可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器
专利汇可以提供可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种可垂直起降可 悬停 的环形翼碟形 飞行器 ，该飞行器由椭圆形 机身 、 驾驶舱 、客舱、动 力 舱、锥形尾 舵 、环形翼、飞行 控制器 等组成，由于机身采用椭圆形碟状构造，是在空气流场中飞行最理想的外形构造，对于气体流场的扰动最小，且飞行过程中 空气阻力 最小。此种外形兼具有多轴螺旋翼动力飞行器所能实现的垂直起降，定高悬停等飞行能力，但较多轴螺旋翼动力飞行器，其飞行 姿态 几乎不受空气侧流的影响，飞行姿态更稳当可靠；又具有固定翼涵道飞行器所能实现的飞行速度，且飞行能耗远小于现有固定翼涵道飞行器，而且起降不需要跑道辅助，本发明能够获得飞行器所需要的升力、减小飞行器的阻力和提高它的飞行安全性能，易于普及应用。，下面是可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器专利的具体信息内容。
1.一种可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：包括
一机身，所述机身的外形是碟形圆盘形状；
一驾驶舱，所述驾驶舱为圆形，驾驶舱突出于机身的顶部，以便驾机人可以观望周边环境；
一客舱，所述客舱位于机身内且在驾驶舱正下方；
一动力舱，所述动力舱设在客舱的外围环形区域中，动力舱上围绕飞行器中心轴均匀分布若干个上下贯通的通道；各通道的上端是环形间断的带导流的吸气口，在各通道里设置发动机，所述发动机通过上口向内吸气，下口向下喷气的方式为飞行器提供飞行动力；
一锥形尾舵，所述锥形尾舵设置在客舱以内的圆形区域，该锥形尾舵连接舵机，根据飞行速度的变化，能够把尾舵的锥尾拉长、缩短或消失，以减小飞行器迅速升空时空气的粘滞力；
一环形翼，所述环形翼设置在动力舱以外的区域，环形翼通过翼缘下突、上翘或隐藏，来改变空气的升力或逆升力，从而实现在飞行过程中升空、降落或平飞；
一飞行控制器，该飞行控制器设置于飞行器上。
2.根据权利要求1所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述发动机是轴流式涡轮喷气发动机，包括第一外筒、第一转轴、进气室、低压压缩机、高压压缩机、第一燃烧室、第一涡轮机、排气室，所述第一外筒从上到下分为5段，第1段的内径大小相同，第2段内径逐渐变小，第3段的内径先变大持续一段距离后再变小，第4段的内径逐渐变大，第5段的内径逐渐变小；所述进气室设置在第一外筒的顶部，所述低压压缩机位于第1段内部，所述高压压缩机位于第2段内部，所述第一燃烧室围绕在第一转轴外并且位于第3段内部，所述第一涡轮机位于第4段内部，所述排气室位于第5段内部。
3.根据权利要求1所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述发动机是涡轮风扇发动机，包括第二外筒、第二转轴、风扇、压气机、第二燃烧室、第二涡轮机、喷管，所述第二外筒具有内涵道和外涵道，该内涵道供发动机核心部分空气经过，该外涵道位于内涵道的外侧，仅有风扇空气经过；所述第二外筒的从上到下分为3段，第1段的内径逐渐变小呈喇叭口形状，所述外涵道从第2段开始延伸到第3段末端，第2段的内径逐渐变大，第3段的内径逐渐变小；所述风扇设于第1段内，压气机设置在内涵道中并且位于第2段的靠上位置，所述第二燃烧室位于第二转轴外并且在第2段的中部位置，所述第二涡轮机位于第
2段的靠下位置，所述3段内部形成所述喷管。
4.根据权利要求1所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述飞行控制器集成外接了计算单元、导航传感器、无线数传模块、发动机和舵机控制模块，该发动机和舵机控制模块分别与发动机、舵机相连接。
5.根据权利要求4所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述导航传感器包括惯导、地磁、GPS、超声波、激光、气压计、光流、导航相机。
6.根据权利要求1所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述飞行控制器选用加拿大Micropilot商业飞控。
7.根据权利要求1所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述动力舱上的通道有四条，设置了4个发动机形成四动力飞行器，在四动力飞行器上装有前后、左右、上下3个方向的陀螺仪和3个坐标轴为转轴的加速度传感器组成惯性导航模块。
8.根据权利要求7所述的可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器，其特征在于：所述飞行控制器通过算法计算出飞行器相对地面的姿态以及加速度、角速度，再计算出要保持运动状态时所需的旋转力和升力，并通过电子调控器来反馈给发动机，使得发动机输出合适的力来完成飞行器相应的动作姿态：
（1）垂直运动
可以设置相邻两对发动机转向相反，这样他们喷射的气流可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个发动机的输出功率，发动机输出动力增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四动力飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个发动机的输出功率，四动力飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动；当外界扰动量为零时，在发动机产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态；
（2）俯仰运动
第1发动机的输出动力上升，第3发动机的输出动力下降，第2发动机、第4发动机的输出动力保持不变，为了不因为发动机输出动力的改变引起四动力飞行器整体扭矩及总拉力改变，第1发动机与第3发动机输出动力改变量的大小应相等，由于第1发动机的升力上升，第3发动机的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当第1发动机的输出动力下降，第3发动机的输出动力上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动；
（3）滚转运动
滚转运动与俯仰运动原理相同，滚转运动需改变第2发动机和第4发动机的输出动力，保持第1发动机和第3发动机的输出动力不变，则可使机身绕x轴旋转，实现飞行器的滚转运动；
（4）偏航运动
四动力飞行器偏航运动可以借助发动机产生的反扭矩和适当的机身倾斜来实现，发动机转动过程中，由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个发动机中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个发动机转动方向相同；反扭矩的大小与发动机输出动力有关，当四个发动机输出动力相同时，四个发动机产生的反扭矩相互平衡，四动力飞行器不发生转动；当四个发动机输出动力不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四动力飞行器转动；当第1发动机和第3发动机的输出动力上升，第2发动机和第4发动机的输出动力下降时，第1发动机和第3发动机对机身的反扭矩大于第2发动机和第4发动机对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与第1发动机、第3发动机的转向相反；因为发动机的总升力不变，飞行器不会发生垂直运动；
（5）前后运动
要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力，增加动力第3发动机输出动力，使拉力增大，相应减小动力第1发动机输出动力，使拉力减小，同时保持其它两个发动机输出动力不变，反扭矩仍然要保持平衡；按照俯仰运动理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使动力发动机拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动；向后飞行与向前飞行正好相反；
（6）侧向运动
由于四动力飞行器结构对称，所以侧向飞行的工作原理与前后运动完全一样。
可垂直起降可悬停的环形翼碟形飞行器
技术领域
背景技术
发明内容
一机身，所述机身的外形是碟形圆盘形状；
一驾驶舱，所述驾驶舱为圆形，驾驶舱突出于机身的顶部，以便驾机人可以观望周边环境；
一客舱，所述客舱位于机身内且在驾驶舱正下方，客舱（乘机舱）设置了较大的空间，用以搭乘乘客或载物；
一动力舱，所述动力舱设在客舱的外围环形区域中，动力舱上围绕飞行器中心轴均匀分布若干个上下贯通的通道；各通道的上端是环形间断的带导流的吸气口，在各通道里设置发动机，所述发动机通过上口向内吸气，下口向下喷气的方式为飞行器提供飞行动力；
一锥形尾舵，所述锥形尾舵设置在客舱以内的圆形区域，该锥形尾舵连接舵机，根据飞行速度的变化，能够把尾舵的锥尾拉长、缩短或消失，以减小飞行器迅速升空时空气的粘滞力；
一环形翼，所述环形翼设置在动力舱以外的区域，环形翼通过翼缘下突、上翘或隐藏，来改变空气的升力或逆升力，从而实现在飞行过程中升空、降落或平飞；
一飞行控制器，该飞行控制器设置于飞行器上。
附图说明
30、客舱 40、动力舱
41、通道 42、吸气口
43、发动机 50、锥形尾舵
60、环形翼
80、轴流式涡轮喷气发动机 81、第一外筒
82、第一转轴 83、进气室
84、低压压缩机 85、高压压缩机
86、第一燃烧室 87、第一涡轮机
88、排气室 90、涡轮风扇发动机
91、第二外筒 92、第二转轴
93、风扇 94、压气机
95、第二燃烧室 96、第二涡轮机
97、喷管 98、内涵道
99、外涵道。
具体实施方式
81从上到下分为5段，第1段的内径大小相同，第2段内径逐渐变小，第3段的内径先变大持续一段距离后再变小，第4段的内径逐渐变大，第5段的内径逐渐变小；所述进气室83设置在第一外筒81的顶部，所述低压压缩机84位于第1段内部，所述高压压缩机85位于第2段内部，所述第一燃烧室86围绕在第一转轴82外并且位于第3段内部，所述第一涡轮机87位于第4段内部，所述排气室88位于第5段内部。
参见图8，可以设置相邻两对发动机43转向相反，这样他们喷射的气流可以平衡其对机身10的反扭矩，当同时增加四个发动机43的输出功率，发动机43输出动力增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四动力飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个发动机43的输出功率，四动力飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动；当外界扰动量为零时，在发动机43产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。
（4）偏航运动
参见图11，四动力飞行器偏航运动可以借助发动机43产生的反扭矩和适当的机身10倾斜来实现，发动机43转动过程中，由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个发动机43中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个发动机43转动方向相同。反扭矩的大小与发动机43输出动力有关，当四个发动机43输出动力相同时，四个发动机43产生的反扭矩相互平衡，四动力飞行器不发生转动；当四个发动机43输出动力不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四动力飞行器转动；当第1发动机和第3发动机的输出动力上升，第2发动机和第4发动机的输出动力下降时，第1发动机和第3发动机对机身
10的反扭矩大于第2发动机和第4发动机对机身10的反扭矩，机身10便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与第1发动机、第3发动机的转向相反。因为发动机43的总升力不变，飞行器不会发生垂直运动。
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