本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器。
背景技术：
现有的垂起固定翼飞行器主要有三种设计方案，分别为无倾转垂起固定翼模式、前旋翼倾转固定翼模式、前后旋翼同时倾转固定翼模式。其中，三种方案一般都是4旋翼加固定翼模式，旋翼数量及尺寸限制了飞行器的载重量，前旋翼倾转固定翼模式在垂起模式向固定翼模式过渡过程中，单侧倾转使得飞行器稳定性难以控制，前后旋翼同时倾转固定翼模式还没有成功的机型。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器。
本发明实施例供一种前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，包括：
机身；
固定在所述机身中部的主机翼，所述主机翼包括连接在所述机身两侧的上反角平直下单翼的固定翼和与所述固定翼远离所述机身的一端连接的第一旋翼，所述第一旋翼为碟式旋翼；
固定在所述机身头部两侧的第二旋翼；
固定在所述机身尾部两侧的第三旋翼；
设于所述机身内的主电机；
设于所述机身内的备用电机；以及
同步传动机构，与所述第二旋翼、所述第三旋翼分别传动连接；
其中，所述主电机和所述备用电机同时驱动所述同步传动机构转动，带动所述第二旋翼和所述第三旋翼同步倾转。
可选地，所述同步传动机构包括多个齿轮以及与多个所述齿轮配合的传动带。
可选地，所述齿轮包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮以及第六齿轮，所述传动带包括第一传动带、第二传动带以及第三传动带；
所述第一齿轮和所述第二齿轮同轴设置，所述第一齿轮的内圈和所述第二齿轮的内圈通过第一旋转轴连接而同步转动，所述主电机和所述备用电机同时驱动所述第一旋转轴转动；
所述第一齿轮与所述第五齿轮通过所述第一传动带连接，所述第五齿轮用于驱动所述第二旋翼旋转；
所述第二齿轮与所述第三齿轮通过所述第二传动带连接，所述第四齿轮与所述第六齿轮通过所述第三传动带连接，所述第六齿轮用于驱动所述第三旋翼旋转；
所述第三齿轮和所述第四齿轮同轴设置，所述第三齿轮的内圈与所述第四齿轮的内圈通过第二旋转轴连接而同步转动；
所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮以及所述第四齿轮的直径相等，所述第五齿轮和所述第六齿轮的直径相等，所述第一齿轮和所述第五齿轮的传动比与所述第四齿轮和所述第六齿轮的传动比大小相等。
可选地，还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆连接所述第五齿轮的内圈，并且所述第一连杆的两端分别从对应侧的机身穿出，所述第一连杆的两端分别刚性连接一个所述第二旋翼；
所述第二连杆连接所述第六齿轮的内圈，并且，所述第二连杆的两端分别刚性连接一个所述第三旋翼。
可选地，还包括平尾，所述平尾的一端与所述机身尾部固定连接，所述第二连杆穿设所述平尾的另一端。
可选地，所述传动带包括皮带或链条。
可选地，所述同步传动机构包括多个齿轮，多个所述齿轮之间相互配合。
可选地，所述第一旋翼的顶部罩设有整流罩。
可选地，所述第二旋翼、所述第三旋翼的四周分别由一翼尖环环绕。
本发明实施例提供的技术方案中，使用主电机和备用电机控制第二旋翼、第三旋翼同步倾转，增加了倾转过程中飞行器的稳定性，提高了飞行器的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例中的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器处于无倾转垂起飞行模式的立体示意图；
图2为本发明一实施例中的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器的结构框图；
图3为本发明一实施例中的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器的结构示意图；
图4为本发明一实施例中的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器的立体示意图，揭示了旋翼飞行器由无倾转垂起飞行模式向固定翼飞行模式切换的过渡状态；
图5为本发明一实施例中的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器处于固定翼飞行模式的立体示意图。
附图标记：
1：机身；2：主机翼；21：固定翼；22：第一旋翼；3：第二旋翼；4：第三旋翼；5：主电机；6：备用电机；7：同步传动机构；71：第一齿轮；72：第二齿轮；73：第三齿轮；74：第四齿轮；75：第五齿轮；76：第六齿轮；77：第一传动带；78：第二传动带；79：第三传动带；8：第一连杆；9：第二连杆；10：平尾；20：整流罩；30：翼尖环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述实施例可以进行组合。
本发明实施例供一种前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，结合图1至图5，所述前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器可以包括机身1和固定在机身1中部的主机翼2，其中，主机翼2包括连接在机身1两侧的上反角平直下单翼的固定翼21和与固定翼21远离机身1的一端连接的第一旋翼22，第一旋翼22为碟式旋翼。所述前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器还可以包括第二旋翼3、第三旋翼4、主电机5、备用电机6以及同步传动机构7。其中，第二旋翼3固定在机身1头部两侧，第三旋翼4固定在机身1尾部两侧。主电机5、备用电机6均设于机身1内，同步传动机构7与第二旋翼3、第三旋翼4分别传动连接，本实施例的主电机5和备用电机6同时驱动同步传动机构7转动，带动第二旋翼3和第三旋翼4同步倾转。
本发明实施例的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，使用主电机5和备用电机6控制第二旋翼3、第三旋翼4同步倾转，增加了倾转过程中飞行器的稳定性，提高了飞行器的可靠性。
其中，主机翼2可以包括1-n对固定翼21加1-n对固定浆距或者可变浆距第一旋翼22，可以视载重量需求确定固定翼21和第一旋翼22的对数。n为正整数，且n≥1。
第二旋翼3和第三旋翼4构成倾转旋翼，也即，倾转旋翼由2-m对可倾转的旋翼组成，m为正整数，且m≥1。
需要说明的是，本发明实施例中，当第二旋翼3、第三旋翼4水平设置时，如图1所示，第二旋翼3、第三旋翼4相对机身1无倾转；当第二旋翼3、第三旋翼4非水平设置时，如图4或图5所示，第二旋翼3、第三旋翼4相对机身1倾转相同的角度。
本实施例中，碟式旋翼飞行器的俯仰角由倾转旋翼的转速进行控制，碟式旋翼飞行器的转弯由左右侧倾转旋翼的转速差进行控制。
同步传输机构可以根据需要设计，例如，在其中一些实施例中，同步传动机构7包括多个齿轮以及与多个齿轮配合的传动带。可选地，请参见图3，齿轮包括第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74、第五齿轮75以及第六齿轮76，传动带包括第一传动带77、第二传动带78以及第三传动带79。
本实施例中，第一齿轮71和第二齿轮72同轴设置，第一齿轮71的内圈和第二齿轮72的内圈通过第一旋转轴(未显示)连接而同步转动，主电机5和备用电机6同时驱动第一旋转轴转动。本实施例的主电机5和备用电机6同时驱动第一旋转轴朝向同一旋转方向转动，从而驱动第一齿轮71和第二齿轮72朝向所述同一旋转方向转动。具体地，主电机5的输出轴和备用电机6的输出轴均通过传动齿轮与第一旋转轴拟合，从而通过传动齿轮将主电机5和备用电机6的转动力传递给第一旋转轴。在旋翼飞行器由无倾转垂起飞行模式向固定翼21飞行模式切换的过程中，若主电机5和备用电机6中一个损坏，如主电机5损坏，第一旋转轴在备用电机6的驱动下仍然转动，旋翼飞行器在备用电机6的驱动下仍然由无倾转垂起飞行模式向固定翼21飞行模式切换，增加了倾转过程中飞行器的稳定性，提高了飞行器的可靠性。本发明实施例中，仅使用备用电机6驱动旋翼飞行器由无倾转垂起飞行模式向固定翼21飞行模式切换时的驱动功率小于使用主电机5和备用电机6同时驱动旋翼飞行器由无倾转垂起飞行模式向固定翼21飞行模式切换时的驱动功率。
进一步地，请再次参见图3，第一齿轮71与第五齿轮75通过第一传动带77连接，第五齿轮75用于驱动第二旋翼3旋转。第二齿轮72与第三齿轮73通过第二传动带78连接，第四齿轮74与第六齿轮76通过第三传动带79连接，第六齿轮76用于驱动第三旋翼4旋转。本实施例的第三齿轮73和第四齿轮74同轴设置，第三齿轮73的内圈与第四齿轮74的内圈通过第二旋转轴(未显示)连接而同步转动。更进一步地，第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73以及第四齿轮74的直径相等，第五齿轮75和第六齿轮76的直径相等，第一齿轮71和第五齿轮75的传动比与第四齿轮74和第六齿轮76的传动比大小相等，也即，第一齿轮71的直径/第五齿轮75的直径等于第四齿轮74的直径/第六齿轮76的直径，从而实现第二旋翼3、第三旋翼4的同步倾转效果。
请结合图1、图3以及图4和图5，本实施例的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器还包括第一连杆8和第二连杆9，其中，第一连杆8连接第五齿轮75的内圈，并且，第一连杆8的两端分别从对应侧的机身1穿出，第一连杆8的两端分别刚性连接一个第二旋翼3，第五齿轮75转动，带动第一连杆8同步转动，从而带动第二旋翼3倾转。第二连杆9连接第六齿轮76的内圈，并且，第二连杆9的两端分别刚性连接一个第三旋翼4，第六齿轮76转动，带动第二连杆9同步转动，从而带动第三旋翼4倾转。
进一步地，请再次结合图1、图3以及图4和图5，本实施例的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器还包括平尾10，平尾10的一端与机身1尾部固定连接，第二连杆9穿设平尾10的另一端。本实施例中，第三传动带79、第六齿轮76收容在平尾10内。
传动带可以包括皮带或链条，还可以包括其他能够传递转动力的带状结构。
在另外一些实施例中，同步传动机构7包括多个齿轮，多个齿轮之间相互配合。可选地，将上述实施例中的第一传动带77、第二传动带78以及第三传动带79分别替换为传动比为1的多级齿轮，通过传动比为1的多级齿轮将第一齿轮71的转动传递给第五齿轮75，并通过传动比为1的多级齿轮将第二齿轮72的转动传递给第三齿轮73，还通过传动比为1的多级齿轮将第三齿轮73的转动传递给第六齿轮76，最终实现第二旋翼3和第三旋翼4的同步倾转。
现有固定翼21飞行模式的碟式旋翼飞行器存在旋翼数量少、可载重量低的缺点，若增加载重量必须增大翼展，影响垂起阶段的稳定性。另外，现有碟式旋翼飞行器若增加载重量，翼展需要做的比较大，飞行器整体尺寸加大很多，飞行姿态控制需要增加副翼和方向舵进行控制，增加了飞行器的结构复杂性，降低了飞行器的可靠性。对此，本发明实施例中，请结合图1、图4和图5，第一旋翼22的顶部罩设有整流罩20。主机翼2采用固定翼21加带整流罩20的第一旋翼22模式，增加了主机翼2面积的同时减小了主机翼2的翼展，也即，增加了第一旋翼22的面积的同时，减小了固定翼21的尺寸，增加了飞行器的载重量；同时，第一旋翼22的陀螺效应提升，提高了飞行器的稳定性、安全性、刚性、可靠性和抗风性。进一步地，请再次结合图1、图4和图5，第二旋翼3、第三旋翼4的四周分别由一翼尖环30环绕，增加了第二旋翼3、第三旋翼4的面积，进一步增加了飞行器的载重量，并提高了飞行器的稳定性、安全性、刚性、可靠性和抗风性。
可选地，第二旋翼3相对水平面倾斜，第一旋翼22、第三旋翼4平行于水平面，第三旋翼4为碟式旋翼，即第三旋翼4的顶部罩设有整流罩20，第三旋翼4的四周环绕的翼尖环30被取消。本实施例中，第二旋翼3的旋转轴与水平面呈预设夹角，第一旋翼22的旋转轴、第三旋翼4的旋转轴与水平面垂直。本实施例中，可以取消平尾10。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：
1.一种前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，包括：
机身(1)；
固定在所述机身(1)中部的主机翼(2)，所述主机翼(2)包括连接在所述机身(1)两侧的上反角平直下单翼的固定翼(21)和与所述固定翼(21)远离所述机身(1)的一端连接的第一旋翼(22)，所述第一旋翼(22)为碟式旋翼；
固定在所述机身(1)头部两侧的第二旋翼(3)；
固定在所述机身(1)尾部两侧的第三旋翼(4)；
设于所述机身(1)内的主电机(5)；
设于所述机身(1)内的备用电机(6)；以及
同步传动机构(7)，与所述第二旋翼(3)、所述第三旋翼(4)分别传动连接；
其中，所述主电机(5)和所述备用电机(6)同时驱动所述同步传动机构(7)转动，带动所述第二旋翼(3)和所述第三旋翼(4)同步倾转。
2.根据权利要求1所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述同步传动机构(7)包括多个齿轮以及与多个所述齿轮配合的传动带。
3.根据权利要求2所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述齿轮包括第一齿轮(71)、第二齿轮(72)、第三齿轮(73)、第四齿轮(74)、第五齿轮(75)以及第六齿轮(76)，所述传动带包括第一传动带(77)、第二传动带(78)以及第三传动带(79)；
所述第一齿轮(71)和所述第二齿轮(72)同轴设置，所述第一齿轮(71)的内圈和所述第二齿轮(72)的内圈通过第一旋转轴连接而同步转动，所述主电机(5)和所述备用电机(6)同时驱动所述第一旋转轴转动；
所述第一齿轮(71)与所述第五齿轮(75)通过所述第一传动带(77)连接，所述第五齿轮(75)用于驱动所述第二旋翼(3)旋转；
所述第二齿轮(72)与所述第三齿轮(73)通过所述第二传动带(78)连接，所述第四齿轮(74)与所述第六齿轮(76)通过所述第三传动带(79)连接，所述第六齿轮(76)用于驱动所述第三旋翼(4)旋转；
所述第三齿轮(73)和所述第四齿轮(74)同轴设置，所述第三齿轮(73)的内圈与所述第四齿轮(74)的内圈通过第二旋转轴连接而同步转动；
所述第一齿轮(71)、所述第二齿轮(72)、所述第三齿轮(73)以及所述第四齿轮(74)的直径相等，所述第五齿轮(75)和所述第六齿轮(76)的直径相等，所述第一齿轮(71)和所述第五齿轮(75)的传动比与所述第四齿轮(74)和所述第六齿轮(76)的传动比大小相等。
4.根据权利要求3所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，还包括第一连杆(8)和第二连杆(9)，所述第一连杆(8)连接所述第五齿轮(75)的内圈，并且所述第一连杆(8)的两端分别从对应侧的机身(1)穿出，所述第一连杆(8)的两端分别刚性连接一个所述第二旋翼(3)；
所述第二连杆(9)连接所述第六齿轮(76)的内圈，并且，所述第二连杆(9)的两端分别刚性连接一个所述第三旋翼(4)。
5.根据权利要求4所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，还包括平尾(10)，所述平尾(10)的一端与所述机身(1)尾部固定连接，所述第二连杆(9)穿设所述平尾(10)的另一端。
6.根据权利要求2或3所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述传动带包括皮带或链条。
7.根据权利要求1所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述同步传动机构(7)包括多个齿轮，多个所述齿轮之间相互配合。
8.根据权利要求1所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述第一旋翼(22)的顶部罩设有整流罩(20)。
9.根据权利要求1所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述第二旋翼(3)、所述第三旋翼(4)的四周分别由一翼尖环(30)环绕。
10.根据权利要求1所述的前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，其特征在于，所述第二旋翼(3)相对水平面倾斜，所述第一旋翼(22)、所述第三旋翼(4)平行于水平面，所述第三旋翼(4)为碟式旋翼。
技术总结
本发明实施例公开了一种前后旋翼同步倾转垂起碟式旋翼飞行器，包括：机身；固定在机身中部的主机翼，主机翼包括连接在机身两侧的上反角平直下单翼的固定翼和与固定翼远离机身的一端连接的第一旋翼，第一旋翼为碟式旋翼；固定在机身头部两侧的第二旋翼；固定在机身尾部两侧的第三旋翼；设于机身内的主电机；设于机身内的备用电机；以及同步传动机构，与第二旋翼、第三旋翼分别传动连接；其中，主电机和备用电机同时驱动同步传动机构转动，带动第二旋翼和第三旋翼同步改变倾转角。本发明使用主电机和备用电机控制第二旋翼、第三旋翼同步倾转，增加了倾转过程中飞行器的稳定性，提高了飞行器的可靠性。
技术研发人员：曾照亮
受保护的技术使用者：深圳悟空飞行器有限公司
技术研发日：.10.22
技术公布日：.02.28
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