一种新型共轴双桨涵道轮子

摘要

本发明公开了一种新型共轴双桨涵道轮子，包含内涵道壁、外涵道壁、上旋翼模块、下旋翼模块、变距轴模块和中心旋转轴。其中，变距轴一端固定在内涵道壁的内壁上、另一端固定在中心旋转轴上。下旋翼桨叶的桨根和桨尖通过弹性轴承一一对应安装在变距轴上。外涵道壁包含第一环壁和第二环壁。第二环壁包裹在内涵道壁外，且第二环壁的内壁上、内涵道壁的外壁上沿周向均设有超导磁悬浮磁块，构成超导磁悬浮系统。上旋翼桨叶的桨根固定在所述第一环壁的内壁上、桨尖指向中心旋转轴。本发明能够实现直升飞机地面行驶和空中飞行的自由切换，且功耗更低。

说明书

技术领域

本发明涉及车轮以及飞行器动力装置，尤其涉及一种新型共轴双桨涵道轮子。

背景技术

自1917年第一辆飞行汽车问世以来，人们便开始了对飞行汽车的大量探索，多年来发明家和飞行爱好者们设计了多种性能良好的飞行汽车。当今交通拥堵日益严重，各国都在竞相研发飞行汽车，该领域的研究越来越重要，目前全球范围内已获得上百种飞行汽车专利，研制出多种能飞的样机，少部分国家研制的样机已投入小批量生产。飞行汽车的研制已成为大势所趋。而飞行汽车的动力装置设计难题却一直制约着其发展。涵道飞行器相比同样直径的螺旋桨飞行器在相同的功率消耗情况下，产生了较大的拉力，这主要由于涵道抑制了螺旋桨叶尖涡的形成，减少了尾流能量损失。且涵道唇口能产生较大比例的附加拉力，而且在涵道的保护下，提高了飞行器的安全性，降低了螺旋桨的噪声。

然而现有的涵道飞行汽车的飞行动力装置只是单纯的涵道螺旋桨，不能够在地面行驶时当做轮子使用。现有的倾转涵道飞行器的倾转方式为涵道垂直拉起之后涵道向前倾转，产生朝前的推力，在地面行驶时，必须要有另外一套轮子作为行驶动力装置。本发明将飞行动力装置和行驶动力装置合二为一，且结构紧凑，设计创新，布局合理，倾转方式独特，必然成为往后直升飞车的理想动力装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及的缺陷，提供一种新型共轴双桨涵道轮子，即既可以当轮子使用又可以作为飞行器推进器的混合动力装置；当涵道作为轮子处于地面行驶状态时，涵道的中心轴平行于地面，涵道的内壁及内旋翼不转，涵道的外壁旋转，可以像汽车轮子一样产生向前的驱动力。当涵道作为垂直起降及飞行的动力驱动装置时，轮子侧向翻转九十度角度，涵道轮子的中心轴垂直地面，内涵道壁及外涵道壁相互反转，带动上下两幅旋翼相互反向旋转，旋翼旋转向下排气，产生向上的气动拉力，使直升飞车垂直起降。通过控制系统，调节各个涵道的功率大小，可以实现差动飞行（即前后左右各个方向的飞行）

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

一种新型共轴双桨涵道轮子，包含内涵道壁、外涵道壁、上旋翼模块、下旋翼模块、变距轴模块和中心旋转轴；

所述变距轴模块包含至少三根变距轴，所述变距轴一端固定在内涵道壁的内壁上、另一端固定在中心旋转轴上；

所述下旋翼模块包含若干下旋翼桨叶，所述下旋翼桨叶的桨根和桨尖通过弹性轴承一一对应安装在变距轴上；

所述外涵道壁包含第一环壁和第二环壁；

所述第二环壁包裹在所述内涵道壁外，所述第二环壁的内壁上、内涵道壁的外壁上沿周向均设有超导磁悬浮磁块，构成超导磁悬浮系统；

所述上旋翼模块包含至少三片上旋翼桨叶，所述上旋翼桨叶的桨根固定在所述第一环壁的内壁上、桨尖指向中心旋转轴所在的轴线。

作为本发明一种新型共轴双桨涵道轮子进一步的优化方案，所述外涵道壁的外侧设有橡胶层。

本发明的共轴双桨涵道轮子的通过涵道轮子的中心轴将涵道轮子安装到直升飞车特殊设计的倾转系统上，实现地面行驶和空中飞行的自由切换。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.    既可以当做汽车轮子使用又可以当做直升飞车垂直起降及前飞的动力装置；

2.    涵道在相同的拉力下，消耗更低的功率；

3. 通过超导磁悬浮原理实现反转，可以用电驱动，噪音低，环保；

4. 下旋翼桨叶为两端简支结构，桨根和桨尖通过弹性轴承支撑在变距轴上，桨叶可以绕着变距轴做变距运动，由于弹性轴承的功能，桨叶还可以做挥舞摆振运动；

5. 下旋翼的变距轴为刚性轴，类似于汽车轮子的轮毂，连接在中心旋转主轴和内涵道壁上，可以支撑涵道壁和传递旋转力矩，减轻了桨叶的载荷。

6. 下旋翼桨叶是两端简支安装的，桨根力和桨根弯矩更小，可以增加涵道螺旋桨的疲劳寿命。

附图说明

图1是本发明轴向剖视图；

图2是本发明横向剖视图；

图3是本发明的等轴视图；

图4是本发明当作汽车轮子使用时的示意图；

图5是本发明涵道轮子倾转之后作为直升飞车动力装置的示意图；

图中，1是超导磁悬浮磁块；2是变距轴；3是弹性轴承；4是上旋翼桨叶；5是下旋翼桨叶；6是外涵道壁；7是内涵道壁；8是中心旋转轴；9是直升飞机主机身，10是涵道轮子倾转系统；11是第一环壁；12是第二环壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开了一种新型共轴双桨涵道轮子，包含内涵道壁、外涵道壁、上旋翼模块、下旋翼模块、变距轴模块和中心旋转轴；

所述变距轴模块包含至少三根变距轴，所述变距轴一端固定在内涵道壁的内壁上、另一端固定在中心旋转轴上；

所述下旋翼模块包含若干下旋翼桨叶，所述下旋翼桨叶的桨根和桨尖通过弹性轴承一一对应安装在变距轴上；

所述外涵道壁包含第一环壁和第二环壁；

所述第二环壁包裹在所述内涵道壁外，所述第二环壁的内壁上、内涵道壁的外壁上沿周向均设有超导磁悬浮磁块，构成超导磁悬浮系统；

所述上旋翼模块包含至少三片上旋翼桨叶，所述上旋翼桨叶的桨根固定在所述第一环壁的内壁上、桨尖指向中心旋转轴所在的轴线；

所述外涵道壁的外侧设有橡胶层。

如图1和图2所示，本共轴双桨涵道轮子的涵道壁采用内外双层涵道壁结构，在内涵道壁的外侧及外涵道壁的内侧沿周向分别安装有超导磁悬浮磁块，通电之后可以实现内外涵道壁的反转，进而带动两幅旋翼反转。

下旋翼桨叶为两端简支结构，桨根和桨尖通过弹性轴承安装在变距轴上，桨叶可以绕着变距轴做变距运动，由于弹性轴承的功能，桨叶还可以做挥舞摆振运动。

如图2所示，下旋翼的变距轴为刚性轴，类似于汽车轮子的轮毂，两端分别连接在中心旋转轴和内涵道壁上，可以支撑涵道壁并且传递旋转力矩；变距轴的两段靠内侧分别还安装有弹性轴承，用于安装桨叶，可以减轻桨叶的振动载荷；

如图3所示，上旋翼桨叶为悬臂梁形式，通过螺栓固定安装在外涵道壁的上端内侧，桨根随着外壁面高速旋转，桨尖处速度几乎为零。

外涵道壁的壁面包裹上一层类似于轮胎一样的薄橡胶层，可以实现在地面上行驶。

如图4和图5所示，通过涵道轮子的中心轴将涵道轮子安装到直升飞车特殊设计的倾转系统上，实现地面行驶和空中飞行的自由切换。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。