一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，包括飞艇，所述飞艇包括并行布置的2‑10个浮力气囊、宽桨叶动力装置和涵道动力装置，所述浮力气囊中心连接线迎角为‑3°～15°，所述宽桨叶动力装置的数量为2‑20个，且通过推进支架对称安装在浮力气囊的两侧，所述涵道动力装置的数量为2‑20个，且通过推进支架对称安装在浮力气囊的两侧和飞艇的尾部，飞艇还包括尾翼、内部机构和气垫着陆装置，其中，尾翼安装在浮力气囊的后部，气垫着陆装置安装在气囊的底部。本实用新型将宽桨叶动力与涵道动力相组合，在保证载重能力的同时，还提供了垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制能力。

主设计要求

1.一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，包括飞艇，其特征在于，所述飞艇包括并行布置的2-10个浮力气囊(1)、宽桨叶动力装置和涵道动力装置，2-10个浮力气囊(1)中心连接线迎角为-3°～15°，所述宽桨叶动力装置的数量为2-20个，且通过第二推进支架(6)对称安装在浮力气囊(1)的两侧，所述涵道动力装置的数量为2-20个，且通过第三推进支架(8)对称安装在浮力气囊(1)的两侧并通过第一推进支架(3)对称安装在飞艇的尾部。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，其特征在于，并行布置的2-10个浮力气囊(1)均采用低阻力流线型结构且横向对称，2-10个浮力气囊(1)连接位置采用热焊接加工，且连接位置通过索网和帘布(9)传力。

3.根据权利要求1所述的一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，其特征在于，所述浮力气囊(1)内部填充氦气，浮力气囊(1)的内部设有副气囊，副气囊与浮力气囊(1)采用热焊接相连，所述副气囊与压力控制系统相连，副气囊内部填充空气，通过压力控制系统调节空气进气量来调节副气囊的大小。

4.根据权利要求1所述的一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，其特征在于，所述宽桨叶动力装置包括螺旋桨(7)、桨叶动力系统和桨叶矢量系统，所述螺旋桨(7)包括2-6片桨叶，桨叶的展弦比范围为10-100；所述桨叶动力系统采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动；所述桨叶矢量系统采用单轴矢量设计，可控制动力系统和螺旋桨(7)俯仰转动，其转动角度为以水平线为基准的﹢110°～-110°。

5.根据权利要求1所述的一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，其特征在于，所述涵道动力装置包括涵道(4)、涵道动力系统、涵道桨(5)和涵道矢量系统组成，涵道(4)采用复合材料泡沫夹芯结构制作而成，涵道动力系统采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动，涵道桨(5)包括2-6片桨叶，涵道矢量系统采用双轴矢量设计，可实现推力方向绕两个轴在﹢100°～-100°范围转动。

6.根据权利要求1所述的一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，其特征在于，飞艇还包括尾翼(2)、内部机构和气垫着陆装置(10)，其中，尾翼(2)安装在浮力气囊(1)的后部，气垫着陆装置(10)安装在气囊的底部，吊舱安装在气囊的下部，内部机构与浮力气囊(1)和吊舱均相连。

7.根据权利要求6所述的一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，其特征在于，所述尾翼(2)包括尾翼边条、尾翼主安定面和尾翼舵面，尾翼(2)采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料制备，尾翼舵面采用航空舵机控制转动。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及航空领域，尤其是一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇。

背景技术

随着航空运输产业发展，对飞行器载重能力和灵活性的要求越来越高，对载重数百吨、起降灵活的飞行器需求迫切，而目前运输飞机载重能力通常不超过百吨，严重依赖机场和跑道。飞艇采用氦气浮力克服自重升空，具有天然的大载重优势，尤其是采用气动升与浮力相结合的新型飞艇成为重载运输的解决方案之一，但该新型飞艇对飞行控制、动力系统提出了很高要求。因此，本实用新型提出了一种宽桨叶动力与涵道动力的组合动力系统方案的新型载重飞艇，在保证载重能力的同时，提供了垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制能力。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，采用气动升与浮力相结合，具有垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制能力。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，包括飞艇，所述飞艇包括并行布置的2-10个浮力气囊、宽桨叶动力装置和涵道动力装置，2-10 个浮力气囊中心连接线迎角为-3°～15°，所述宽桨叶动力装置的数量为2-20 个，且通过第二推进支架对称安装在浮力气囊的两侧，所述涵道动力装置的数量为2-20个，且通过第三推进支架对称安装在浮力气囊的两侧并通过第一推进支架对称安装在飞艇的尾部。

优选的，并行布置的2-10个浮力气囊均采用低阻力流线型结构且横向对称，2-10个浮力气囊连接位置采用热焊接加工，且连接位置通过索网和帘布传力。

优选的，所述浮力气囊内部填充氦气，浮力气囊的内部设有副气囊，副气囊与浮力气囊采用热焊接相连，所述副气囊与压力控制系统相连，副气囊内部填充空气，通过压力控制系统调节空气进气量来调节副气囊的大小。

优选的，所述宽桨叶动力装置包括螺旋桨、桨叶动力系统和桨叶矢量系统，所述螺旋桨包括2-6片桨叶，桨叶的展弦比范围为10-100；所述桨叶动力系统采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动；所述桨叶矢量系统采用单轴矢量设计，可控制动力系统和螺旋桨俯仰转动，其转动角度为以水平线为基准的﹢110°～-110°。

优选的，所述涵道动力装置包括涵道、涵道动力系统、涵道桨和涵道矢量系统组成，涵道采用复合材料泡沫夹芯结构制作而成，涵道动力系统采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动，涵道桨包括2-6片桨叶，涵道矢量系统采用双轴矢量设计，可实现推力方向绕两个轴在﹢100°～-100°范围转动。

优选的，飞艇还包括尾翼、内部机构和气垫着陆装置，其中，尾翼安装在浮力气囊的后部，气垫着陆装置安装在气囊的底部，吊舱安装在气囊的下部，内部机构与浮力气囊和吊舱均相连。

优选的，所述尾翼包括尾翼边条、尾翼主安定面和尾翼舵面，尾翼采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料制备，尾翼舵面采用航空舵机控制转动。

与现有技术相比，本实用新型实施例带来了以下有益效果：

1、飞艇包括并行布置的2-10个浮力气囊，2-10个浮力气囊均采用低阻力流线型结构且横向对称，浮力气囊内部填充氦气，2-10个浮力气囊中心连接线迎角为-3°～15°，在飞艇前飞时可提供升力，其中，浮力气囊的内部设有副气囊，副气囊内部填充空气，且副气囊与压力控制系统相连，通过压力控制系统调节空气进气量来调节副气囊的大小，从而可以方便的调节升力大小。

2、飞艇包括宽桨叶动力装置，宽桨叶动力装置的数量为2-20个，通过第二推进支架安装在浮力气囊两侧，可用于提供飞艇垂直起降和前飞的主动力。

3、飞艇包括涵道动力装置，涵道动力装置的数量为2-20个，且通过第三推进支架对称安装在浮力气囊的两侧并通过第一推进支架对称安装在飞艇的尾部，用于给飞艇提供精确姿态控制力，涵道动力装置包括矢量系统，涵道矢量系统采用双轴矢量设计，可实现推力方向绕两个轴在﹢100°～-100°范围转动。

4、尾翼安装在气囊后部，可以保证飞艇前飞的稳定性；内部机构与气囊和吊舱连接，可起到承载和传力作用；气垫着陆装置安装在气囊底部，在停泊时可起到支撑作用；吊舱安装在气囊下部，可用于装载艇载设备、货物和燃料。

附图说明

图1为本实用新型一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇中涵道装置的正视图；

图3为本实用新型一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇中气垫着陆装置结构示意图；

图4为本实用新型一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇中宽桨叶动力装置的结构示意图；

图5为本实用新型一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇中浮力气囊的内部结构示意图。

图中：1、浮力气囊；101、气室；102、空气阀门；103、通气管；2、尾翼；3、第一推进支架；4、涵道；5、涵道桨；6、第二推进支架；7、螺旋桨；701、第一旋转杆；702、第二旋转杆；703、电机；8、第三推进支架；9、帘布；10、气垫着陆装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供的一种实施例：一种带宽桨叶动力和矢量动力装置的混合布局飞艇，包括飞艇，所述飞艇包括并行布置的2-10个浮力气囊1、宽桨叶动力装置和涵道动力装置，2-10个浮力气囊1均采用低阻力流线型结构且横向对称，2-10个浮力气囊1连接位置采用热焊接加工，且连接位置通过索网和帘布9传力，浮力气囊1内部填充氦气，2-10个浮力气囊 1中心连接线迎角为-3°～15°，在飞艇前飞时可提供升力，其中，浮力气囊1的内部设有副气囊，副气囊与浮力气囊1采用热焊接相连，副气囊内部填充空气，且副气囊与压力控制系统相连，通过压力控制系统调节空气进气量来调节副气囊的大小，从而可以方便的调节升力大小；所述宽桨叶动力装置的数量可为2-20个，本实施例中，宽桨叶动力装置的数量为4个，且通过第二推进支架6对称安装在浮力气囊1的两侧，可用于提供飞艇垂直起降和前飞的主动力，其中，所述宽桨叶动力装置包括螺旋桨7、桨叶动力系统和桨叶矢量系统，所述螺旋桨7可包括2-6片桨叶，本实施例中，螺旋桨7的桨叶数量为2个，桨叶的展弦比范围为10-100；所述桨叶动力系统采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动；所述桨叶矢量系统采用单轴矢量设计，可控制动力系统和螺旋桨7俯仰转动，其转动角度为以水平线为基准的﹢110°～-110°；所述涵道动力装置的数量可为2-20个，本实施例中，涵道动力装置的数量为 4个，且通过第三推进支架8对称安装在浮力气囊1的两侧并通过第一推进支架3对称安装在飞艇的尾部，用于给飞艇提供精确姿态控制力，所述涵道动力装置包括涵道4、涵道动力系统、涵道桨5和涵道矢量系统组成，涵道4采用复合材料泡沫夹芯结构制作而成，涵道动力系统采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动，涵道桨5包括2-6片桨叶，本实施例中，涵道桨5的桨叶数量为4个，涵道矢量系统采用双轴矢量设计，可实现推力方向绕两个轴在﹢100°～-100°范围转动；飞艇还包括尾翼2、内部机构和气垫着陆装置10，其中，尾翼2安装在浮力气囊1的后部，可以保证飞艇前飞的稳定性，气垫着陆装置10安装在气囊的底部，在停泊时可起到支撑作用，吊舱安装在气囊的下部，可用于装载艇载设备、货物和燃料，内部机构与浮力气囊1和吊舱均相连，所述尾翼2包括尾翼边条、尾翼主安定面和尾翼舵面，尾翼2采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料制备，尾翼舵面采用航空舵机控制转动。

图4为实用新型提供的一种实施例，宽桨叶动力装置包括螺旋桨7、桨叶动力系统和桨叶矢量系统，所述螺旋桨7可包括2-6片桨叶，本实施例中，螺旋桨7的桨叶数量为2个，桨叶的展弦比范围为10-100，所述桨叶动力系统采用电机驱动，桨叶矢量系统采用单轴矢量设计，第一电机703带动第一旋转杆701旋转，其转动角度为以水平线为基准的﹢110°～-110°，由此实现了控制螺旋桨7俯仰转动的功能，第二旋转杆702可用于带动螺旋桨7旋转。

如图5所示，本实施例的浮力气囊1内设有3个单独的气室101，每个气室101上均设有空气阀门102，气室101之间通过通气管103进行连通；其中所述空气阀门102与压力控制系统相连接，用于通过空气阀门102给气室101 内充入空气。

工作原理：索网是一种公知的、适用于大尺寸航空宇航器外表面顶面的承力结构，本实用新型中的索网是由纤维丝束编织而成的；帘布9也是一种常用的承力结构，包括若干承力条、帘布9衬布、反向防撕裂条和过渡连接衬布，一般承力条通过热合方式与帘布9衬布连接，反向防撕裂条通过热合方式与帘布9衬布连接后再与过渡连接衬布热合连接；本实用新型通过在2-10 个浮力气囊1连接位置采用热焊接加工，并在连接位置通过索网和帘布9传力，使得飞艇浮力气囊1承受内压时可以达到充气结构的保形效果；飞艇可实现物资设备的垂直投送，可向无港口、无桥梁、无机场、无水面航道、无陆运道路、无起吊装置的海岛、暗礁、滩涂垂直投送相应物资设备；当不具备着陆条件时，可空中悬停、垂直吊卸相应物资，当具备着陆条件时，可垂直降落，着陆后滚卸物资。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

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