CN116061622A - 一种复合型垂直起降飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合型垂直起降飞行汽车，涉及地空两栖交通工具技术领域，包括车体，所述车体上设置有主轴；所述主轴上共轴设置有不少于两个动力旋翼组件，至少有一个动力旋翼组件的转向与其它的动力旋翼组件的转向不同；所述动力旋翼组件包括旋翼头，所述旋翼头上四周连接有翼片，所述主轴垂直于所述翼片的旋转平面；所述车体的两侧设置有活动副翼，所述车体的尾部设置有后推组件。动力旋翼组件提供升力，多个动力旋翼组件转速不同可控制航向，活动副翼可控制横滚。本发明的有益之处是，结构简单，且安全性高，不容易发生失衡侧翻。

Description

一种复合型垂直起降飞行汽车

技术领域

本发明涉及地空两栖交通工具技术领域，尤其是一种复合型垂直起降飞行汽车。

背景技术

从上世纪初开始，国外就有了让汽车飞行的尝试，且飞行汽车的研制一直没有停止。飞行汽车作为未来交通的一个趋势，能够缓解交通拥堵的现状，提高交通运输效率。国外已经开发了很多年的飞行汽车，但大部分产品需要有机场跑道用于起飞降落，实用性比较差。

中国专利文献（专利名称：四旋翼垂直起降飞行汽车、专利号：201620233242.X）公开的技术方案是：车身底部安装有动力装置和驱动装置，车身前部和后部分别安装有两个旋翼螺旋桨，相邻的两个旋翼螺旋桨高低错开，独立工作；四个旋翼螺旋桨共同提供升力，汽车的有效载荷较高。

但上述技术方案的缺陷在于，该汽车在飞行过程中是通过四个旋翼螺旋桨共同作用保持平衡的，假若其中一个旋翼螺旋桨发生故障，则汽车必定会由于失衡而发生坠落，安全性差。

基于此，本申请公开一种复合型垂直起降飞行汽车以解决上述技术缺陷。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种复合型垂直起降飞行汽车，能克服背景技术中提到的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合型垂直起降飞行汽车，包括车体，所述车体上设置有主轴；所述主轴上共轴设置有不少于两个动力旋翼组件，至少有一个动力旋翼组件的转向与其它的动力旋翼组件的转向不同；

所述动力旋翼组件包括旋翼头，所述旋翼头上四周连接有翼片，所述主轴垂直于所述翼片的旋转平面；

所述车体的两侧设置有活动副翼，所述车体的尾部设置有后推组件。

所述的动力旋翼组件（3）是直驱的，即翼片直接由动力驱动，不经过减速装置。

更进一步地，所述车体的尾部形成有用于容纳所述后推组件的收纳空间；所述收纳空间设置有后门结构。

更进一步地，所述车体的两侧设置有机翼组件，所述副翼活动连接在所述机翼组件上；

或，包括固定件以及连接件，固定件固定在车体上，副翼包括装配柱，副翼通过装配柱转动连接在连接件上，连接件转动连接在固定件上，连接件转动方向所在平面与装配柱转动方向所在平面相互垂直。

更进一步地，所述机翼组件是铰接折叠装配在所述车体上，具体地，所述机翼组件是采用以下任意一种结构方式装配在所述车体上：

a、两侧所述机翼组件是往后折叠在所述车体的上方；

b、两侧所述机翼组件是往正下方折叠在所述车体的左右两侧；

c、两侧所述机翼组件是往后下方折叠在所述车体的左右两侧，可以作为垂直尾翼使用。

更进一步地，所述旋翼头是外转子电机；所述外转子电机的定子固定连接在所述主轴上，所述翼片均匀环状连接在所述外转子电机的外转子上。

更进一步地，所述主轴上设置有自转旋翼组件，所述自转旋翼组件与所述动力旋翼组件共轴设置；所述自转旋翼组件包括连接盘以及自旋翼片，所述连接盘转动连接在所述主轴上，所述自旋翼片连接在所述连接盘上。

更进一步地，所述后门结构是采用以下任意一种结构方式：

a、所述后门结构是铰接在所述车体的尾部；所述后门结构关闭状态时是盖合在所述收纳空间上，所述后门结构打开状态时是作为水平尾翼；

所述收纳空间内设置有连接杆，所述连接杆的一端与所述车体铰接，所述连接杆的另一端与第一伸缩杆的一端连接，所述第一伸缩杆的另一端与所述后推组件连接；还包括气缸，所述气缸的底座与所述车体铰接，所述气缸的活塞杆与所述连接杆铰接；

b、所述后门结构包括依次连接的第一连接板、第二连接板以及第三连接板；所述第一连接板的一侧与所述车体固接，所述第一连接板的另一侧与所述第二连接板的一侧铰接，所述第二连接板的另一侧与所述第三连接板铰接；所述后推组件固定在所述第二连接板上；所述第二连接板上两侧固接有起垂直尾翼的竖向板。

更进一步地，所述后门结构上竖向布置有垂直尾翼，所述垂直尾翼上设置有方向舵。

更进一步地，所述主轴包括第二伸缩杆，所述动力旋翼组件以及自转旋翼组件连接在所述第二伸缩杆上。

更进一步地，所述连接盘旁设置有制动组件，所述制动组件连接在所述主轴上，所述制动组件能将连接盘锁住使自转旋翼不转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

（1）本技术方案中动力旋翼组件是共轴设置的，通过转向不同的动力旋翼组件共同作用产生升力；不同转向的翼片产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡，由于共轴升力装置没有侧向大力矩，因此安全性与传统的多轴飞行器高，不容易发生失衡侧翻；在本技术方案中，通过共轴设置的动力旋翼组件差动产生不平衡扭矩来实现航向操纵，共轴设置的动力旋翼组件在飞行中，既是升力面又是航向的操纵面；副翼控制侧滚，由于动力旋翼组件是直驱的，比传统的共轴直升机结构简单很多。比横列式双桨直升机更安全、结构更简单。

（2）本技术方案中主轴上设置有自转旋翼组件，当动力旋翼组件都发生故障时，该汽车会在自转旋翼组件的作用下平稳下降，不会发生急坠现象，安全性高。比现有的双轴或四轴电动垂起飞行器安全得多。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是实施例一所述复合型垂直起降飞行汽车处于飞行状态的立体图；

图2是图1中A圆圈部位的放大图；

图3是实施例一所述复合型垂直起降飞行汽车处于在路面行走状态的立体图，为了方便观察，图3中省去了尾部的竖向板；

图4是实施例二所述复合型垂直起降飞行汽车的立体图；

图5是实施例二所述复合型垂直起降飞行汽车的正视图；

图6是实施例二所述复合型垂直起降飞行汽车的机翼组件处于折叠状态的立体图；

图7是实施例三所述复合型垂直起降飞行汽车的机翼组件处于折叠状态的立体图；

图8是实施例四所述复合型垂直起降飞行汽车的机翼组件处于折叠状态的立体图；

图9是后推组件收纳在收纳空间的示意图。

图中：1、车体；101、收纳空间；2、主轴；201、第二伸缩杆；3、动力旋翼组件；301、旋翼头；302、翼片；4、副翼；401、装配柱；5、后推组件；7、连接杆；8、气缸；9、第一伸缩杆；10、机翼组件；11、自转旋翼组件；1101、连接盘；1102、自旋翼片；12、后门结构；1201、第一连接板；1202、第二连接板；1203、第三连接板；13、垂直尾翼；1301、方向舵；14、固定件；15、连接件。

实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1至图3所示，一种复合型垂直起降飞行汽车，包括车体1，车体1具备常规的汽车结构，能独立在道路上开动，车体1上设置有主轴2；主轴2上共轴设置有不少于两个动力旋翼组件3，至少有一个动力旋翼组件3的转向与其它的动力旋翼组件3的转向不同；所述的动力旋翼组件3是直驱的，即翼片直接由电机驱动，不经过减速装置。在本设计方案中，动力旋翼组件3的数量是两个，分为位于上方的动力旋翼组件3和位于下方的动力旋翼组件3，转向相反，但转动时形成的气流均是朝下，从而令车体1具有升力飞起来，能实现垂直升降；此外，主轴2是空心结构，用于布线，便于电线在主轴2内往上延伸至位于上方的动力旋翼组件3，为上方的动力旋翼组件3供电。

动力旋翼组件3包括旋翼头301，旋翼头301上四周连接有翼片302，主轴2垂直于翼片302的旋转平面；

车体1的两侧设置有副翼4，在常规飞机的应用中，副翼是指安装在机翼翼梢后缘外侧的一小块可动的翼面，为飞机的主操作舵面，飞行员操纵左右副翼差动偏转所产生的滚转力矩可以使飞机做横滚机动；在本技术方案中，副翼4的作用相同，是令车体1飞行时做横滚机动；如图3所示，当该飞行汽车在路面行走，两侧的副翼4是可以折叠靠拢在车体1的上方的，降低飞行汽车的横向占用空间，也避免副翼4容易发生碰撞，还能减少风阻。

在该实施例中，包括固定件14以及连接件15，固定件14固定在车体1上，副翼4包括装配柱401，副翼4通过装配柱401转动连接在连接件15上，令副翼4能进行上偏以及下偏动作以实现所述飞行汽车的横滚；连接件15转动连接在固定件14上，连接件15转动方向所在平面与装配柱401转动方向所在平面相互垂直，连接件15相对固定件14发生转动，能令副翼4如图1所示展开在车体1的两侧或如图2所示回收折叠于车体1上方。

车体1的尾部设置有后推组件5，后推组件5启动令车体1具有向前的推力能往前飞行，具体地，后推组件5是采用电机加螺旋桨结构或内燃机加螺旋桨结构或其它飞机发动机。

作为进一步改进，车体1的尾部形成有用于容纳后推组件5的收纳空间101，当该飞行汽车作为常规汽车在路面上行驶时，将后推组件5收纳在收纳空间101中；收纳空间101处设置有后门结构12达到盖合的目的。

在实施例一中，后门结构12包括依次连接的第一连接板1201、第二连接板1202以及第三连接板1203；第一连接板1201的一侧与车体固接，第一连接板1201的另一侧与第二连接板1202的一侧铰接，第二连接板1202的另一侧与第三连接板1203铰接，后推组件5安装在第二连接板1202上；如图1所示，在飞行状态时，第二连接板1202与第三连接板1203是处于展开状态的；如图3所示处于路面形状状态时，第二连接板1202与第三连接板1203是处于包合状态的；即第二连接板1202是可以相对第一连接板1201进行转动，第三连接板1203是可以相对第二连接板1202转动，第二连接板1202以及第三连接板1203的转动可通过舵机去实现，舵机的应用是现有技术，此处不作赘述。

第二连接板1202上固接有竖向板，作为垂直尾翼使用（图3中是隐藏了一侧的竖向板，便于观看后推组件5的位置），竖向板上设置有方向舵1301。

此设计的用意在于，在飞行时，可以通过控制第三连接板1203的上下摆动达到控制飞行俯仰方向调节的目的，此第三连接板1203的作用原理与升降舵相同；方向舵1301则是达到控制飞行左右方向调节的目的，结构巧妙。

在本实施例中，旋翼头301是外转子电机的转子；旋翼头301中外转子电机的内定子固定连接在主轴2上，翼片301均匀环状连接在外转子电机的外转子上；从而令翼片301能相对主轴2发生转动。外转子电机采用锂电池供电，锂电池安装在车体1内。

实施例二

如图4至图5所示，该实施例二与实施例一的区别在于，车体1的两侧设置有机翼组件10，机翼组件10与常规飞机机翼的功能相当，主要就是产生一部分升力，以支持车体1在空中飞行或滑翔，副翼4连接在机翼组件10上。

作为进一步改进，主轴2上设置有自转旋翼组件11，自转旋翼组件11与动力旋翼组件3共轴设置；自转旋翼组件11包括连接盘1101以及自旋翼片1102，连接盘1101是通过轴承转动连接在主轴2上，自旋翼片1102连接固定在连接盘1101上；自旋翼片1102的安装角在0°至4°之间，自转旋翼组件11是没动力的，靠气流驱动，由于自旋翼片1102的安装角较少，动力旋翼组件3的气流能驱动自旋翼片1102旋转，当车体1处于空中并且动力旋翼组件3发生故障时，车体1会快速下落，此时自转旋翼组件11中的自旋翼片1102受到气流的作用会加速旋转，该旋转会产生较大升力,使车体1不会发生急速下坠，安全性高，有利于保障生命安全。

车体1的尾部铰接设置有后门结构12，后门结构12可以开启或关闭，后门结构12关闭状态时是盖合在收纳空间101上，将后推组件5盖合在收纳空间101中，显得美观，此时飞行汽车作为常规汽车在路面上行驶；后门结构12打开状态时是作为水平尾翼呈往后水平延伸状；水平尾翼具有飞行汽车在飞行中的稳定性和控制飞行姿态的作用。

具体地，收纳空间101内设置有连接杆7，连接杆7的一端与车体1铰接，连接杆7的另一端连接与第一伸缩杆9的一端连接，第一伸缩杆9的另一端与后推组件5连接；第一伸缩杆9能令后推组件5在使用时可以往后伸出，或不需要使用时往内回收，第一伸缩杆9是目前市面上成熟的伸缩杆结构，属于现有技术，此处不做赘述。

还包括气缸8，气缸8的底座与车体1铰接，气缸8的活塞杆与连接杆7铰接。

后门结构12上竖向布置有垂直尾翼13，垂直尾翼13具有提供飞行汽车横向稳定性、提供横向阻尼力矩的作用，垂直尾翼13的可动部分是方向舵1301；水平尾翼以及垂直尾翼13均有助于提高飞行汽车飞行的稳定性。

主轴2包括第二伸缩杆201，动力旋翼组件3以及自转旋翼组件11连接在第二伸缩杆201上，与第一伸缩杆9一样，第二伸缩杆201同样是目前市面上成熟的伸缩杆结构，属于现有技术，此处不做赘述；第二伸缩杆201的设置有助于调节动力旋翼组件3以及自转旋翼组件11的高度。

连接盘1101旁设置有制动组件，制动组件连接在主轴2上，制动组件可以是常规的电子锁、或类似于汽车的刹车组件，用于对连接盘1101进行锁定不转动，即将自转旋翼组件11进行锁定，此功能是当飞行汽车在路面上走动时，通过制动组件将自转旋翼组件11进行锁定，令其不会发生自行转动，将自旋翼片1102的长度延伸方向与车体1的长度方向对应锁定，从而避免自旋翼片1102往车体1的两旁伸出容易造成刮蹭，也能减少风阻。

如图4以及图5状态，是后推组件5处于伸出使用状态，如图9所示，当后推组件5不需要使用时，第一伸缩杆9回收，气缸8的活塞杆也回收将连接杆7拉下，即可将后推组件5收纳在收纳空间101中。

机翼组件10是铰接折叠装配在车体1上，也是避免在路面上行走时往两旁伸出容易造成刮蹭，包含三种折叠结构，实施例二是包含一种折叠结构。

如图6所示，两侧机翼组件10是往后平移折叠在车体1的上方左右两侧，此种结构则完全不对车体1车门的开启造成影响。

实施例三

如图7所示，实施例三与实施例二的区别仅仅在于，机翼组件10铰接折叠装配在车体1上的结构有区别，在该实施例中，两侧机翼组件10是往下折叠在车体1的左右两侧。

实施例四

如图8所示，实施例四与实施例二的区别仅仅在于，机翼组件10铰接折叠装配在车体1上的结构有区别，在该实施例中，两侧机翼组件10是往后下方折叠在车体1的左右两侧，空中飞行失去动力迫降时这样折叠可作为自转旋翼迫降模式下的垂尾使用，可提高下降的稳定性。

实施例三、实施例四与实施例二相比，能令机翼组件10尽可能地贴合在车体1的两侧，降低车体1横向空间的占用；其中，实施例四相比实施例三，则进一步降低对主驾驶门的阻挡，结构巧妙。

在本技术方案的飞行汽车中，因存在动力旋翼组件3产生升力，故机翼组件10的面积可以比较小也能起飞足够大的重量。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神之内，所作的修改、等同替换、改进、组合等，均属本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，包括车体（1），所述车体（1）上设置有主轴（2）；所述主轴（2）上共轴设置有不少于两个动力旋翼组件（3），至少有一个动力旋翼组件（3）的转向与其它的动力旋翼组件（3）的转向不同；

所述动力旋翼组件（3）包括旋翼头（301），所述旋翼头（301）上四周连接有翼片（302），所述主轴（2）垂直于所述翼片（302）的旋转平面；

所述车体（1）的两侧设置有能活动的副翼（4），所述车体（1）的尾部设置有后推组件（5）。

2.根据权利要求1所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述车体（1）的尾部形成有用于容纳所述后推组件（5）的收纳空间（101），所述收纳空间（101）设置有后门结构（12）。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述的动力旋翼组件（3）是直驱的。

4.根据权利要求1或2所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述副翼（4）的安装结构包括：

所述车体（1）的两侧设置有机翼组件（10），所述副翼（4）连接在所述机翼组件（10）上；

或者，包括固定件（14）以及连接件（15），固定件（14）固定在车体（1）上，副翼（4）包括装配柱（401），副翼（401）通过装配柱（401）转动连接在连接件（15）上，连接件（15）转动连接在固定件（14）上，连接件（15）转动方向所在平面与装配柱（401）转动方向所在平面相互垂直。

5.根据权利要求4所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述机翼组件（10）是铰接折叠装配在所述车体（1）上，具体地，所述机翼组件（10）是采用以下任意一种结构方式装配在所述车体（1）上：

a、两侧所述机翼组件（10）是往后折叠在所述车体（1）的上方；

b、两侧所述机翼组件（10）是往正下方折叠在所述车体（1）的左右两侧；

c、两侧所述机翼组件（10）是往后下方折叠在所述车体（1）的左右两侧。

6.根据权利要求3所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述旋翼头（301）是外转子电机的转子；所述外转子电机的定子固定连接在所述主轴（2）上，所述翼片（301）均匀环状连接在所述外转子电机的外转子上。

7.根据权利要求1或2所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述主轴（2）上设置有自转旋翼组件（11），所述自转旋翼组件（11）与所述动力旋翼组件（3）共轴设置；所述自转旋翼组件（11）包括连接盘（1101）以及自旋翼片（1102），所述连接盘（1101）转动连接在所述主轴（2）上，所述自旋翼片（1102）连接在所述连接盘（1101）上。

8.根据权利要求2所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述后门结构（12）是采用以下任意一种结构方式：

a、所述后门结构（12）是铰接在所述车体（1）的尾部；所述后门结构（12）关闭状态时是盖合在所述收纳空间（101）上，所述后门结构（12）打开状态时是作为水平尾翼；

所述收纳空间（101）内设置有连接杆（7），所述连接杆（7）的一端与所述车体（1）铰接，所述连接杆（7）的另一端与第一伸缩杆（9）的一端连接，所述第一伸缩杆（9）的另一端与所述后推组件（5）连接；还包括气缸（8），所述气缸（8）的底座与所述车体（1）铰接，所述气缸（8）的活塞杆与所述连接杆（7）铰接；

b、所述后门结构（12）包括依次连接的第一连接板（1201）、第二连接板（1202）以及第三连接板（1203）；所述第一连接板（1201）的一侧与所述车体（1）固接，所述第一连接板（1201）的另一侧与所述第二连接板（1202）的一侧铰接，所述第二连接板（1202）的另一侧与所述第三连接板（1203）铰接；所述后推组件（5）固定在所述第二连接板（1202）上；所述第三连接板（1203）作为俯仰舵。

9.根据权利要求8所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述后门结构（12）上竖向布置有垂直尾翼（13）；所述垂直尾翼（13）上设置有方向舵（1301）。

10.根据权利要求1或2所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述主轴（2）包括第二伸缩杆（201），所述动力旋翼组件（3）以及自转旋翼组件（11）连接在所述第二伸缩杆（201）上。

11.根据权利要求7所述的一种复合型垂直起降飞行汽车，其特征在于，所述连接盘（1101）旁设置有制动组件，所述制动组件连接在所述主轴（2）上。

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