一种三旋翼机的制作方法

1.本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种三旋翼机。


背景技术：

2.针对传统直升机和固定翼飞机存在的缺陷，业界做出一些改进，如专利号为 202011452496.8的中国专利揭示的一种可倾转涵道的固定翼飞机，该专利的技术方案是在固定翼飞机上设置三个可倾转涵道，仅仅是直升机跟固定翼飞机的简单叠加。由于直升机和固定翼飞机这两种飞行器本来飞行特性就是完全不同的，在固定翼飞机上添加可倾转涵道，会大大降低固定翼飞机的空气动力特性，产生各种涡流。而且，由于三个可倾转涵道均设计得离机体比较远，使得升力点远离飞机的重心，这需要大大提高机翼以及机体的整体强度，导致量产的困难。
3.专利号为201710911968.3的中国专利揭示的一种基于倾转涵道的双升力涵道垂直起降飞机，该专利的技术方案仅仅是直升机跟固定翼飞机的简单叠加，它设计的后置左、右双升力涵道仅仅负责垂直升降，不参与巡航，巡航还是靠机翼；而且后置左、右双涵道设置在机翼上本来就会不利于机翼产生升力。而前置的左、右倾转涵道虽然既负责爬升，也用于巡航，但是，这个设计涉及到复杂的爬升转巡航过程，转换过程的升力提供需要经历从双升力涵道转换到机翼，而机翼的升力完全靠航速决定，导致其可靠性和实用性差。
4.专利号为201210269560.8的中国专利揭示的一种垂直升降飞机，该专利的技术方案是在固定翼飞机上以添加旋翼的方式以获得垂直升降的功能。然而，这种设计需要在固定翼中挖个大洞来安装旋翼，因为旋翼的布置，使得固定翼的升力大打折扣。而且该设计为左右对称的双旋翼设计，使得飞机的重心布置问题变得十分突出，非常容易出现前翻或者后翻的情况。


技术实现要素：

5.本发明提供一种无需跑道，可于斜面升降，推进力强，可携带重量大，飞行安静，且稳定性及负载性能优良的三旋翼机。
6.本发明采用的技术方案为：一种三旋翼机，包括：机体，所述机体包括中间段以及连接所述中间段的头部和尾部，所述中间段的左、右两侧均旋转连接有第一旋翼，所述尾部旋转连接有第二旋翼；两个所述第一旋翼呈轴对称设置，且所述第二旋翼可以相对所述尾部向左或向右进行180
°
的旋转。
7.进一步地，所述第一旋翼包括第一空心转轴、第一涵道、螺旋桨以及液压马达；所述第一涵道呈圆环形，且所述第一涵道内连接有支撑架，所述支撑架上设有安装位，所述液压马达安装于安装位内；所述第一空心转轴的一端与所述液压马达连接，另一端穿过所述第一涵道并通过固定座与所述中间段1相互固定；所述螺旋桨安装于所述液压马达，所述第一涵道包围在所述螺旋桨的外周。
8.进一步地，所述第一空心转轴与机体的中间段相连的一端还连接有驱动臂，所述
固定座位于所述第一涵道和所述驱动臂之间；所述机体内设有驱动机构，所述驱动臂与所述驱动机构连接，所述驱动机构为液压驱动、电机驱动或内燃机驱动。
9.进一步地，所述液压马达连接有进油管以及出油管，所述进油管和所述出油管均收容在所述第一空心转轴内并穿出所述第一空心转轴。
10.进一步地，所述机体内设有液压泵和液压油箱，所述进油管连接至所述液压泵，所述出油管连接至所述液压油箱。
11.进一步地，所述第一旋翼包括第一空心转轴、第一涵道、螺旋桨；所述第一涵道呈圆环形，且所述第一涵道内连接有支撑架，所述支撑架上设有安装位，所述安装位安装有伞齿轮，所述螺旋桨安装于所述伞齿轮；所述伞齿轮啮合有传动轴，所述传动轴收容于所述第一空心转轴内并穿出所述第一空心转轴。
12.进一步地，所述第一旋翼包括第一空心转轴、第一涵道、螺旋桨；所述第一涵道呈圆环形，且所述第一涵道内连接有支撑架，所述支撑架上设有安装位，所述安装位安装有电机，所述螺旋桨安装于所述电机；所述电机连接有电源线以及检测线，所述电源线和所述检测线收容于所述第一空心转轴内并穿出所述第一空心转轴。
13.进一步地，所述三旋翼机承重部件采用碳纤维或者芳纶碳纤维等复合材料制成。
14.进一步地，当所述三旋翼机处于大半径飞行状态时，位于外侧的所述第一旋翼的倾转角度比位于内侧的所述第一旋翼的倾转角度大。
15.进一步地，当所述三旋翼机处于小半径飞行状态时，两个所述第一旋翼的倾转角度相同，所述第二旋翼向左或向右倾转。
16.相较于现有技术，本发明三旋翼机通过在机体的中间段左、右两侧均设置第一旋翼，在机体的尾部设置第二旋翼，两第一旋翼呈轴对称设置，且第二旋翼可以相对机体的尾部向左或向右进行180
°
的旋转；从而使得三旋翼机拥有更大推力，能够可携带重量大，而且能够以各种姿态悬停或以各种姿态起飞，不需要跑道。
附图说明
17.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，
18.图1：本发明三旋翼机的立体图；
19.图2：本发明三旋翼机的俯视图；
20.图3：本发明旋翼结构的立体图；
21.图4：本发明旋翼结构实施例一的剖视图；
22.图5：本发明旋翼结构实施例二的剖视图；
23.图6：本发明旋翼结构实施例三的剖视图；
24.图7：本发明三旋翼机起飞或悬停空中的状态示意图；
25.图8：本发明三旋翼机向前或向后飞行的状态示意图；
26.图9：本发明三旋翼机的小半径飞行状态示意图；
27.图10：本发明三旋翼机的大半径飞行状态示意图；
28.图11：本发明三旋翼机的垂直悬停状态示意图；
29.图12：本发明三旋翼机的倾斜悬停状态示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
31.如图1和图2所示，本发明的三旋翼机包括机体，机体包括中间段1以及连接中间段1 的头部2和尾部3。其中，中间段1的左、右两侧均旋转连接有第一旋翼4，尾部3旋转连接有第二旋翼5；两第一旋翼4呈轴对称设置。
32.本实施例中，两第一旋翼4与头部2之间的距离要小于两第一旋翼4与尾部3之间的距离(即：两第一旋翼4设置在机体的前端)，可以理解的，其它实施例中，两第一旋翼4亦可设置在机体的后端，并不以此为限。
33.如图3和图4所示，具体的，在实施例一中，第一旋翼4包括第一空心转轴6、第一涵道7、螺旋桨8以及液压马达9；其中，第一涵道7呈圆环形，且第一涵道7内连接有支撑架 10，支撑架10上设有安装位11，液压马达9安装于安装位11内。通过设置支撑架10，有效加强第一涵道7强度的同时为液压马达9提供安装的空间。当第一旋翼4安装于中间段1后，第一涵道7贴近中间段1。
34.第一空心转轴6的一端与液压马达9连接，另一端穿过第一涵道7并通过固定座12与机体的中间段1相互固定。螺旋桨8安装于液压马达9，第一涵道7包围在螺旋桨8的外周。通过设置第一涵道7，从而有效减小螺旋桨8旋转时的噪音，使得三旋翼机的飞行更加安静。其中，螺旋桨8的叶片数量可以是两片、四片、六片或者更多，叶片的数量可以根据实际的运用状况进行设置，并不以此为限。
35.进一步，固定座12内安装有轴承，从而使得第一旋翼4可以绕第一空心转轴6的轴心摆动角度。第一空心转轴6与机体的中间段1相连的一端还连接有驱动臂13，固定座12位于第一涵道7和驱动臂13之间。机体内设有驱动机构，驱动臂13与驱动机构连接，通过驱动机构驱动驱动臂13控制第一旋翼4的摆动角度。其中，驱动机构的方式可以为液压驱动、电机驱动或内燃机驱动，并不以此为限。
36.此外，液压马达9连接有进油管14以及出油管15，进油管14和出油管15均收容在第一空心转轴6内并穿出第一空心转轴6。机体内设有液压泵和液压油箱，其中，进油管14连接至液压泵，出油管15连接至液压油箱；螺旋桨8的转速可以通过设置的调速阀进行控制。
37.如图5所示，在实施例二中，第一旋翼4采用轴传动方式替代实施例一中的液压马达9 驱动方式。实施例二与实施例一相同的结构在此不再赘述，差异在于：本实施例中，安装位 11安装有伞齿轮16，螺旋桨8安装于伞齿轮16；且伞齿轮16啮合有传动轴17，传动轴17 收容于第一空心转轴6内并穿出第一空心转轴6连接至机体的动力源。
38.如图6所示，在实施例三中，第一旋翼4采用电机18驱动的当时替代施例一中的液压马 3达9驱动方式。实施例三与实施例一相同的结构在此不再赘述，差异在于：本实施例中，安装位11安装有电机18，螺旋桨8安装于电机18；且电机18连接有电源线以及检测线，电源线和检测线收容于第一空心转轴6内并穿出第一空心转轴6连接至机体的动力源。
39.在本实施例中，第二旋翼5的结构与第一旋翼4的结构相同，在此不再赘述第二旋翼5 的结构。可以理解的，其它实施例中，如图1和图2所示，第二旋翼5的结构亦可设置与第一旋翼4的结构不同，第二旋翼5的结构与第一旋翼4的结构不同可以表现为螺旋桨8的叶片数量不同，或者驱动螺旋桨8的驱动部件不同，并不以此为限。
40.如图1所示，进一步，以水平状态为基准状态，第二旋翼5可以相对机体的尾部3向左或向右进行180
°
的旋转。第一旋翼4主要承担大部分的飞行载荷，第二旋翼5主要是承担负载转向和平衡调整，也承担了小部分的飞行载荷。
41.本实施例中，第一旋翼4的尺寸大于第二旋翼5的尺寸。其它实施例中，如：在一些需要飞机提供最大限度运载能力的情况下，第二旋翼5的尺寸可以设计成大于或等于第一旋翼 4的尺寸，并不以此为限。
42.除此外，三旋翼机的承重部件(如：底盘)采用碳纤维或者芳纶碳纤维等复合材料制成。
43.如图7所示，当三旋翼机处于水平起飞或水平悬停空中的状态时，两个第一旋翼4充当主推进器，第二旋翼5用于控制飞行时的平衡；此时，只需要两个第一旋翼4和第二旋翼5 协同产生能抵消三旋翼机自身重力的推力即可。
44.如图8所示，当三旋翼机处于向前或向后飞行的状态时，两个第一旋翼4需要倾转到一个相同的、合适的角度。这里合适的角度主要考虑两个因素，三旋翼机要满足怎样的飞行需求，需要考虑前后移动的快慢、在前后移动的同时需要上升还是下降，以此协同转速来调整倾转角度。假定三旋翼机悬浮不动为一个基准速度，需要前、后移动，这就需要两个第一旋翼4的倾转，同时提高转速，这是因为推力不再仅仅是竖直向下，还需要分出来水平方向的推力。
45.如图9所示，当三旋翼机处于小半径飞行状态时(即：原地转向)，除了两个第一旋翼4 需要倾转相同的角度外，第二旋翼5需要适应性地调整方向，向左或向右倾转合适的角度。
46.如图10所示，当三旋翼机处于大半径飞行状态时(即：飞行中转向)，两个第一旋翼4 的倾转角度不同。因为当三旋翼机处于大半径飞行状态时，需要位于外侧的第一旋翼4在提供能维持水平飞行姿态的同时提供能使飞机转向的力；故，位于外侧的第一旋翼4就需要在提高转速的同时倾转一个比位于内侧的第一旋翼4更大角度；这是因为在相同推力的情况下，位于外侧的第一旋翼4分出来了水平推力，就意味着竖直推力的不足，而位于外侧的第一旋翼4则不需要太多水平推力，主要还是以垂直升力为主，辅之以小水平推力协同飞行。
47.由于两个第一旋翼4是三旋翼机主要重量的提供点，第二旋翼5主要是用于调整姿态。因此，无论三旋翼机是否执行任务，添加或者卸载，它的重心不可能完全就在第一旋翼4的附近，这就意味着必定有偏心载荷。而通过设置位于尾部3的第二旋翼5就能够很好的解决这个问题；无论重心靠前还是靠后，第二旋翼5都可以通过调节推力达到动态平衡。
48.如图11和图12所示，当三旋翼机处于垂直悬停意味着推力完全由前方的两个第一旋翼 4承担，后方的第二旋翼5只需要稍作调整即可维持姿态，只要后方的第二旋翼5稍微加力，分担部分重力，同时前方的两个第一旋翼4可以减速，即实现倾斜悬停。因此，本发明的三旋翼机不需要跑道，可以在各种斜面上起飞或降落。
49.综上，本发明的三旋翼机通过在机体的中间段1左、右两侧均设置第一旋翼4，在机体的尾部3设置第二旋翼5，两第一旋翼4呈轴对称设置，且第二旋翼5可以相对机体的尾部3 向左或向右进行180
°
的旋转；从而使得三旋翼机拥有更大推力，能够可携带重量大，而且能够以各种姿态悬停或以各种姿态起飞，不需要跑道。
50.只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种三旋翼机，其特征在于，包括：机体，所述机体包括中间段以及连接所述中间段的头部和尾部，所述中间段的左、右两侧均旋转连接有第一旋翼，所述尾部旋转连接有第二旋翼；两个所述第一旋翼呈轴对称设置，所述第二旋翼可以相对所述尾部向左或向右进行180
°
的旋转。2.如权利要求1所述的三旋翼机，其特征在于：所述第一旋翼包括第一空心转轴、第一涵道、螺旋桨以及液压马达；所述第一涵道呈圆环形，且所述第一涵道内连接有支撑架，所述支撑架上设有安装位，所述液压马达安装于安装位内；所述第一空心转轴的一端与所述液压马达连接，另一端穿过所述第一涵道并通过固定座与所述中间段相互固定；所述螺旋桨安装于所述液压马达，所述第一涵道包围在所述螺旋桨的外周。3.如权利要求2所述的三旋翼机，其特征在于：所述第一空心转轴与机体的中间段相连的一端还连接有驱动臂，所述固定座位于所述第一涵道和所述驱动臂之间；所述机体内设有驱动机构，所述驱动臂与所述驱动机构连接；所述驱动机构为液压驱动、电机驱动或内燃机驱动。4.如权利要求2所述的三旋翼机，其特征在于：所述液压马达连接有进油管以及出油管，所述进油管和所述出油管均收容在所述第一空心转轴内并穿出所述第一空心转轴。5.如权利要求4所述的三旋翼机，其特征在于：所述机体内设有液压泵和液压油箱，所述进油管连接至所述液压泵，所述出油管连接至所述液压油箱。6.如权利要求1所述的三旋翼机，其特征在于：所述第一旋翼包括第一空心转轴、第一涵道、螺旋桨；所述第一涵道呈圆环形，且所述第一涵道内连接有支撑架，所述支撑架上设有安装位，所述安装位安装有伞齿轮，所述螺旋桨安装于所述伞齿轮；所述伞齿轮啮合有传动轴，所述传动轴收容于所述第一空心转轴内并穿出所述第一空心转轴。7.如权利要求1所述的三旋翼机，其特征在于：所述第一旋翼包括第一空心转轴、第一涵道、螺旋桨；所述第一涵道呈圆环形，且所述第一涵道内连接有支撑架，所述支撑架上设有安装位，所述安装位安装有电机，所述螺旋桨安装于所述电机；所述电机连接有电源线以及检测线，所述电源线和所述检测线收容于所述第一空心转轴内并穿出所述第一空心转轴。8.如权利要求1所述的三旋翼机，其特征在于：所述三旋翼机承重部件采用碳纤维或者芳纶碳纤维等复合材料制成。9.如权利要求1所述的三旋翼机，其特征在于：当所述三旋翼机处于大半径飞行状态时，位于外侧的所述第一旋翼的倾转角度比位于内侧的所述第一旋翼的倾转角度大。10.如权利要求1所述的三旋翼机，其特征在于：当所述三旋翼机处于小半径飞行状态时，两个所述第一旋翼的倾转角度相同，所述第二旋翼向左或向右倾转。

技术总结
本发明提供一种三旋旋翼机，包括：机体，机体包括中间段以及连接中间段的头部和尾部，中间段的左、右两侧均旋转连接有第一旋翼，尾部旋转连接有第二旋翼。两个第一旋翼呈轴对称设置，且第二旋翼可以相对所述尾部向左或向右进行180


技术研发人员：吴尤利
受保护的技术使用者：佛山飞羽动力科技有限公司
技术研发日：2021.10.18
技术公布日：2023/4/21