涵道動(dòng)力裝置及飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)力提供設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種涵道動(dòng)力裝置以及使用這種涵道動(dòng)力裝置的飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人駕駛飛行器在航空拍攝、空中運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有的無(wú)人駕駛飛行器大多為固定翼飛行器或者多軸飛行器，固定翼飛行器上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)機(jī)翼，并且在機(jī)翼上設(shè)置螺旋槳，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流推動(dòng)飛行器飛行。
[0003]多軸飛行器是一種具有兩個(gè)或更多旋翼軸的旋翼飛行器，如圖1所示，現(xiàn)有的一種多軸飛行器具有四根旋翼軸，并且飛行器具有一個(gè)機(jī)架10，機(jī)架10上設(shè)置有電源、控制電路等，并且機(jī)架10上設(shè)有四根支軸12，四根支軸12在機(jī)架10的周向上均勻布置，即相鄰的兩根支軸12之間的夾角均為90°。
[0004]在每一根支軸12的末端設(shè)置有一對(duì)上下布置的旋翼，在機(jī)架10軸線的方向上，上旋翼13位于下旋翼14的上方，并且上旋翼13由電機(jī)15帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，下旋翼14由電機(jī)16帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。并且，上旋翼13與下旋翼14共軸設(shè)置，因此，電機(jī)15的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)16的轉(zhuǎn)軸是共軸線的。此外，電機(jī)15與電機(jī)16均固定在支架12的末端，且電機(jī)15位于支架12的上方，而電機(jī)16位于支架12的下方。通常，飛行器的四根支架12上的上旋翼13、下旋翼14的轉(zhuǎn)軸相互平行，并且平行于機(jī)架10的軸線。
[0005]通常，上旋翼13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與下旋翼14的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的，并且上旋翼13的直徑與下旋翼14的直徑相等，從而提升旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的拉力，由此實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直升降運(yùn)動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、橫滾運(yùn)動(dòng)以及偏航運(yùn)動(dòng)。
[0006]上旋翼13以及下旋翼14通常均具有兩片以上的槳葉，每一片槳葉由靠近轉(zhuǎn)軸的槳根、遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的槳尾以及位于槳根和槳尾之間的槳腹構(gòu)成。旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉的槳腹部分對(duì)空氣作用最大，槳腹部位的下洗氣流速度最大。若上旋翼13轉(zhuǎn)速高于下旋翼14轉(zhuǎn)速，上旋翼13產(chǎn)生的高速氣流打在下旋翼14的槳葉上，形成較大的能量損失。若上旋翼13轉(zhuǎn)速低于下旋翼14的轉(zhuǎn)速，上旋翼13則阻礙下旋翼14的氣流吸入，氣動(dòng)效率較低。即便上旋翼13的轉(zhuǎn)速與下旋翼14的轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)上下槳葉相互靠近時(shí)，上下槳葉間產(chǎn)生的空氣摩擦較為嚴(yán)重，氣動(dòng)率效率仍然較低。
[0007]此外，現(xiàn)有的一些飛行器采用涵道動(dòng)力裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)飛行器的飛行，如公告號(hào)為CN102114914B的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種多旋翼垂直起降的飛行器，該飛行器的機(jī)架上設(shè)置有升力動(dòng)力單元和推力動(dòng)力單元，每一個(gè)升力動(dòng)力單元和推力動(dòng)力單元均為一個(gè)涵道動(dòng)力裝置，涵道動(dòng)力裝置具有可以固定在機(jī)架上的涵道，涵道通常為兩端敞口的圓筒狀，并且在涵道內(nèi)設(shè)置有旋翼以及驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置，如電機(jī)等，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼在涵道內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
[0008]這樣，旋翼在涵道內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的氣流在涵道內(nèi)流動(dòng)，從而對(duì)涵道產(chǎn)生較大的動(dòng)力，進(jìn)而推動(dòng)飛行器上升或者偏航。由于現(xiàn)有的飛行器的涵道內(nèi)通常只設(shè)置一組旋翼，旋翼旋轉(zhuǎn)是產(chǎn)生的扭矩較大，不利于飛行器的控制。如在涵道內(nèi)設(shè)置兩組在涵道軸線上相互重疊的旋翼，則造成氣動(dòng)率效率較低的問(wèn)題。
[0009]此外，現(xiàn)有的部分小型船舶也安裝有涵道動(dòng)力系統(tǒng)，用于向船舶提供動(dòng)力以推動(dòng)船舶前行或者改變船舶的行駛方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要目的是提供一種氣動(dòng)效率較高的涵道動(dòng)力裝置。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供一種可提高涵道動(dòng)力裝置氣動(dòng)效率的飛行器。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的涵道動(dòng)力裝置包括第一涵道，第一涵道內(nèi)設(shè)有第一旋翼裝置，第一旋翼裝置與第一涵道共軸線設(shè)置，且第一旋翼裝置由第一動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)并繞第一涵道的軸線旋轉(zhuǎn)，其中，第一涵道外設(shè)置有第二涵道，第二涵道與第一涵道共軸線設(shè)置，且第二涵道內(nèi)設(shè)有由第二動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的第二旋翼裝置，第二旋翼裝置位于第一涵道與第二涵道之間，且第二旋翼裝置與第二涵道共軸線設(shè)置。
[0013]由上述方案可見(jiàn)，第一旋翼裝置與第二旋翼裝置之間被第一涵道隔離，飛行器飛行期間，第一旋翼裝置與第二旋翼裝置反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一旋翼裝置產(chǎn)生的下洗氣流與第二旋翼裝置產(chǎn)生的下洗氣流不重疊，有效削弱擾流，減少氣體摩擦，從而使得涵道動(dòng)力裝置的能量損失極小，提高飛行器飛行的平穩(wěn)性。
[0014]一個(gè)優(yōu)選的方案是，第二涵道內(nèi)設(shè)有安裝環(huán)，第一涵道安裝在安裝環(huán)內(nèi)，且第二旋翼裝置套裝在第一涵道的外側(cè)。
[0015]由此可見(jiàn)，將第一涵道安裝在第二涵道的安裝環(huán)內(nèi)可以有效地實(shí)現(xiàn)第一涵道與第二涵道的固定，確保第一涵道不會(huì)相對(duì)于第二涵道發(fā)生位移，并且能夠確保第一涵道與第二涵道的共軸線設(shè)置。
[0016]進(jìn)一步的方案是，第一涵道的中部設(shè)有安裝孔，第一動(dòng)力裝置固定在安裝孔內(nèi)。
[0017]可見(jiàn)，第一動(dòng)力裝置可以固定在第一涵道的中部，并且可以確保第一動(dòng)力裝置的軸線與第一涵道的軸線重疊，由此確保第一旋翼裝置繞第一涵道的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0018]更進(jìn)一步的方案是，第二動(dòng)力裝置安裝在安裝孔內(nèi)，且第二動(dòng)力裝置與第一動(dòng)力裝置共軸線設(shè)置，第一動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)軸為空心軸，第二動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)軸穿過(guò)空心軸。
[0019]由此可見(jiàn)，將第一動(dòng)力裝置與第二動(dòng)力裝置均安裝在安裝孔內(nèi)，可以節(jié)省兩個(gè)動(dòng)力裝置安裝的位置，并且可以確保第一旋翼裝置與第二旋翼裝置的共軸線布置，避免兩個(gè)旋翼裝置旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的氣流相互影響。
[0020]更進(jìn)一步的方案是，在第一涵道軸線方向上，第一旋翼裝置位于距離第一涵道入口的三分之一的位置處，在第二涵道軸線方向上，第二旋翼裝置位于距離第一涵道入口的三分之一的位置處。
[0021]將旋翼裝置設(shè)置在對(duì)應(yīng)涵道入口的三分之一的位置處，可以提升涵道動(dòng)力裝置的拉力，有利于涵道動(dòng)力裝置向飛行器提供更大的動(dòng)力。
[0022]更進(jìn)一步的方案是，在第二涵道軸線方向上，第二旋翼裝置與第二涵道的入口之間的距離小于第一旋翼裝置與第二涵道的入口之間的距離。
[0023]由此可見(jiàn)，在第二涵道內(nèi)，第二旋翼裝置比第一旋翼裝置更加靠近第二涵道的入口，可以提升涵道動(dòng)力裝置的附加拉力。
[0024]為實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明提供的飛行器包括機(jī)架以及固定在機(jī)架上的涵道動(dòng)力裝置，涵道動(dòng)力裝置具有第一涵道，第一涵道內(nèi)設(shè)有第一動(dòng)力裝置以及第一旋翼裝置，第一旋翼裝置與第一涵道共軸線設(shè)置，且第一旋翼裝置由第一動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)并繞第一涵道的軸線旋轉(zhuǎn)，其中，第一涵道外設(shè)置有第二涵道，第二涵道與第一涵道共軸線設(shè)置，且第二涵道內(nèi)設(shè)有第二動(dòng)力裝置以及由第二動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的第二旋翼裝置，第二旋翼裝置位于第一涵道與第二涵道之間，且第二旋翼裝置與第二涵道共軸線設(shè)置。
[0025]由上述方案可見(jiàn)，飛行器的涵道動(dòng)力裝置設(shè)置有第一涵道以及第二涵道，且第一旋翼裝置與第二旋翼裝置之間通過(guò)第一涵道隔離，第一旋翼裝置與第二旋翼裝置所產(chǎn)生的氣流不會(huì)相互干擾，從而削弱擾流，減少氣體摩擦，減少了涵道動(dòng)力裝置的能量損失，提高飛行器飛行的平穩(wěn)性。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是現(xiàn)有一種飛行器的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2是本發(fā)明涵道動(dòng)力裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3是本發(fā)明涵道動(dòng)力裝置第一實(shí)施例另一視角的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖4是本發(fā)明涵道動(dòng)力裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分解圖。
[0030]圖5是本發(fā)明涵道動(dòng)力裝置第一實(shí)施例中第一涵道與第二涵道的結(jié)構(gòu)分解圖。
[0031]圖6是本發(fā)明涵道動(dòng)力裝置第一實(shí)施例中第一涵道與第二涵道的結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖7是本發(fā)明涵道動(dòng)力裝置第一實(shí)施例中第一動(dòng)力裝置與第二動(dòng)力裝置、第一涵道的結(jié)構(gòu)分