CN111409404A - 一种涡喷驱动的陆空两栖运输飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种涡喷驱动的陆空两栖运输飞行器，包括水平放置的框架组件，在框架组件底部设有滚轮，涡喷发动机安装在骨架上且设在框架组件上方，第一步进电机的输出端可驱动骨架旋转到垂直位置。本发明的主要有益效果是：续航时间长，载重量高。第一步进电机驱动骨架旋转和行程开关、凸台和电磁推杆联动锁止及连杆之间安装长度可调的导轨副调节两根连杆之间的角度范围，达到飞行模式和汽车运输模式的自由和方便的切换。

Description

一种涡喷驱动的陆空两栖运输飞行器

技术领域：

本发明涉及一种陆空两栖飞行器的技术领域。更具体地说，尤其涉及一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器。

背景技术：

随着经济的不断发展，越来越多的人聚集到城市里，车辆保有量增速远高于道路建设速度，车辆使用不合理，作为通勤工具，早晚上下班过度集中使用，还有城市基建落后等各方面因素导致城市交通拥堵越发严重。另外在一些特殊场合，如抗震救灾，应急抢险的场合，道路交通被破坏，导致救援无法及时赶到事发现场，耽误最佳救援时机。因此，运输飞行器的研究具有十分重要的意义，而传统的锂电池飞行器续航时间短，载重量轻，那么就需要一种续航时间长，载重量高的运输机器，来应对这些难题。

发明内容：

本发明要提供一种以涡喷发动机作为动力的陆空两栖飞行器。该飞行器具有两种工作模式，即飞行模式和汽车行驶模式。

本发明解决其技术问题所采用的方案是一种涡喷驱动的陆空两栖运输飞行器，包括水平放置的框架组件，在框架组件底部设有滚轮，涡喷发动机安装在骨架上且设在框架组件上方，第一步进电机的输出端可驱动骨架旋转到垂直位置。

在一个实施例中，所述涡喷发动机设为五个，其中任一个涡喷发动机设在中心位置，其余四个涡喷发动机以对称方向分布在中心位置的四周，且其余四个涡喷发动机与中心位置的涡喷发动机之间安装连杆。

在一个实施例中，还包括连接板，连接板以所述骨架的垂直方向安装在所述骨架的两端，所述连接板上各安装一个辅助动力源来控制所述陆空两栖运输飞行器的转向。

在一个实施例中，所述连接板的外侧连接齿轮副，齿轮副输入端与所述第一步进电机的输出端同轴度连接，齿轮副的输出端与所述骨架连接。

在一个实施例中，在所述连杆之间安装长度可调的导轨副，调节导轨副的长度，从而调节两根连杆之间的角度范围。

在一个实施例中，所述骨架上设有向外延伸的连接轴，连接轴与所述齿轮副的输出端连接，在连接轴外侧设有凸台，在凸台上方安装行程开关，在凸台的一侧还设有电磁推杆，电磁推杆安装在所述连接板上；当骨架翻转到水平位置，行程开关触碰到凸台，电磁推杆弹进凸台与连接轴形成的小凹槽里进行骨架的锁止。

在一个实施例中，在所述骨架的上方安装载物舱或者载人架。

在一个实施例中，辅助动力源设在所述连接板的外侧。

在一个实施例中，所述辅助动力源包括转向涡喷发动机和驱动电机，驱动电机驱动转向涡喷发动机转动，实现所述陆空两栖运输飞行器的飞行。

在一个实施例中，齿轮副包括第一齿轮和第二齿轮，其中第一齿轮和第二齿轮啮合且都安装在所述连接板的外侧，第一齿轮的输入端与所述第一步进电机的输出端同轴度连接，第二齿轮的输出端与所述骨架连接。

本发明提出的主要有益效果是：

1.通过第一步进电机驱动骨架旋转和行程开关、凸台和电磁推杆联动锁止及连杆之间安装长度可调的导轨副调节两根连杆之间的角度范围，达到飞行模式和汽车运输模式的自由和方便的切换。

2.传统的锂电池飞行器续航时间短，载重量轻，而本发明是续航时间长，载重量高的运输机器。

附图说明：

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了本发明一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器的立体结构图；

图2揭示了图1的俯视图；

图3揭示了本发明另一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器的立体结构图；

图4揭示了本发明另一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器中锁止结构的结构示意图；

图5揭示了本发明另一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器中齿轮副传动的结构示意图；

图6揭示了本发明一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器的驾驶模式的主视图；

图7揭示了本发明一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器的飞行模式的主视图；

图8揭示了本发明一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器上安装载人架的立体结构示意图；

图9揭示了本发明另一实施例中，一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器上安装在所述骨架的上方安装载物舱的立体结构示意图。

具体实施方式：

参考图1，图1揭示了本发明一实施例中一种微型涡喷发动机驱动的陆空两栖运输飞行器的立体结构图；在本实施例中，一种涡喷驱动的陆空两栖运输飞行器包括水平放置的框架组件1，在框架组件的底部设有滚轮2，涡喷发动机3安装在骨架4上且设在框架组件1的上方，第一步进电机5的输出端可驱动骨架4旋转到垂直位置。

优选地，涡喷发动机设为五个，其中有一个涡喷发动机31设在中心位置，其余四个涡喷发动机(32、33、34、35)以对称方向分布在中心位置的四周，且其余四个涡喷发动机(32、33、34、35)与中心位置的涡喷发动机之间安装连杆6。

优选地，还包括连接板7，连接板7以骨架的垂直方向安装在骨架4的两端，连接板7上各安装一个辅助动力源8来控制陆空两栖运输飞行器的转向。

优选地，连接板7的外侧连接齿轮副9，齿轮副9的输入端与第一步进电机5的输出端同轴度连接，齿轮副9的输出端与骨架4连接。

优选地，在连杆6之间安装长度可调的导轨副100，调节导轨副100的长度，从而调节两根连杆6之间的角度范围。

优选地，骨架4上设有向外延伸的连接轴41，连接轴41与齿轮副9的输出端连接，在连接轴41的外侧设有凸台42，在凸台42的上方安装行程开关43，在凸台42的一侧还设有电磁推杆44，电磁推杆44安装在连接板7上；当骨架4翻转到水平位置，行程开关43触碰到凸台42，电磁推杆44弹进凸台42与连接轴41形成的小凹槽45里进行骨架4的锁止。

优选地，在骨架4的上方安装载物舱200或者载人架300。

优选地，辅助动力源8包括转向涡喷发动机81和驱动电机82，驱动电机82驱动转向涡喷发动机81转动，实现陆空两栖运输飞行器的飞行。

优选地，齿轮副9包括第一齿轮91和第二齿轮92，其中第一齿轮91和第二齿轮92啮合且都安装在连接板7的外侧，第一齿轮91的输入端与第一步进电机5的输出端同轴度连接，第二齿轮92的输出端与骨架4连接。

可以理解的是，

涡喷驱动的陆空两栖飞行器的机架结构尺寸可以为1200mm*600mm*450mm，飞行器的横梁骨架长度为1200mm、宽度600mm、机架高度为450mm。

整个机架主要由两侧的高度为450mm的支架板、由两块支架板支撑的骨架、以及通过连杆固定在骨架上五个的涡喷发动机的半径54.7mm圆形固定环、两侧的两个转向动力小涡喷固定环、底部是加强结构以及安装滚轮的框架组件

忽略飞行器上的一些无关紧要的螺母孔和小的支撑配件，可以在solidworks软件中进行飞行机器结构的实体建模，并得到飞行机器结构的几何模型。

由于实施例中所采购的21kg推力涡喷发动机，它难以竖直点火启动，因此飞行器起飞前的点火工作需要水平放置。点火成功后通过电机翻转90度到竖直方向，然后准备起飞。这里设计了电机带动五个主推力涡喷发动旋转90度的机构，同时为了后期便于控制需要降低整个飞行器的重心，设计了一侧的两个涡喷发动机通过可伸缩的导轨副达到收缩的效果(参考图3)，这样可以使得整个飞行器的高度可以降低15厘米。图6是飞行器点火时的状态，主推力涡喷发动机处于水平状态。

图7是点火成功的飞行器状态，框架组件及骨架大部分可以采用铝合金材料，骨架、电机以及涡喷发动机的总质量约30kg，飞行器主推力由五个21kg推力的涡喷发动机提供。载两侧布置两个8kg推力的微型涡喷发动机作为辅助转向推力源，它们可以通过电机带动来进行旋转，通过控制电机的旋转角度来灵活控制飞行器的转向。

可以理解的是，可以采用齿轮比为二比一的齿轮副；步进电机是可以作为飞行器两侧两个涡喷发动机的旋转动力源，通过控制步进电机的转向和转速来灵活的控制飞行器的转向；是通过齿轮副来带动骨架旋转的步进电机，并且该步进电机带断电刹车装置；导轨副中的滑轨，其两端可以通过铰链与连杆相连接。在连杆6上还可以安装推力杆42，通过手推该推力杆42可以完成一侧涡喷发动机向内收缩的功能；在图4中，40是加固筋；41是固定压板；

该飞行器的载物或者载人的舱体是可拆卸式的，可以通过两侧的支架板的螺纹孔安装固定在上部(图中未标注)。

图6为飞行器点火时的状态，这里的一侧涡喷发动机是通过滑轨滑动往骨架内侧收缩了，此时的状态可以直接作为陆地工作状态，装上载人架后就可以在道路上行驶了。

如果需要改变工作状态，准备垂直起飞的话，可以将骨架通过步进电机带动翻转90°，同时收缩的涡喷回到未收缩状态到达图7状态。

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

(1)在路面行驶时的工作状态：

步骤I：选择预先准备的舱体，通过螺栓安装到该飞行器上

步骤II：将主涡喷发动机中的两个往中间收缩，控制步进电机带动骨架上的五个主涡喷发动机旋转90°，然后电机断电刹车锁死，此时五个主涡喷发动机都处于水平放置。

步骤III：主涡喷发动机(21kg推力)和两侧的转向涡喷发动机(8kg推力，可以竖直点火)都点火启动，两栖飞行器向前运动，再通过电机带动两侧的转向涡喷发动机转动，可以实现飞行器的转弯。

(2)垂直起飞的工作状态：

步骤I：选择预先准备的舱体，通过螺栓安装到该两栖飞行器上

步骤II：将主涡喷发动机中的两个往中间收缩，控制步进电机带动骨架上的五个主涡喷发动机旋转90°，然后电机断电刹车锁死，此时五个主涡喷发动机都水平放置。

步骤III：点火启动涡喷发动机，启动电机旋转90°，主涡喷发动机到达竖直位置电机断电刹车锁死。将收缩的两个涡喷发动机展开，准备垂直起飞。

步骤IV：控制涡喷发动机进油量，电机控制转向涡喷发动机转动，飞行器在空中自由飞行。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种涡喷驱动的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：包括水平放置的框架组件，在框架组件底部设有滚轮，涡喷发动机安装在骨架上且设在框架组件上方，第一步进电机的输出端可驱动骨架旋转到垂直位置。

2.根据权利要求1所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：所述涡喷发动机设为五个，其中任一个涡喷发动机设在中心位置，其余四个涡喷发动机以对称方向分布在中心位置的四周，且其余四个涡喷发动机与中心位置的涡喷发动机之间安装连杆。

3.根据权利要求2所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：还包括连接板，连接板以所述骨架的垂直方向安装在所述骨架两端，所述连接板上各安装一个辅助动力源来控制所述陆空两栖运输飞行器的转向。

4.根据权利要求3所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：所述连接板的外侧连接齿轮副，齿轮副输入端与所述第一步进电机的输出端同轴度连接，齿轮副的输出端与所述骨架连接。

5.根据权利要求4所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：在所述连杆之间安装长度可调的导轨副，调节导轨副的长度，从而调节两根连杆之间的角度范围。

6.根据权利要求5所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：所述骨架上设有向外延伸的连接轴，连接轴与所述齿轮副的输出端连接，在连接轴外侧设有凸台，在凸台上方安装行程开关，在凸台的一侧还设有电磁推杆，电磁推杆安装在所述连接板上；当骨架翻转到水平位置，行程开关触碰到凸台，电磁推拉杆弹进凸台与连接轴形成的小凹槽里进行骨架的转动锁止。

7.根据权利要求6所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：在所述骨架的上方安装载物舱或者载人架。

8.根据权利要求2所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：所述辅助动力源设在所述连接板的外侧。

9.根据权利要求8所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：所述辅助动力源包括转向涡喷发动机和驱动电机，驱动电机驱动转向涡喷发动机转动，实现所述陆空两栖运输飞行器的飞行。

10.根据权利要求4所述的陆空两栖运输飞行器，其特征在于：所述齿轮副包括第一齿轮和第二齿轮，其中第一齿轮和第二齿轮啮合都安装在所述连接板的外侧，第一齿轮的输入端与所述第一步进电机的输出端同轴度连接，第二齿轮的输出端与所述骨架连接。

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