[发明专利]一种碟形飞行器稳定控制机构

说明书

所属技术领域：

用于飞行器领域，也适用航空或航海模型等。主要是对飞行器的稳定和机动性控制。

背景技术

对于碟形飞行器，已经有很多研究资料，也有很多专利产生。但都是给出总体结构和动力系统等方案。而对飞行器稳定控制方面，只有用襟翼控制的技术方案。襟翼控制对于碟形飞机控制效果很差，而且严重影响飞行器的机动灵活性。本发明采用陀螺效应原理，很好的解决了碟形飞机的稳定性和机动性之间的矛盾，这种机构使飞行器具有良好的垂直起降和空中旋停性能、具有随时在三维空间任意方向灵活机动的性能。在复杂气流中还具有良好的稳定性。图1是飞行器飞行过程中所能达到的姿态和轨迹。

发明内容

飞行器上安装一个或几个飞轮，通过动力使飞轮高速旋转产生陀螺效应，使飞机产生整体稳定性。转动飞轮产生的反力矩通过空气阻力消除。这种稳定性控制使飞机在任意方向平动时具有良好的机动性。

机构装在飞行器上，由三部分组成：分别为一个或几个可以高速旋转的飞轮、飞轮动力装置和反力矩消除装置。稳定控制系统启动时，首先稳定控制动力启动，带动飞轮高速旋转，动力部分有两种方法解决：1.与飞轮共轴，产生的反扭矩通过共轴小旋翼消除。反扭矩很小。2.将动力直接装于飞轮边沿部，产生的反力由空气阻力消除。飞轮高速旋转就产生陀螺效应，使飞机整体达到稳定状态。飞机负载与飞轮滚动接触，不会旋转，摩擦力产生的小转矩很容易消除。这种飞轮陀螺稳定性控制可以使飞机在倾斜状态下同样达到稳定状态。

本发明的技术方案是：飞行器安装陀螺效应稳定机构，使飞行器在空中整体达到稳定状态，同时可以在空间任意方向整体灵活机动。稳定装置主要由动力装置、旋翼部分和产生陀螺效应的飞轮三部分组成。使飞轮旋转的动力可以是电机或发动机。由于力矩平衡原理，产生一个反力矩，要消除这个力矩，可以用一个旋翼装置通过空气的阻力消除，如图4。另外一种方法是直接在飞轮靠近边沿部位上均匀安装几个使飞轮旋转的动力装置，动力直接反推空气使飞轮旋转，不产生反力矩，如图5。

本机构原理是用陀螺效应对飞机进行稳定性控制，陀螺效应是指高速旋转的物体会在垂直于旋转轴的方向上达到稳定状态，如果要改变其轴的方向，就会受到物体一个反作用力矩，这个力矩会保持物体的稳定状态。

本机构的有益效果是飞行器可以很好的解决碟形飞行器机动性和稳定性之间的矛盾问题。这种机构使飞机保持整体状态的稳定性同时，在空间任意方向上平动时良好的机动性，在倾斜状态时同样具有良好的稳定性。同时为了达到空间任意方向的更好的机动性，飞机采用翼身融合外形，如图9所示，机身具有机翼的升力原理，飞机飞行时，机身无须转弯，飞机整个周边都可以作为机翼前缘，任意改变运动方向，大大提高机动性能。

应用前景

这种装置所具有的稳定控制机构对于飞行器和航模领域有较好的应用前景。实物制作时结构简单，易于实现。

具体实施方式

本文按照用两个飞轮进行说明，两个相同的飞轮装在飞机重心的上下两侧，这样不会因陀螺效应使飞机产生弯矩。如图2只有一个飞轮，会产生弯矩，图3安装两个飞轮，消除了重力产生的弯矩。机构包括旋转飞轮，动力装置，消除力矩的小旋翼(动力装于飞轮边沿可以去掉小旋翼)三部分组成，如图4和图6。

附图说明：

下面结合附图和实施例对机构进一步说明。

图1是飞行器机动飞行轨迹图。

图2、图3是陀螺布局比较示意图。

图4是采用另一种动力方式的结构图。

图5是图4结构图的A向视图。

图6是采用另二种动力方式的结构图。

图7是图6结构图的B向视图。

图8是一种具体实施方式的结构图。

图8中1.飞行器机体，2.旋转轴，3.消除力矩的旋翼，4.动力装置，5.产生陀螺力矩的飞轮，6.飞行器负载，7.轴承，8.第二种形式的动力装置，9.飞行器飞行动力装置。

图9是适合本稳定机构的翼身融合外形图。

在图4中，飞行器飞行前动力装置(电机或发动机)4启动，使飞轮5旋转，同时产生相同大小的反力矩，反力矩用旋翼3消除，反力矩由动力4传出，通过旋转轴2传递给旋翼3，旋翼旋转通过空气阻力消除力矩。飞轮轴与负载6通过轴承7连接，使负载不产生旋转。飞轮高速旋转后产生陀螺力矩使飞行器整体在陀螺面方向上达到稳定状态。飞轮5采用上下各一个，这样可以在飞机倾斜状态时不会产生陀螺进动效应。

在图6中提供的是第二种形式的陀螺动力装置。动力装置8直接装在飞轮上，这样可以去掉小旋翼，反力通过空气阻力消除。