首先固定件403上设有注油口406，通过注油口406可对油箱103及进行油量补充，飞行过程中，油箱103内的流体经过油箱出油口103a、第一出油口404、连接臂3内的连接油管，最终流入发动机2内，为发动机2提供能源，其中注油口406不仅用于补充油量，还可以对油箱103内部压强进行平衡。

更详细的是，如图4-6所示，本实施例中涵道壳体1中至少一个弧形涵道体101的内部设有多组电池板104，所述电池板104间隔排列，所述电池板104与弧形涵道体101的内壁之间设有填充物102，每个电池板104上均设有输入端104b和输出端104a，且所述输出端104a与电源端口407电连接，所述电池板104之间采用并联或串联方式电连接。本实施例中通过EPP材料作为填充物102，将电池板104包裹并固定，通过输出端104a与电源端口407电连接实现对发动机2以及控制系统供电，同时通过控制电池板104的数量和连接方式可改变最终电池的总容量和总电压。

更详细的是，如图7-8所示，本实施例中涵道壳体1中至少一个弧形涵道体101的内部设有电路板105，所述电路板105用于作为控制系统以及通讯系统的硬件载体，所述电路板105呈弧形，且电路板105与弧形涵道体101的内壁之间设有填充物102，所述电路板105上设有数据交互端口105a，所述数据交互端口105a与固定件403上的数据连接端口408电连接。通过数据交互端口105a，电路板105可从电池板104上获取电力，并通过数据交互端口105a与舵机6保持信号连接，从而控制舵机6转向。

此外，该涵道结构还包括安装板5、舵机6和舵面7，所述舵机6通过安装板5固定于涵道连接件4下方，且所述舵机6设有连接轴，所述连接轴与舵面7固定连接，所述舵机6用于控制舵面7迎风角度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。